Proiectarea Generala si Functionala, Privind Dinamica Tractiunii si Ambreiajului pentru Autoturism de Tip SUV

I.TEMA DE PROIECTARESa se efectueze proiectarea generala, functionala, privind dinamica tractiunii si ambreiajului pentru un automobil avand urmatoarele caracteristici:

Tipul automobilului: autoturism SUV;

Caroseria: -;

Numar de persoane: 5;

Masa utila constructiva: -;

Viteza maxima in palier: 200 km/h;

Panta maxima: p=57%;

Tractiune: 4x4.

II. MEMORIU TEHNIC JUSTIFICATIV1. Analiza particularitatilor constructive si a principalelor caracteristici dimensionale, masice si energetice a unui numar adecvat de modele similare1.1 Alegerea modelelor similare

Alegerea modelelor similare ce urmeaza a fi analizate s-a facut pe baza parametrilor din tema de proiectare. Modelele ce au indeplinit conditiile cerute sunt prezentate in tabelul de mai jos. S-a avut in vedere ca eroarea pentru viteza maxima in palier sa nu depaseasca =10%. Tabel 1.1. Caracteristicile modelelor similare:

Model AlesTipulNr. LocuriViteza max. in palierPanta maximaTractiune

BMW X3 xDrive 20iautoturism SUV519855%4x4

Porsche Cayenne Dieselautoturism SUV521470%4x4

Volkswagen Touareg 2.5autoturism SUV518845%4x4

Mercedes GLK 220 BEautoturism SUV520558%4x4

Range Rover Dieselautoturism SUV518040%4x4

1.2. Analiza principalilor parametrii dimensionali exterioriTabel 1.2. Parametrii dimensionali exteriori:AutovehiculLa[mm]la[mm]Ha[mm]L[mm]E1[mm]E2[mm]C1[mm]C2[mm]hs[mm]

BMW X3 xDrive 20i456918531674279515241542821953203,2

Porsche Cayenne Diesel479819281699285516551670905890214,6

Volkswagen Touareg 2.5475419771703285516451657926973210,8

Mercedes GLK 220 BE452818401689275515671588965864187

Range Rover Diesel495020091863288016291626956980213

In tabelul 1.2. s-au folosit urmatoarele notatii pentru parametrii dimensionali exteriori ai autovehiculelor:La- Lungime totala;

la- Latime totala fara oglinzi;

Ha- Inaltime totala;

L- Ampatament;

E1- Ecartament fata;

E2- Ecