proiect dinamica

CAP.1.- Studiul solutiilor similare de autovehicule si a tendintelor de dezvoltare

1.1.Solutii similare

Pentru abordarea proiectării unui nou tip de autovehicul, tinând seama de datele impuse prin tema, care precizează anumite particularităti legate de destinatia şi performantele acestuia, este nevoie, într-o primă etapă, să se caute solutii constructive, deja existente, având caracteristici asemănătoare cu cele ale autovehicului cerut. Literatura de specialitate cuprinde, pentru fiecare categorie de autovehicule informatii legate de organizarea generală, de modul de dispunere a echipamentului de tractiune, de parametrii constructivi si de capacitatea de incarcare, de organizarea transmisiei, tipul sistemelor de directie, frânare, suspensie, etc.

Analizand toate aceste informatii si avand in vedere tendintele de dezvoltare pentru fiecare categorie de autovehicul, se pot stabili, printr-o metoda de studiu comparativa, ca punct de placare de la Datele initiale din tema de proiectare, caracteristici constructive si de utilizare necesare calculului de predimensionare, cum ar fi:

Organizarea generala;

Amenajarea interioara;

Dimensiunile geometrice;

Greutatea autovehiculului si repartizarea sa pe punti;

Alegerea pneurilor, etc.

Autovehiculul este un vehicul rutier care se poate deplasa prin mijloace proprii de propulsie – autopropulsare – pe drumuri amenajate si in afara drumurilor amenajate.

Autovehiculul pe roti este autovehiculul suspendat elastic pe cel putin trei roti si serveste pentru transportul persoanelor si al bunurilor, pentru trcatarea unor vehicule fara mijloace proprii de propulsie si pentru efectuarea de servicii speciale.

Automobilul este un autovehicul pe roti care este prevazut cu o suprastructura numita caroserie, prin care i se definedte o anumita destinatie.

Automobilele destinate transportului de presoane, care au o capacitate de cel mult 8 locuri se numesc autoturisme. Pentru exemplificare, in tabelul 1.1 se prezinta,pentru segmentul autocamionetelor cu cu viteza maxima Vmax=120 Km/h si capacitatea de incarcare de 800 kg,principalii parametri constructivi si ai performantelor pentru un numar de 9 autocamionete.

MODEL DACIA LOGANPICK UP

TATA TELCOLINE

PICK UP

TOYOTA HILUX

LAND ROVER

DEFENDERPICK UP

MAZDABT 50

NISSAN KING CAB

FORD RANGER

DACIAPICK UP

PIAGGIO PORTER

Nr. Usi 2 2 2 2 2 2 4 4 2Nr. Locuri 2 2 2 2 2 2 5 5 2Cilindree [cm^3]

1461 1948 2494 2495 2500 2488 2499 1870 1300

Putere Kw la rot/ min

50/4000 66/4300 88/3600 90/4200 105/3500 105/4000 105/3500 45/4500 48/4800

Moment motor Nm la rot/ min

160/1700 190/2500 350/2000 300/1950 330/1800 350/2000 440/1800 118/2250 140/1900

Cutie de viteze

5 5 5 5 5 5 5 5 5

Nr cilindri 4 4 4 4 4 4 4 4 4Apatament

[mm]2905 3150 3085 2794 2985 3200 3000 2800 1830

Ecartament fata-

spate[mm]

1470-1466

1511-1461 1540 1486 1475-1470

1570 1520 1320 1250

Lungime [mm]

4496 4910 5255 4439 5075 5154 5075 4674 3420

Latime [mm]

1735 1810 1760 1790 1805 1720 1805 1636 1395

Inaltime [mm]

1554 1755 1795 1997 1750 1674 1760 1550 1705

Lungime bena [mm]

1807 1880 2315 983 1753 1850 1530 2010 2325

Latime bena [mm]

1374 1410 1520 800 1805 1380 1456 1386 1400

Inaltime bena [mm]

535 400 450 400 465 440 457 410 400

Masa proprie [Kg]

1140 1920 1790 1873 1961 1805 1845 1120 900

Masa utila [kg]

800 900 880 930 1000 840 1000 850 800

Penuri 185/65 R15

205/80 R16 255/70 R15

235/85 R16 245/70 R16

235/70 R16

245/70 R16

175/65 R14

155/86 R12

Viteza maxima [Km/h]

140 125 150 132 150 145 150 138 130

Acceleratie 0-100

Km/h [s]

16.8 18 16 15.8 14 15 13 16 16.2

Consum [l/100Km]

5.3 8.6 8.3 10 8.9 9 8.5 7 6

Ampatament [mm]

2905

31503085

2794

2985

3200

3000

2800

1830

2861

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

DaciaLogan Pick

up

TataTelcoline Pick Up

ToyotaHilux

Land RoverDefenderPick Up

Mazda BT-50

Nissan KingCab

FordRanger

Dacia PickUp

PiaggioPorter

Val. Medie

Ampatament [mm]

Fig 1.1 Ampatamentul automobilelor

Lungime [mm]

4496

4910

5255

4439

5075 5154 5075

4674

3420

4722

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

Dacia LoganPick up


Toyota Hilux Land RoverDefenderPick Up

Mazda BT-50

Nissan KingCab

Ford Ranger Dacia PickUp

PiaggioPorter

Val. Medie

Lungime [mm]

Fig 1.2 Lungimea automobilelor\

Latime [mm]

17351810

1760 1790 1805

1720

1805

1636

1395

1717,333333

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

Dacia LoganPick up



Mazda BT-50

Nissan KingCab


PiaggioPorter

Val. Medie

Latime [mm]

Fig 1.3 Latimea automobilelor

Inaltime [mm]

1554

1755 1795

1997

17501674

1760

1550

1705 1726,666667

0

500

1000

1500

2000

2500

Dacia LoganPick up



Mazda BT-50

Nissan KingCab


PiaggioPorter

Val. Medie

Inaltime [mm]

Fig 1.4 Inaltimea automobilelor

Ecartament Fata [mm]

14701511 1540

1486 1475

15701520

13201250

1460,222222

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

DaciaLogan Pick

up


ToyotaHilux


Mazda BT-50

Nissan KingCab

FordRanger

Dacia PickUp

PiaggioPorter

Val. Medie

Ecartament Fata [mm]

Fig 1.5 Ecartament fata automobile

Ecartamet spate [mm]

1466 1461

15401486 1470

15701520

13201250

1453,666667

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

DaciaLogan Pick

up


ToyotaHilux


Mazda BT-50

Nissan KingCab

FordRanger

Dacia PickUp

PiaggioPorter

Val. Medie

Ecartamet spate [mm]

Fig 1.6 Ecartament spate automobile

Lungime Bena [mm]

18071880

2315

983

17531850

1530

2010

2325

1828,111111

0

500

1000

1500

2000

2500

DaciaLogan Pick

up


ToyotaHilux


Mazda BT-50

Nissan KingCab

FordRanger

Dacia PickUp

PiaggioPorter

Val. Medie

Lungime Bena [mm]

Fig 1.7 Lungimea benei

Latime Bena [mm]

13741410

1520

800

1805

13801456

1386 1400 1392,333333

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

DaciaLogan Pick

up


ToyotaHilux


Mazda BT-50

Nissan KingCab

FordRanger

Dacia PickUp

PiaggioPorter

Val. Medie

Latime Bena [mm]

Fig 1.8 Latimea benei

Inaltime Bena [mm]

535

400

450

400

465

440457

410400

439,6666667

0

100

200

300

400

500

600

DaciaLogan Pick

up


ToyotaHilux


Mazda BT-50

Nissan KingCab

FordRanger

Dacia PickUp

PiaggioPorter

Val. Medie

Inaltime Bena [mm]

Fig 1.9 Inaltimea benei

Pmax/ma[Kw/Kg]

0,043859649

0,034375

0,0491620110,048051255

0,05354411

0,0581717450,056910569

0,040178571

0,053333333

0,048906228

0

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

0,06

0,07

DaciaLogan Pick

up



Mazda BT-50

Nissan KingCab

FordRanger

Dacia PickUp

PiaggioPorter

Val. Medie

Pmax/ma[Kw/Kg]

Fig 1.10 Raportul dintre puterea maxima si masa automobilului

Q_100/Pmax [l/Kw]

0,106

0,13030303

0,094318182

0,111111111

0,0847619050,0857142860,080952381

0,155555556

0,125

0,101994302

0

0,02

0,04

0,06

0,08

0,1

0,12

0,14

0,16

0,18

DaciaLogan Pick

up


ToyotaHilux


Mazda BT-50

Nissan KingCab

FordRanger

Dacia PickUp

PiaggioPorter

Val. Medie

Q_100/Pmax [l/Kw]

Fig 1.11 Raportul dintre consumul mediu si puterea maxima a motorului

Vmax/ma [Km/h/Kg]

0,122807018

0,065104167

0,083798883

0,0704751740,076491586

0,08033241 0,081300813

0,123214286

0,144444444

0,08778041

0

0,02

0,04

0,06

0,08

0,1

0,12

0,14

0,16

DaciaLogan Pick

up


ToyotaHilux


Mazda BT-50

Nissan KingCab

FordRanger

Dacia PickUp

PiaggioPorter

Val. Medie

Vmax/ma [Km/h/Kg]

Fig 1.12 Raportul dintre viteza maxima si masa automobilului

Q_100/ma [l/Kg]

0,0046491230,004479167

0,004636872

0,005339028

0,004538501

0,00498615

0,004607046

0,00625

0,006666667

0,004988157

0

0,001

0,002

0,003

0,004

0,005

0,006

0,007

DaciaLogan Pick

up



Mazda BT-50

Nissan KingCab

FordRanger

Dacia PickUp

PiaggioPorter

Val. Medie

Q_100/ma [l/Kg]

Fig 1.13 Raportul dintre consumul mediu si masa automobilului

Vmax/Pmax[Km/h/Kw]

2,8

1,893939394

1,704545455

1,4666666671,4285714291,3809523811,428571429

3,066666667

2,708333333

1,794871795

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

DaciaLogan Pick

up


ToyotaHilux


Mazda BT-50

Nissan KingCab

FordRanger

Dacia PickUp

PiaggioPorter

Val. Medie

Vmax/Pmax[Km/h/Kw]

Fig 1.14 Raportul dintre viteza maxima si puterea motorului

Masa utile [Kg]

800

900880

930

1000

840

1000

850

800

888,8888889

0

200

400

600

800

1000

1200

Dacia LoganPick Up

TataTelcolinePick Up


Mazda BT-50

Nissan KingCab


PiaggioPorter

Val medie

Masa utile [Kg]

Fig 1.15 Masa utila a automobilelor

1.2Tendinte de dezvoltare

Evolutia progresivă a autovehiculului încă de la aparitia sa, a fost impusă de conştientizarea omului, că acest sistem, la început modest înzestrat tehnologic, îi poate uşura munca devenind parte integrantă din activitatea vastă pe care o întreprinde în timpul vietii. Plecând de la această premisă, se caută solutii de modernizare continuă, atingând cote foarte înalte în ultima perioadă.

Spiritul practic al omului a condus la realizarea unor autovehicule capabile să-i uşureze munca zilnică. Încrucişând imaginatia cu tehnologia şi mobilizând exemplar, a rezultat acel segment de maşini, adică autocamionetele, care să corespundă nevoilor oamenilor.

Adaptarea la nevoile de transport prin sporirea confortului conducătorului auto, comparabil cu cel al unui autoturism şi în acelaşi timp mărindu-se considerabil siguranta şi spatiul de încărcare, au impus autocamionetele pe piata transportului de marfă şi de călători.

Autocamionetele se vor a fi acele autovehicule, care să corespundă cerintelor de transport de marfă uşor şi mediu, indiferent de mediul de lucru, dar în acelaşi timp să asigure confortul conducătorului auto. Plecând de la convingerea că automobilul trebuie să rămână o plăcere, se încearcă pe cât posibil realizarea unor autocamionete cât mai performante.

Folosind un singur tip de şasiu, cu diferite ampatamente s-a ajuns la o multitudine de variante constructive care să satisfacă nevoile de transport, rezultând un volum al spatiului de încărcare cuprins între 7 şi 12m3, continuitatea a fost posibilă calibrarea sarcinii maxime utile pentru fiecare scop în parte, de la ampatament la ampatament, de la o lungime la alta, volum cu volum. Traducând toate acestea în limbaj de afaceri şi adăugându-le la sarcina maximă utilă şi la cel mai mic ampatament pentru fiecare volum, am putea spune că autocamionetele exploatează la maximum fiecare kilometru de drum parcurs.

Aparitia autocamionetelor pe piata autovehiculelor destinate transportului a însemnat un real succes. Domeniul de utilizare se extinde din ce în ce mai mult, prin sporirea manevrabilităti, chiar şi prin aglomeratiile urbane ele descurcându-se foarte bine, astfel autocamionetele se folosesc în domenii cum ar fi curieratul sau serviciile “porte a porte”.

Prin folosirea tehnologiei de ultimă oră s-a reuşit îmbunătătirea caracteristicilor tehnice, folosindu-se materiale noi în constructia de autovehicule, impunând un respect pentru tot ceea ce ne înconjoară.

Productia de autocamionete a dat dovadă de o dinamicitate sporită în ultimele decenii şi mai ales în ultimii ani, când au fost observate schimbări majore atât în proiectare şi executie cât şi în modul de apreciere a publicului.

Astfel, motoarele au beneficiat de o atentie deosebită, efortul de sporire a performantelor fiind îndreptat pe multiple directii: reducerea consumului de combustibil mărirea puterii litrice, a motoarelor, reducerea emisiilor nocive din gazele de evacuare, realizarea unor motoare cât mai uşoare şi cât mai compacte. Tendinta de extindere a motoarelor cu aprindere prin comprimare, datorită consumului specific mai redus de combustibil în comparatie cu motoarele cu aprindere prin scânteie, foarte accentuat în ultimii ani, s-a mentinut.

O altă preocupare constantă este aceia a creierii unor familii de motoare cu puteri şi capacităti diferite, care sunt folosite în functie de necesităti, procedeul favorizând folosirea tipizării în tehnologia de fabricatie şi exploatare a autocamionetelor.

Folosirea supraalimentării prin diferite procedee este tot mai des întâlnită la motoarele de autocamionete, procedeul asigurând creşterea puterii şi a momentului maxim, cu scăderea turatiilor şi a consumului de combustibil.

Reducerea dimensiunilor de gabarit şi consumului de metal constituie o sursă de cercetare permanentă, fiind realizată prin fortarea motoarelor, când se dezvoltă puteri tot mai ridicate, pe unitatea de cilindree. Se fac eforturi pentru limitarea emisiei de gaze nocive, prin folosirea unor elemente de testare a calitătii produselor de ardere, alături de dispozitive de purificare.

Transmisia autocamionetelor este obiectul unor continue cercetări, urmărindu-se o mai bună corelare între momentul motor activ şi cel rezistent, sporirea confortului, şi a sigurantei în conducere.

Se constată că o folosire deosebită o au transmisiile automate, în ultima vreme asistate de microprocesoare. O altă preocupare tot mai răspândită este aceia a folosirii tractiunii integrale, până nu de mult apanajul autoturismelor, însotite de diferentiale interaxiale blocabile sau având ca efect îmbunătătirea capacitătii de trecere şi a stabilitătii.

Suspensia autocamionetelor, a făcut obiectul unor studii aprofundate privind conditionarea reciprocă dintre pneu, suspensie şi calea de rulare. Echiparea lor cu suspensii diferite pe toate rotile prin folosirea amortizoarelor hidraulice, precum şi folosirea suspensiei pneumatice a contribuit la mărirea confortului, a sigurantei în exploatare.

Sistemul de frânare cunoaşte preocupări intense de îmbunătătire prin generalizarea folosirii sistemului cu dublu circuit, a sistemelor servoasistate etc. O mare răspândire a căpătat în dotarea autocamionetelor a sistemelor de antiblocare a rotilor în cazul unei frânări puternice.

În cadrul sistemului de directie se încearcă generalizarea directiei servoasistate, sporirea confortului în conducere prin obtinerea unor reglaje ale volanului, functie de dimensiunile fiecărui conducător auto.

Un progres însemnat s-a realizat în constructia de caroserii, reuşindu-se astfel obtinerea unor caroserii cu un coeficient aerodinamic cât mai mic, păstrând o formă plăcută. De asemenea s-a insistat pe obtinerea unui habitaclu cu un confort sporit, cu un post de conducere cât mai ergonomic, cu o insonorizare cât mai bună pentru reducerea zgomotului la un nivel cât mai redus.

În ceea ce priveşte interiorul autocamionetelor s-au realizat importanti paşi, asigurându-se astfel un confort comparabil cu al autoturismelor. Chiar dacă autocamionetele sunt prin definitie autovehicule de transport de marfă, datorită progresului ştiintei ele se pot compara într-o oarecare măsură cu autoturismele, deoarece oferă un confort sporit conducătorului auto.

Aparatura de bord foloseşte tot mai mult circuite integrate, cu afişaj numeric, schematic grafic sau mai nou sub formă de diagramă, cu ajutorul tehnicii fluorescentei în vid sau a cristalelor lichide, care au o fiabilitate ridicată. Pornind de la studiul solutiilor similare si coreland informatiile culese cu tema primita am adoptat pentru autofurgonul primit dimensiunile Opelului Movana pentru ca datele sale caracteristice sunt cele mai apropiate de cerintele mele.Astfel voi adopta urmataorele dimensiuni: Pornind de la studiul solutiilor similare si coreland informatiile culese cu tema primita am adoptat pentru autofurgonul primit dimensiunile Daciei Logan Pick Up pentru ca datele sale caracteristice sunt cele mai apropiate de cerintele mele.Astfel voi adopta urmataorele dimensiuni:

Model Lungime [mm]

Latime[mm]

Inaltime [mm]

Ampatamet [mm]

Ecartament [mm]

Consola [mm]

Masa proprie[kg]

Masa utila[kg]

LungBena[mm]

Lat .Bena [mm]

Inalt.Bena [mm]

Dimensiunipneuri

Dacia Logan Pick Up

4496 1735 1554 2905 1470/1465 777/814 1140 800 1807 1374 535 185/65 R15 88T

CAP.2.- Alegerea parametrilor principali ai autovehiculului

2.1.Solutia de organizare generala si amenajare interioara

2.1.1. Modul de dispunere a echipamentului de tractiune

Pornind de la studiul solutiilor similare prezentat in capitolul 1 solutia adoptata pentru dispunerea echipamentului de tractiune este solutia totul fata cu motorul dispus transversal.

Avantaje :-stabilitate ridicata in viraj;-reducera consolei fata si sporirea capacitatii de virare in spatii inguste;-coborarea centrului de greutate;-efectul ciocnirilor frontale este mai redus asupra pasagerilor , deoarece

energia de impact este absorbita de catre gupul motor trasmisie;-imbunatatirea aerodinamicii automobilului prin reducerea restrictiei privind

forma frontala a acestuia;Dezavantaje:-pneurile din fata se uzeaza mai rapid;-apar complicatii constructive pentru puntea fata care este punte motoare si

directoare;

2.1.2.Dimensiunile principale

Funcţie de tipul şi destinaţia autovehiculului definite prin tema de proiectare , ţinând seama de autovehiculele similare considerate în studiul soluţiilor similare şi având în vedere tendinţa de dezvoltare se adoptă un autovehicul care are următoarele caracteristici :

lungimea automobilului –4496mm, care reprezintă distanţa dintre 2 plane perpendiculare pe planul longitudinal de simetrie al automobilului şi tangente la acesta în punctele extreme din faţă şi din spate .toate elementele din faţă şi din spate sunt incluse în aceste 2 plane .

lâţimea vehiculului –1735mm , reprezintă distanţa între 2 plane paralele cu planul longitudinal de simetrie al vehiculului , tangente la acesta de o parte şi de alta . Toate organele laterale ale vehiculului fixate rigid cu excepţia oglinzilor retrovizoare , sunt cuprindse în aceste plane

înălţimea vehiculului –1554mm , reprezintă distanţa dintre planul de sprijin şi un plan orizontal tangent la partea cea mai de sus a vehiculului pregătit de plecare

în cursă , fără încărcătură utilă cu pneurile umflate la presiunea corespunzătoare masei totale admise

ampatamentul –2905mm reprezintă distanţa între perpendicularele coborâte pe planul longitudinal de simetrie al vehiculului .

ecartamentul - 1470/1465mm reprezintă distanţa dintre centrele petelor de contact ale pneurilor cu solul .

2.1.3.Amenajarea interioara

Conform STAS 12613-88 se adopta dimensiunile postului de conducere:

unghiul de inclinare spre inapoi β=(9-33)°.Adopt β=13°;

distanta verticala de la punctul R la punctul calcaiului, Hz: Hz=(130-520) mm.Adopt Hz=300mm;

cursa orizontala a punctului R: C=200mm;

diametrul volanului: D=(330-600)mm.Adopt D=400mm;

unghiul de inclinare al volanului: α=(10-70)°. Adopt α=26°;

distanta orizontala intre centrul si punctul calcaiului: Wx=(152-660)mm. Adopt Wx=300mm;

distanta verticala intre centrul volanului si punctul calcaiului: Wz=(530/838)mm. Adopt Wz=750mm.

2.2.Masa autovehiculului,repartizarea masei pe punti si determinarea coordonatelor centrului de masa

Greutatea autovehiculului este un parametru important la proiectare şi reprezintă suma greutăţii tuturor mecanismelor şi agregatelor din construcţia acestuia precum şi greutatea încărcăturii.

În cazul automobilelor metoda recomandată pentru alegerea greutăţii proprii constă în adoptarea ei pe baza maselor proprii ale tipurilor similare, avându-se în vedere tendinţele de dezvoltare care vizează utilizarea unor soluţii constructive şi

materiale cu mase proprii reduse,astfel că se creează premisa reducerii maselor proprii. Masa autovehiculului

Masa autovehiculului (ma) face parte din parametrii generali ai acestuia şireprezintă suma dintre masa utilă (mu) şi masa proprie (m0).

Astfel în urma studiului soluţiilor similare masa proprie a automobilului de proiectat se adoptă: . Masa utilă

Reprezintă o caracteristică constructivă esenţială a autovehiculului, prin eacaracterizându-se posibilităţile de utilizare a acestuia. Masa utilă este determinată de capacitatea de încărcare a autovehiculului, prevăzută prin tema de proiectare sau adoptată funcţie de tipul autovehiculului, în concordanţă cu capacitatea de încărcare a tipurilor similare.

Capacitatea de încărcare se precizează de regulă prin numărul de locuri laautovehiculele pentru transportul persoanelor şi prin sarcina utilă transportată laautovehiculele pentru transportul de bunuri.

În conformitate cu STAS 6926/1-90, la determinarea masei utile se vorconsidera următoarele:

- masa personalului de serviciu permanent la bord: 75 kg;- masa unui pasager: 68 kg;- masa bagajului pentru un pasager: 7 kg la autoturisme şi autobuze urbane,

20 kg la autobuze urbane, 25 kg la autobuze turistice.Pe baza acestor recomandări, masa utilă se determină pentru faza de

proiectare funcţie de capacitatea de încărcare şi normele STAS, cu următoarelerelaţii:

-pentru autovehiculele destinate transportului de bunuri:mu = 75 N+minc [kg], unde: N – numărul de locuri în cabină;

minc – masa încărcăturii transportate; mu =75x2+800=950[Kg]

Masa autocamionetei este:ma= mu+m0=950+1140=2090[kg]Masa autovehiculului este considerată în centrul de greutate situat în planul

vertical, ce trece prin axa longitudinală de simetrie a autovehiculului. Poziţia centrului de masă se apreciază prin coordonatele longitudinale a şi b şi înălţimea hg conform STAS 6926/2-78.

Alegerea poziţiei centrului de masă se poate face prin mai multe metode precum :

a) Utilizarea de valori în concordanţă cu valorile coordonatelor centrului de masă al autovehiculelor considerate în studiul soluţiilor similare .

b) Utilizarea de valori medii după date oferite de literatura de specialitate.c) Determinarea analitică a coordonatelor centrului de masă.

Utilizînd valori medii din literatura de specialitate se adoptă parametrul

=0,5 pentru autovehiculul gol, unde : L = ampatamentul autovehiculului.

Din relaţia anterioară va rezulta distanţa :

a=L mm

Ştiind că L-a=b, rezultă că, b=2905-1452,5=1452,5 mm ;

Faţă de masele determinate mai sus , se determină greutatea automobilului Ga , greutatea utilă Guşi greutatea proprie Go cu relaţiile :

Ga= ma*g =2090 =20900 N

Gu= mu*g =950 x 10=9500N

G0= m0*g =1140 x 10=11400N

Cu ajutorul coordonatelor longitudinale a, b, găsite se va determina greutatea pe puntea faţă cu următoarea relaţie:

G2 = [daN]; G2= =1045daN

G1 = [daN]; G1= =1045daN

Masa autovehiculului se transmite căii prin intermediul punţilor.Pentru autovehiculele cu două punţi, masele ce revin punţilor sunt : m1 =ma(b/L)=; 2090(1452,5/2905)=1045; m2 =ma(a/L)=2090(1452,5/2905)=1045

Înălţimea hg se determină prin aceiaşi metodă ştiind că raportul: =0,2 de unde va

rezulta inatimea centrului de greutate: hg=0,2*2905=581 mm

Masa autovehiculului se transmite căii prin intermediul punţilor.Pentru autovehiculele cu două punţi, masele ce revin punţilor sunt : Astfel:

- pentru pneurile punţii din faţă:mp1=m1/2=1045/2=522.5Kg;- pentru pneurile puntii din spate:mp2=m2/2=1045/2=522.5Kg;

2.3.Alegerea pneurilor si determinarea razelor rotilor

Pneul reprezintă partea elastică a roţii şi este formată din anvelopă şi cameră de aer.

Alegerea tipului de pneu ce urmează să echipeze autovehiculul proiectat are în vedere tipul, destinaţia şi condiţiile de exploatare ale autovehiculului. Funcţie deacestea, se determină din cataloage de firmă sau standarde simbolul anvelopei, faţă de care se pot determina sau stabili direct din tabele mărimile necesare calculului dinamic .

Alegerea pneului se face după următoarea metodologie:- se detremină greutatea ce revine roţilor din spate şi din faţă;- se aleg pneurile ce satisfac condiţia de viteză maximă;- funcţie de dimensiunile pneurilor utilizate la tipurile similare, se orientează

asupra dimensiunilor roţii;- se alege tipul pneului;- se alege presiunea de utilizare pentru satisfacerea condiţiilor de greuate pe

roată;La alegerea pneului, se au în vedere următoarele aspecte:- pentru asigurarea unei bune confortabilităţi, puntea faţă trebuie să fie

caracterizată de o elasticitate mai mare decât puntea spate. La obţinerea elasticităţii sporite a punţii faţă contribuie şi utilizarea presiunii interioare a aerului din pneu, mai mică în faţă decât în spate;

- prin reducerea presiunii aerului din pneu la roţile faţă, se reduce şi rigiditatea laterală a pneului, astfel că prin sporirea deviaţiilor laterale se favorizează imprimarea unui caracter constructiv de subvirare caracterizat de tendinţa de autostabilizare pe traiectorie rectilinie.

Funţie de anvelopa aleasă, standardele dau indicaţii asupra dimensiunilor principale.

Se adoptă din literatura de specialitate, ţinând cont şi de soluţiile similare pneurile 185/65 R15 88T .

Este definită astfel o anvelopă care:- are lăţimea profilului (balonajul) de 185 mm;- are un raport nominal de aspect (100H/B)de 65- are structură radială (R);- are diametrul interior sau diametrul exterior al jantei pneului de 15inch sau ţoli, adică 381 mm (1 inch = 25,4 mm);- are o capacitate de sarcină de 580 kg, care corespunde indiceluicapacităţii de sarcină 89 (tabelul A. 2.2);- aparţine categoriei de viteză T - viteză maximă 190 km/h (tabelulA.2.1);- poate fi montată fără cameră de aer (Tubeless);

Înălţimea profilului anvelopei, H, se determină din expresia raportului nominalde aspect: 65=100(H/B)=100*(H/185)=0,54xH; H=65/0,54=120 mm D=381+2x120=641mm rn=r0=D/2=641/2=320,5 mm

Valori coeficientul rezistenţei la rulare

CAP.3.-Definirea conditiilor de autopropulsare

3.1.Rezistentele la inaintarea automobilului

Mişcarea autovehiculului este determinată de mărimea, direcţia şi sensul forţelor active şi a forţelor de rezistenţă ce acţionează asupra acestuia.

Definirea condiţiilor de autopropulsare precede calculul de tracţiune, împreună cu care condiţionează performanţele autovehiculului. Cuprinde precizarea, în funcţie de tipul, caracteristicile şi destinaţia autovehiculului, a cauzelor fizice pentru forţele de rezistenţă ce acţionează asupra autovehiculului.

3.1.1.Rezistenta la rulare

Rezistenţa la rulare Rr, este o forţă cu acţiune permanentă datorata exclusiv rostogolirii roţilor pe cale, si este de sens opus sensului de deplasăre al autovehiculului.

Cauzele fizice ale acestei rezistenţe la înaintare sunt:

deformarea cu histerezis a pneului; frecări superficiale între pneu şi cale; frecările din lagărele butucului roţii; deformarea căii de rulare; percuţia dintre elementele pneului şi microneregularităţile căii de

rulare; efectul de ventuză produs de profilele cu contur închis de pe banda de

rulare pe suprafata neteda a caii de rulare. Faţă de cauzele determinate, rezistenţa la rulare depinde de un număr

mare de factori de influenţă, printre care semnificativi sunt:

construcţia pneului; viteza de deplasare; presiunea aerului din pneu; forţele şi momentele ce acţionează asupra roţii.

În calculele de proiectare dinamică a autovehiculelor, rezistenţa la rulare este luată în considerare prin coeficientul rezistenţei la rulare f, care reprezintă o forţă specifică la rulare definită prin relaţia:

,

unde: Rr – este rezistenţa la rulare;

Ga cos -componenta greutăţii normală pe cale;

Funcţie de tipul, caracteristicile şi destinaţia autovehiculului se recomandă alegerea valorilor din domeniile marcate în diagrama următoare:

Folosind relaţia:

Rr = f * Ga* cos [ N ], şi adoptând coeficientul rezistenţei la rulare f din diagramă, f = 0,015 , pentru o cale de rulare ( cos = 1), asfaltată, în stare bună(autocamionetă ce rulează cu viteza maximă vmax = 120 km/h), rezultă:

Rr = 0,015* 20900 = 313,5N

3.1.2.Rezistenta aerului

Rezistenţa aerului ( Ra ) reprezintă interacţiunea, după direcţia deplasării, dintre aerul în repaus şi autovehiculul în mişcare rectilinie. Ea este o forţă cu acţiune permanentă de sens opus sensului de deplasare a automobilului.

Cauzele fizice ale rezistenţei aerului sunt:

repartiţia inegală a presiunilor pe partea din faţă şi din spate a caroseriei;

frecarea dintre aer şi suprafeţele pe lângă care are loc curgerea acestuia;

energia consumată pentru turbionarea aerului şi rezistenţa curenţilor exteriori folosiţi pentru răcirea diferitelor organe şi pentru ventilarea caroseriei.

Pentru calculul rezistenţei aerului se recomandă utilizarea relaţiei :

Ra = 1/2 * * Cx * A * v2 [ N ],

unde : - densitatea aerului ; pentru condiţii atmosferice standard ( p = 101,33 * 10-3 [ N/m2 ] şi T = 288 oK ) densitatea aerului este = 1,225 [ kg/m3 ] ;

Cx – coeficientul de rezistenţă a aerului ;

A – aria secţiunii transversale maxime [ m2 ] ;

V – viteza de deplasare a automobilului [ m/s ] ;

Notând produsul constant : 1/2 * * Cx = K [ kg/m3 ] numit coeficient aerodinamic, rezistenţa aerului este dată de relaţia:

Ra = K * A * v2 [ N ],

unde:K=0,5*1,225*Cx=0,5*1,225*0,45=0,275kg/m3,(condiţii atmosferice standard ) ;

Aria transversală maximă se determină cu suficientă precizie cu relaţia :

A = B * H [ m2 ],

unde : B – ecartamentul autovehiculului [ m ]

H – înălţimea autovehiculului [ m ]

A = 1,47 * 1,554= 2,28m2

Pentru determinarea mărimii coeficientului de rezistenţă a aerului Cx , vom folosi metoda comparativă, conform literaturii de specialitate, analizând valoarea acestuia la soluţiile similare propuse, şi vom adopta o valoare medie. Cx = 0,55.

Ra = K * A * v2 =0,275*2,28* =696,66 N

V[km/h] Ra[N] Pa[kW]10 4,837963 0,01343920 19,35185 0,1075140 77,40741 0,86008260 174,1667 2,90277880 309,6296 6,880658

100 483,7963 13,43879120 696,6667 23,22222

Ra=f(V)

0340680

102013601700

0 20 40 60 80 100 120 140

V[km/h]

Ra[N

]

3.1.3.Rezistenta pantei

La deplasarea autovehiculului pe căi cu înclinare longitudinală, greutatea dă o componentă ( Rp ) după direcţia deplasării, dată de relaţia :

Rp = Ga * sin [ N ].

Această forţă este o forţă rezistentă la urcarea rampelor ( de sens opus vitezei de deplasare ) şi o forţă activă la coborârea pantelor.

Pentru pante cu înclinări mari ( > 35o ) expresia rezistenţei la pantă este dată de relaţia:

Rp = Ga * p [ N ]

Alegerea unghiului de înclinare longitudinală a căii se face funcţie de tipul şi destinaţia automobilului.

Pentru cazul nostru adoptăm max = 22 o ; rezultă:

Rp = Ga * sin = 20900 *sin22=20900* 0,374 =7829,277 N

3.1.4.Rezistenta la demarare

Regimurile tranzitorii ale mişcării automobilului sunt caracterizate de sporiri ale vitezei (demaraje) şi reduceri ale vitezei (frânare). Rezistenţa la demarare ( Rd ) este o forţă de rezistenţă ce se manifestă în regimul de mişcare accelerată a autovehiculului.

Ca urmare a legăturilor cinematice determinate în lanţul cinematic al transmisiei dintre motor şi roţile motoare, sporirea vitezei de translaţie a

autovehiculului se obţine prin sporirea vitezelor unghiulare de rotaţie ale elementelor transmisiei şi roţilor. Masa autovehiculului în mişcare de translaţie capătă o acceleraţie liniară, iar piesele aflate în mişcare de rotaţie, acceleraţii unghiulare.

Influenţa asupra inerţiei în translaţie a pieselor aflate în rotaţie se face printr-un coeficient , numit coeficientul de influenţă a maselor aflate în mişcare de rotaţie.

Rezistenţa la demarare este astfel dată de relaţia :

,

unde :ma – masa automobilului [ kg ] ;

- coeficientul de influenţă al maselor aflate în mişcare de rotaţie ;

dv/dt = a – acceleraţia mişcării de translaţie a autovehiculului [ m/s2 ].

Pentru calculul rezistenţei la demarare este necesară cunoaşterea mărimii coeficientului de influenţă a maselor aflate în mişcare de rotaţie.

Comform literaturii de specialitate , pentru o autocamioneta, cu viteza maximă de 120 km/h, adoptăm momentul masic de inerţie al pieselor motorului Im = 0,2 kg*m2 şi momentul masic al unei roţi IR = 2 kg*m2.

Rezultă coeficienţii maselor astfel : m = 0,025 şi R = 0,025 .

Pentru acceleraţia maximă în prima treaptă a C.V. valoarea este a1 max = 2,5 m/s2.

Deoarece rezistenţa la rulare cât şi rezistenţa la pantă sunt determinate de starea şi caracteristicile căii de rulare, se foloseşte gruparea celor două forţe într-o forţă de rezistenţă totală a căii ( R ), dată de relaţia :

R = Rr + Rp = Ga ( f cos + sin ) = Ga * =20900*0,388=8119,949N

unde : - coef. rezistenţei totale a căii ;

Pentru valorile adoptate anterior =0,015*cos22+sin22= 0,388 .

3.2.Ecuatia generala de miscare rectilinie a automobilului

3.2.1.Cazul general

Pentru stabilirea ecuaţiei generale a mişcării, se consideră autovehiculul în deplasare rectilinie, pe o cale cu înclinare longitudinală de unghi , în regim tranzitoriu de viteză cu acceleraţie pozitivă. Luând în considerare acţiunea simultană a forţelor de rezistenţă şi a forţei motoare ( de propulsie ) din echilibru dinamic după direcţia mişcării, se obţine ecuaţia diferenţială :

3.2.3.Forme particulare

Deplasarea cu viteza maxima

Din condiţia realizării vitezei maxime pe o cale orizontală în stare bună se obţine forma:

FRv max = 20900 * 0,015+1/2 *1,225 * 0,45* 2,28 * (120/3,6)2 =1011,75N

Pornire din loc si/sau urcarea pantei maxime

1. pornire din loc cu acceleratia maxima

În acest caz ecuaţia generală de mişcare capătă forma particulară:

unde : a1 max =1,335 m/s2.– acceleraţia în prima treaptă a C.V.

FR(a1 max) =20900 *0,015 + 2090 * 1,225 * 1,335=3731,43N

2. urcarea pantei maxime

Corespunzător condiţiilor formulate anterior, coeficientul rezistenţei specifice a căii capătă forma:

FR max = Ga * max = 20900 * 0,388 = 8109,2 N

CAP.4-Calculul de tractiune

Calculul de tracţiune se face în scopul determinării parametrilor principali ai motorului şi transmisiei, astfel ca autovehiculul de proiectat cu caracteristicile definite anterior şi în condiţiile precizate în capitolul precedent

Valori recomandate pentru

să fie capabil să realizeze performanţele prescrise în tema de proiectare sau a performanţelor celor mai bune modele existente sau de perspectivă.

4.1.Alegerea marimii randamentului transmisiei

Pentru propulsarea autovehiculului puterea dezvoltată de motor trebuie să fie transmisă roţilor motoare ale acestuia.

Transmisia fluxului de putere este caracterizată de pierderi datorate fenomenelor de frecare dintre organele transmisiei. Calitativ, pierderile de putere din transmisie se apreciază prin randamentul transmisiei t .

Experimentările efectuate au permis să se determine următoarele valori ale randamentelor subansamblelor componente ale transmisiei :

cutia de viteze : CV = 0,97..0,98 (în treapta de priză directă ) ;CV = 0,92..0,94 ( în celelalte trepte ) ;

transmisia principală : 0=0,92..0,94 (pentru transmisiile principale simple ) .Deoarece valoarea globală a randamentului transmisiei depinde de

numeroşi factori a căror influenţă este dificil de apreciat, în calcule se operează cu valori adoptate din diagrama alăturată.

Am adoptat t = 0,93.

4.2.Determinarea caracteristicii exterioare a motorului

Aprecierea motorului ca sursă de energie pentru autopropulsarea autovehiculului se face prin oferta de putere şi moment. Oferta se exprimă funcţie de turaţia arborelui motor printr-un câmp de caracteristici P = f(n) şi M = f(n) numite caracteristici de turaţie. Domeniul de ofertă este limitat de caracteristica externă ( sau caracteristica la sarcină totală ), care determină posibilităţile maxime ale motorului şi în privinţa puterii şi a momentului la fiecare turaţie din domeniul turaţiilor de funcţionare ale acestuia. Caracteristica externă se completează şi cu curba consumului specific de combustibil ce = f(n).

4.2.1.Alegerea tipului motorului

Pentru propulsarea autovehiculelor, majoritatea motoarelor sunt motoare cu ardere internă cu piston în mişcare de translaţie. Existenţa unei mari varietăţi de motoare cu ardere internă cu piston impune alegerea unor criterii de selecţie bine definite. Opţiunea pentru unul dintre tipuri are în vedere în principal modelul, caracteristicile şi destinaţia autovehiculului.

Statisticile apreciază că pentru autoturismele de mic litraj, pentru exploatare urbană, sunt utilizate cu precădere motoarele cu aprindere prin scânteie, cu sistem de alimentare cu combustibil prin injecţie de benzină în detrimentul motoarelor cu aprindere prin compresie.

Insa pentru autocamioneta ce trebuie proiectata,tinand cont si de motorizarile solutiilor similare ce au fost prezentate la CAP.1, se adopta un motor Diesel, dispus transversal.

Avantajele motorului Diesel sunt urmatoarele:

consum mai mic; temperament si durata mai mare de viata; in cazul revanzarii, dieselele au o pierdere a valorii mai mica; consumul de carburanti este mai mic; intervalele intre reviziile pentru schimbul de ulei sunt mai mari.

4.2.2.Determinarea analitica a caracteristicii exterioare

Pentru evaluarea caracteristicii exterioare în mod analitic se folosesc relaţiile :

,

unde :Pmax – puterea maximă a motorului ;

M(n) – momentul funcţie de turaţie .

Coeficienţii relaţiei se definesc astfel :

,

unde : este coeficientul de elasticitate al motorului ;

este coeficientul de adaptabilitate al motorului .

Cunoscând turaţia de putere maximă nP, turaţia de moment maxim nM, puterea motorului Pmax, momentul maxim Mmax şi relaţiile de definire a celorlalte mărimi avem :

Efectuând calculele rezultă coeficienţii , , cu valorile :

= 0,417 ; = 2,164; = -1,58 .

Se observa ca este indeplinita conditia: ++ =1;

Punând condiţia ca puterea la viteză maximă să corespundă punctului de turaţie maximă se obţine pentru puterea maximă a motorului din relaţia de mai jos:

Pv max= ;

Pv max= =36,20 kW

Pmax=Pvmax=36,20kW

Consumul de combustibil este definit astfel:

Consumul orar – cantitatea de combustibil in [kg] sau [ l ] consumata de motorul autovehiculului in timp de 1 ora;

Consumul specific de combustibil – consumul de combustibil in [g] pe care un motor de autovehicul il consuma in timp de 1 ora pentru a produce o putere de 1kW: ce=1000*(Qh/Pe) [g/kWh] Pentru completarea caracteristicii exterioare cu curba consumului

specific de combustibil se utilizeaza relatia: ,unde:

cep=consumul specific de combustibil=(220-340)g/kW. cep=240g/kW

n[rot/min] P[kW] M[Nm] ce[g/kWh]800 7,885013 94,12734 247,681000 10,18313 97,24891 2401500 16,17044 102,9518 2252000 22,12631 105,6531 2162200 24,39426 105,8933 214,082500 27,57932 105,353 2133000 32,05801 102,0513 216

3500 35,09095 95,74815 2253800 36,02063 90,52553 233,284000 36,20669 86,44347 240

Caracteristica exterioara a motorului

0

50

100

150

200

250

300

350

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

n[rpm]

M[N

m];

ce[g

/kW

h]

0

20

40

60

80

100

120

P[k

W]

M[Nm] ce[g/kW] P[kW]

no [rot/min]

nm[rot/min]

ce [rot/min]

np [rot/min]

nmax [rot/min]

Pvmax [kW]

Pmax[kW]

Mmax [Nm]

800 2200 2500 4000 4000 36,20 36,20 105,89

4.3.Determinarea rapoartelor de transmitere ale transmisiei

Funcţionarea automobilului în condiţii normale de exploatare are loc în regim tranzitoriu, gama rezistenţelor la înaintare fiind foarte mare. În aceste condiţii rezultă că la roţile motoare ale autovehiculului, necesarul de forţă de tracţiune şi de putere la roată sunt câmpuri de caracteristici având în abscisă viteza aleasă de conducător. Pentru ca să poată acoperi cu automobilul acest câmp de caracteristici transmisia trebuie să ofere un asemenea câmp.

Situaţiile care apar în timpul deplasării unui autovehicul sunt:

a) motorul să echilibreze prin posibilităţile proprii întreaga gamă de rezistenţe. Acest lucru este posibil când puterea furnizată este constantă în toate regimurile de deplasare. Dacă această valoare constantă corespunde puterii maxime, se obţine caracteristica ideală de tracţiune dată de relaţia :

FR * v = PR max = ct. unde:FR = forţa la roată; v = viteza de deplasare; PR max = puterea maximă la roată

. b) viteza maximă este delimitată prin puterea maximă de autopropulsare:

, unde: FR v max este forţa la roată necesară deplasării cu viteza

maximă de performanţă=2585,85 N.

c) când viteza = 0 , rezultă o forţă la roată infinită. Ca urmare, la viteze mici, limita este dată de aderenţa roţilor cu calea, definită cu relaţia FR max ≤ FR

= * Gad , unde : =0,7 coeficientul de aderenţă;

Gad = greutatea aderentă, respectiv greutatea ce revine în condiţii de demaraj la roţile motoare.

4.3.1.Determinarea valorii maxime a raportului de transmitere

Pentru valoarea maximă a raportului de transmitere, obţinut când este cuplată prima treaptă de viteză în cutia de viteze, se pot formula ca performanţe dinamice independente sau simultane următoarele: panta maximă sau rezistenţa specifică a căii şi acceleraţia maximă la pornirea de pe loc.

Performanţele date prin forţele la roată necesare pot fi formulate ca valori maxime când forţele la roată oferite prin transmisie au valori maxime, respectiv motorul funcţionează la turaţia momentului maxim pe caracteristica externă ( Mmax ) iar în transmisie este cuplat cel mai mare raport de transmitere it max .

it max = icv1 * i0 , unde:icv1 = raportul de transmitere în prima treaptă a cutiei de

viteze; i0 = raportul de transmitere a transmisiei principale .

Pentru ca forţa la roată să fie situată în domeniu trebuie ca :FRmax FR = In cazul autofurgonetei proiectate raportul de transmitere necesar este:

It max = = =17,75

Unde: = f cos +sin =0,015*cos22+sin22=0,388 Funcţie de modul de organizare generală a transmisiei şi de parametrii

constructivi ai automobilului greutatea aderentă are valoarea Gad =Ga *cos =20900*cos22= 19378,14 N Greutatea aderentă reprezintă greutatea ce revine punţii motoare la

urcarea pantei maxime.4.3.2.Determinarea valorii minime a raportului de

transmitere

Valoarea minimă a raportului de transmitere a transmisiei este determinată din condiţia cinematică de realizare a vitezei maxime de performanţă, când motorul funcţionează la turaţia maximă. Raportul de transmitere i0 se realizează în puntea motoare, fie numai prin angrenajul conic, fie prin angrenajul conic şi celelalte angrenaje de reducerea turaţiei cu funcţionare permanentă montate în punte.

Calculul raportului de transmitere al transmisiei principale se realizează în condiţiile de viteză maximă, în ultima treaptă a cutiei de viteze, valoarea raportului i0 este dată de relaţia:

it min= = =4,02

4.3.3.Determinarea valorii raportului de transmitere al primei trepte din cutia de viteze

Cunoscând raportul de transmitere it max , cît şi it min se poate determina raportul de transmitere iCV 1:

iCV 1 = = =4,41

4.3.4.Determinarea numarului de trepte si calculul rapoartelor de transmitere din cutia de viteze

Pentru determinarea numărului de trepte se utilizează două metode: o metodă grafică şi o metodă analitică. Indiferent de metoda aleasă se fac unele ipoteze simplificatoare precum: schimbarea treptelor de viteză să se facă instantaneu, astfel încât viteza maximă în treapta inferioară să fie egală, cu viteza minimă în treapta superioară. Metoda recomandată de literatura de specialitate este aceia a etajării treptelor în progresie geometrică. Pentru calculul

numărului de trepte se porneşte de la principiul că viteza maximă, într-o treaptă inferioară să fie egal cu viteza minimă într-o treaptă superioară, folosind relaţia:

Va K=

În cazul etajării cutiei de viteze în progresie geometrică, între valoarea maximă i1 şi minimă in=1 în cutia de viteze sînt necesare n trepte date de relaţia:

n ; n ; n ; n ;

unde: n => Se adoptă: n=5.Alegerea finală a mărimii numărului de trepte se face ţinându-se cont de

considerente constructiv funcţionale şi de exploatare ale cutiei de viteze precum şi de tipul şi destinaţia automobilului. Astfel pentru autofurgonete în scopul unei bune adaptabilităţi se utilizează, de obicei, cutiile de viteze cu 4 trepte pentru demaraj, plus o a cincea treapta pentru deplasarea interurbana intr-un regim economicos de functionare a motorului.

Fiind determinat numărul de trepte şi ţinând cont că i=1, într-o treaptă K, raportul de transmitere este dat de relaţia:

iCV k= ; unde: k=1…n=numarul treptei respective n=5=numarul treptelor de viteza

Treapta de viteza Valoarea raportuluiTr1 4,15Tr2 2,907609Tr3 2,037155Tr4 1Tr5 0,83

Determinarea numărului de trepte se poate face şi pe cale analitică, menţinându-se aceleaşi ipoteze ca şi în cazul celeilalte metode luând într-un sistem de axe perpendiculare, unde pe abscisă se consideră viteza de deplasare notată cu “v”, iar pe ordonată se consideră viteza unghiulară .

Dependenţa dintre viteza unghiulară de rotaţie a arborelui motorului şi viteza de deplasare a autovehiculului, într-o treaptă oarecare k, cu raportul de transmitere icv k, este:

Pentru stabilirea numărului de trepte, mai întâi trebuie să se cunoască raportul de transmitere pentru treapta I a cutiei de viteze ca să se poată determina celelalte rapoarte de transmitere ale cutiei de viteze. Pentru aceasta trebuie ca funcţionarea motorului pe caracteristica exterioară să aibă loc într-un interval de viteze unghiulare cuprins în domeniul de stabilitate.

În plus se fac următoarele ipoteze: schimbarea treptelor de viteză învecinate sa se facă instantaneu, iar viteza maximă, într-o treaptă este egală cu viteza minimă în treapta imediat superioară.

Determinarea raportului de transmitere al treptei economice

Viteza economica a fost considerata viteza de 90km/h.

Calculul si trasarea diagramei fierastraun[rot/min] v1 V2 V3 V4 V5800 1,606426 2,292834 3,272538 4,670859 6,6666671000 2,008032 2,866043 4,090672 5,838573 8,3333331500 3,012048 4,299064 6,136009 8,75786 12,52000 4,016064 5,732086 8,181345 11,67715 16,666672200 4,417671 6,305294 8,999479 12,84486 18,333332500 5,02008 7,165107 10,22668 14,59643 20,833333000 6,024096 8,598129 12,27202 17,51572 253500 7,028112 10,03115 14,31735 20,43501 29,166673800 7,630522 10,89096 15,54456 22,18658 31,666674000 8,032129 11,46417 16,36269 23,35429 33,33333

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

0 10 20 30 40

Series1

Series3

Series4

Series5

Series6

V2

tr1

CAP.5. Calculul performantelor dinamice ale autovehiculului

Performantele de accelerare

Performanţele reprezintă posibilităţile maxime în privinţa, capacităţii de autopropulsare, capacităţilor de sporire a vitezei, capacităţilor de frânare şi capacităţilor de funcţionare economică din punct de vedere al consumului de combustibil. Cu ajutorul acestor studii se stabilesc criteriile de calitate, prin care se apreciază şi se diferenţiază autovehiculele. Criteriile de apreciere ale performanţelor dinamice se fac prin studii utilizând caracteristica puterilor, caracteristica de tracţiune şi caracteristica dinamică.

Bilantul de tractiune si caracteristica de tractiune Pentru fiecare punct al caracteristicii externe de funcţionare a motorului, se

poate calcula, la mersul în fiecare treaptă a cutiei de viteze, atât forţa la roată F r, cât şi viteza de deplasare a automobilului V. Forţa la roată se calculează cu relaţia:

Fr= ; Iar viteza de deplasare a automobilului este :

; unde: ωr, ω=viteze unghiulare ale roţii motoare şi

respectiv a arborelui motorului.n[rot/min] M[Nm] Fr1[N] V1 Fr2[N] V2[m/s] Fr3[N] V3[m/s] Fr4[N] V4[m/s] Fr5[N] V5[m/s]

800 94,12734 4564 1,61 3189 2,29 2232 3,27 1100 4,67 913 6,671000 97,24891 4715 2,01 3295 2,87 2306 4,09 1136 5,84 943 8,331500 102,9518 4992 3,01 3488 4,30 2442 6,14 1203 8,76 998 12,502000 105,6531 5123 4,02 3580 5,73 2506 8,18 1234 11,68 1025 16,672200 105,8933 5134 4,42 3588 6,31 2511 9,00 1237 12,84 1027 18,332500 105,353 5108 5,02 3569 7,17 2499 10,23 1231 14,60 1022 20,833000 102,0513 4948 6,02 3458 8,60 2420 12,27 1192 17,52 990 25,003500 95,74815 4642 7,03 3244 10,03 2271 14,32 1119 20,44 928 29,173800 90,52553 4389 7,63 3067 10,89 2147 15,54 1058 22,19 878 31,674000 86,44347 4191 8,03 2929 11,46 2050 16,36 1010 23,35 838 33,33

Prin caracteristica forţei la roată se defineşte dependenţa grafică dintre forţa la roată şi viteza de deplasare a automobilului. În cazul autovehiculului dat spre proiectare caracteristica forţei la roată, având în vedere relaţiile de mai sus arată astfel:

Caracteristica de tractiune

-500

500

1500

2500

3500

4500

5500

0,00 10,00 20,00 30,00

V [m/s]

FR

[N]

FR1

FR2

FR3

FR4

FR5

Rrul

Ra

Rr+Ra

Caracteristica forţei la roată serveşte pentru calculul caracteristicii dinamice. Pentru o singură treaptă de viteze caracteristica forţei la roată este prezentată în

continuare:

Bilantul fortelor excedentare

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0,00 10,00 20,00 30,00

Vk [m/s]

FR

k [N

]

Frk FRk-Rak

Bilantul de tractiune

500

1000

1500

4,00 14,00 24,00

V5 [m/s]

FR

5 [N

]

Rr

Rr+Ra

FR4

Bilantul de putere si caracteristica puterilor

Caracteristica puterilor

Caracteristica puterilor este reprezentarea grafică a bilanţului de putere funcţie de viteza automobilului, pentru toate treptele de viteze. Bilanţul de putere al automobilului reprezintă echilibrul dinamic puterea la roata PR şi suma puterilor necesare învingerii rezistenţelor la înaintare, respectiv rezistenţa la rulare( Pr ), rezistenţa la urcarea pantei ( Pp ), rezistenţa la demarare ( Rd ) şi rezistenţa aerului(Pa ), dat de relaţia :

PR =P* =Pr+ Pa+ Pp+Pd

unde : P- puterea motorului ; - randamentul transmisiei.

Relaţiile de calcul pentru mărimile din componenţa tabelelor următoare sunt:

Pr= Pp = ;

Pa= PR = ;

P1[W] P2[W] P3[W] P4[W] P5[W] Pa1[W] Pa2[W] Pa3[W] Pa4[W] Pa5[W]7331 7312 7306 5137 6085 3 8 22 64 1869468 9443 9435 6634 7859 5 15 43 125 363

15035 14996 14982 10534 12479 17 50 145 421 122520573 20519 20500 14414 17075 41 118 343 998 290322681 22622 22602 15891 18826 54 157 457 1329 386425643 25576 25553 17966 21283 79 231 671 1950 566929807 29729 29702 20884 24740 137 399 1159 3369 979732627 32542 32512 22859 27080 218 633 1840 5350 1555733491 33404 33374 23465 27798 279 810 2355 6848 1991033664 33576 33546 23586 27941 325 945 2747 7987 23222

Caracteristica puterilor

0

10000

20000

30000

40000

50000

0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00 35,00

V[m/s]

P[W

]

P1P2

P3P4

P5

Deoarece studiul performanţelor automobilului se face de obicei în funcţie de deplasarea cu viteze constante, pe o cale orizontală în stare bună se notează cu

puterea consumată pentru învingerea rezistenţei la rulare pe o cale orizontală bună considerată cu un coeficient al rezistenţei la rulare f = ct. pentru viteze uzuale.

Unde Pro =Ga * f *v.Bilanţul de putere va fi de forma:P = PR – (Pro + Pa) = Pex.

Pex – este o putere numită excedentară faţă de deplasarea cu viteză constantă pe o cale dată.

Această putere este utilizată de automobil în scopul sporirii vitezei maxime, învingerea rezistenţelor maxime ale căii de rulare, sporirea vitezei şi învingerea rezistenţelor căii.

Puterea utilizată la deplasarea cu viteză constantă pe o cale orizontală este numită Prez şi se manifestă în orice condiţii (pentru învingerea rezistenţei aerului şi a rezistenţei la rulare apare un consum permanent de putere).

Studiul performanţelor dinamice cu ajutorul caracteristicii puterilor se face funcţie de modul de utilizare a puterii disponibile.

Pentru o reprezentare grafică s-a folosit expresia bilanţului de putere dat de relaţia:

PR = P* =Pr + Pa + Pp + Pd dată sub forma Pex = Pd + = PR – Prez unde Prez = Pa + Pro şi unde: f = coeficient al rezistenţei de rulare

Bilantul puterilor excedentare

0

20000

40000

60000

0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00

V[m/s]

P[k

W]

Pk-Pak

6,67 8,33 12,50 16,6718,33 20,83 25,0029,17

P5

Pr+Pa

P5-Pa

Bilantul de putere

5000

15000

25000

35000

45000

5,00 15,00 25,00

V5[m/s]

P5[

W]

P4

Pr+Pa

Pr

Factorul dinamic si caracteristica dinamica

Pentru a putea compara performanţele automobilelor trebuie să se ţină seama simultan de greutatea totală a acestora, de forţa la roată disponibilă la fiecare viteză, precum şi de proprietăţile aerodinamice.

În acest scop se introduce un factor adimensional numit factor dinamic, definit prin relaţia:

D= ;

unde: FR – forţa la roată; Ga – greutatea automobilului; A – aria automobilului Va – viteza automobiluluiPrin caracteristică dinamică se înţelege dependenţa grafică dintre factorul

dinamic şi deplasarea autovehiculului Va. Din relaţia scrisă mai sus se poate constata că factorul dinamic se determină pornind de la caracteristica forţei la roată, cunoscând în fiecare treaptă, valoarea forţei la roată şi viteza automobilului.

n[rot/min] D1 D2 D3 D4 D5 V1[m/s] V2[m/s] V3[m/s] V4[m/s] V5[m/s]800 0,2183 0,1524 0,1065 0,052 0,0423 1,61 2,29 3,27 4,67 6,671000 0,2255 0,1574 0,1099 0,0533 0,043 2,01 2,87 4,09 5,84 8,331500 0,2386 0,1663 0,1157 0,0552 0,0431 3,01 4,30 6,14 8,76 12,502000 0,2446 0,1703 0,1179 0,055 0,0407 4,02 5,73 8,18 11,68 16,672200 0,2451 0,1705 0,1177 0,0542 0,039 4,42 6,31 9,00 12,84 18,332500 0,2436 0,1692 0,1164 0,0525 0,0359 5,02 7,17 10,23 14,60 20,833000 0,2357 0,1632 0,1113 0,0478 0,0286 6,02 8,60 12,27 17,52 25,003500 0,2206 0,1522 0,1025 0,041 0,0189 7,03 10,03 14,32 20,44 29,173800 0,2083 0,1432 0,0955 0,0358 0,0119 7,63 10,89 15,54 22,19 31,674000 0,1986 0,1362 0,0901 0,032 0,0068 8,03 11,46 16,36 23,35 33,33

Diagrama D=f(Va)

0,0000

0,1000

0,2000

0,3000

0,00 10,00 20,00 30,00Va[m/s]

D

D1

D2

D3

D4

D5

Caracteristica dinamică se poate utiliza pentru determinarea unor performanţe de aderenţă maximă la roata motoare, dacă în relaţia scrisă mai sus forţa la roată i-a valoarea maximă şi FR .

Performante de demarare

Acceleratia automobilului si caracteristica acceleratiilor

Acceleraţia automobilului caracterizează în general calităţile de demarare , deoarece în condiţiile egale cât aceeleraţia este mai mare , cu atât creşte viteza medie de exploatare .

Pentru determinarea acceleraţiei , precum şi pentru studiul performanţelor de demarare se consideră autovehicolul în mişcare rectilinie , pe cale orizontală , în stare bună , cu un coeficient mediu al rezistenţei la rulare .

În aceste condiţii , în expresia bilanţului de putere scris sub forma dată de relaţia următoare: PEX = PR – PREZ, puterea excedentară va fi utilizată numai pentru accelerare

Având în vedere schimbarea coeficientului de influenţă al maselor aflate în mişcare de rotaţie relaţia pentru acceleraţiile automobilului în treptele cutiei de viteze este :

ak = ;

unde: k=coeficientul de influenţă al maselor ăn mişcare de rotaţie cînd în transmisie este cuplată treapta k de viteză

Dacă se urmăreşte determinarea acceleraţilor autovehiculului în alte condiţii decât cele de mai sus , pentru determinarea caracteristicii acceleraţiilor se recomandă utiliyarea caracteristicii dinamice .

Din ecuaţia de definiţie a factorului dinamic, se poate deduce expresia acceleraţiei de mişcare a automobilului:

, pentru fiecare treaptă.

Valorile acceleraţiei vor depinde de drumul pe care rulează automobilul, caracterizat prin rezistenţa specifică ”Ψ”, de regulă demarajul automobilului se studiază la deplasarea pe drum orizontal astfel Ψ=f.

Caracteristica acceleraţiilor reprezintă dependenţa grafică dintre acceleraţia automobilului măsurată în m/s2, şi viteza de deplasare a automobilului va.

n[rot/min] a1[m/s^2] a2[m/s^2] a3[m/s^2] a4[m/s^2] a5[m/s^2] V1[m/s] V2[m/s] V3[m/s] V4[m/s] V5[m/s]800 1,180 1,008 0,770 0,348 0,261 1,61 2,29 3,27 4,67 6,671000 1,221 1,044 0,798 0,361 0,267 2,01 2,87 4,09 5,84 8,331500 1,297 1,110 0,847 0,379 0,268 3,01 4,30 6,14 8,76 12,502000 1,332 1,139 0,866 0,377 0,245 4,02 5,73 8,18 11,68 16,672200 1,335 1,140 0,864 0,370 0,229 4,42 6,31 9,00 12,84 18,332500 1,327 1,131 0,853 0,353 0,199 5,02 7,17 10,23 14,60 20,833000 1,280 1,087 0,810 0,309 0,130 6,02 8,60 12,27 17,52 25,003500 1,193 1,006 0,736 0,245 0,037 7,03 10,03 14,32 20,44 29,173800 1,121 0,940 0,677 0,196 -0,029 7,63 10,89 15,54 22,19 31,674000 1,065 0,889 0,632 0,160 -0,078 8,03 11,46 16,36 23,35 33,33

Diagrama a=f(Va)

0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

1,20

1,40

1,60

0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00 35,00

Va[m/s]

a[m

/s^

2]

a1

a2

a3

a4

a5

n[rot/min] 1/a1[s^2/m] 1/a2[s^2/m] 1/a3[s^2/m] 1/a4[s^2/m] 1/a5[s^2/m] V1[m/s] V2[m/s] V3[m/s] V4[m/s] V5[m/s]800 0,85 0,99 1,30 2,87 3,84 1,61 2,29 3,27 4,67 6,671000 0,82 0,96 1,25 2,77 3,74 2,01 2,87 4,09 5,84 8,331500 0,77 0,90 1,18 2,64 3,73 3,01 4,30 6,14 8,76 12,502000 0,75 0,88 1,16 2,66 4,08 4,02 5,73 8,18 11,68 16,672200 0,75 0,88 1,16 2,70 4,42 6,31 9,00 12,84 18,332500 0,75 0,88 1,17 2,83 5,02 7,17 10,23 14,60 20,833000 0,78 0,92 1,23 6,02 8,60 12,27 17,52 25,003500 0,84 0,99 1,36 7,03 10,03 14,32 20,44 29,173800 0,89 1,06 1,48 -34,02 7,63 10,89 15,54 22,19 31,674000 0,94 1,13 1,58 6,26 -12,75 8,03 11,46 16,36 23,35 33,33

Diagrama 1/a=f(Va)

-0,4

0,1

0,6

1,1

1,6

2,1

2,6

3,1

0,00 5,00 10,00 15,00 20,00

Va[m/s]

1/a[s^2/m]

1/a1

1/a2

1/a3

1/a4

Timpul si spatiul de demarare

Timpul de demarare reprezintă timpul necesar de creştere a vitezei autovehiculului între viteza minimă în treapta I a cutiei de viteze şi viteza maximă de deplasare în ultima treaptă a cutiei de viteze, cu condiţia ca motorul să funcţioneze pe caracteristica exterioară şi că schimbarea treptei se face instantaneu.

v[m/s] 1/a[s^2/m] td[s] sd[m]1 0,847761902 0 02 0,818770282 0,818770282 0,818773 0,770870947 1,589641229 2,4084124 0,750543214 2,340184443 4,7485965 0,749056891 3,089241334 7,8378376 0,753721892 3,842963225 11,6808

7 0,781021623 4,623984848 16,304798 0,838050685 5,462035533 21,766829 0,891738128 6,353773661 28,12059

10 0,938648842 7,292422503 35,4130211 0,992250026 8,284672529 43,6976912 0,957608162 9,242280691 52,9399713 0,901059802 10,14334049 63,0833114 0,878152557 11,02149305 74,104815 0,877122351 11,8986154 86,0034216 0,884078823 12,78269422 98,7861117 0,920046524 13,70274075 112,488918 0,993938787 14,69667954 127,185519 1,063767097 15,76044663 142,94620 1,125226746 16,88567338 159,831721 1,299141386 18,18481476 178,016522 1,253100565 19,43791533 197,454423 1,180376854 20,61829218 218,072724 1,155287448 21,77357963 239,846325 1,156964282 22,93054391 262,776826 1,172034076 24,10257799 286,879427 1,234443966 25,33702195 312,2164

27,77 1,3583664 26,38296408 332,5313

Performante de franare

Franarea este procesul prin care se reduce partial sau total viteza autovehiculului. Ea se realizeaza prin generarea in mecanismele de franare ale rotilor a unui moment de franare ce determina aparitia unei forte de franare la roti indreptata dupa directia vitezei autovehiculului, dar de sens opus ei.

Aprecierea si compararea capacitatii de franare a autovehiculului se face cu ajutorul deceleratiei maxime absolute (af) sau relative (df), a timpului de franare (tf) si a spatiului minim de franare (Sf), in functie de viteza initiala a autovehiculului.

Capacitatea de decelerare a automobilului

Se disting 3 cazuri:

1. Cazul in care franeaza rotile ambelor punti :

=9,81*(0,7*1±0)=6,867m/s² unde: g=9,81= acceleratia gravitationala; φ=0,7=coeficientul de aderenta;

Caracteristica timpul de demarare

0

5

10

15

20

25

30

0 5 10 15 20 25 30

V[m/s]

td[s]

Caracteristica spatiului de demarare

050

100150200250300350

0 5 10 15 20 25 30

V[m/s]

sd[m]

α=unghiul de inclinare longitudinala a drumului (pentru drum orizontal α=0).

2. Cazul in care franeaza numai rotile puntii din fata:

=

3,99m/s²

unde: b=1,61=coordonata centrulului de greutate al autovehiculului; hg=1,253=inaltimea centrulului de greutate al autovehiculului; L=ampatamentul automobilului.

3. Cazul in care franeaza numai rotile puntii din spate:

=

3,01 m/s²

Caracteristica timpului si spatiului de franare

La franarea ambelor punti, timpul de franare poarta denumirea de timpul minim posibil de franare, si se determina, in cazul franarii intre vitezele V1>V2, cu relatia:

[s],

sau in cazul franarii pana la oprire (V2 =0), pe cale orizontala:

[s]

v[m/s] tf[s]10 0,47192962620 0,94385925230 1,41578887840 1,88771850350 2,35964812960 2,83157775570 3,30350738180 3,77543700790 4,247366633

100 4,719296259110 5,191225884120 5,66315551

Caracteristica timpului de franare minim

0

1

2

3

4

5

6

0 20 40 60 80 100 120 140

V[km/h]

tf[s]

Determinarea spaţiului de frânare minim

La franarea ambelor punti spatiul minim de franare, obtinut cand reactiunile tangentiale ajung simultan la limita de aderenta, spatiul de franare poarta denumirea de spatiu minim posibil de franare, si se determin, in cazul franarii intre vitezele V1>V2 cu relatia:

[m],

sau, in cazul franarii pana la oprire (V2=0), pe cale orizontala:

[m]

v[m/s] sf[m]10 0,56182098320 2,24728393330 5,05638884840 8,98913573150 14,0455245860 20,2255553970 27,5292281780 35,9565429290 45,50749964

100 56,18209832110 67,98033896120 80,90222158

Caracteristica spatiului de franare minim

0102030405060708090

0 20 40 60 80 100 120 140

V[km/h]

sf[m]

proiect dinamica

Documents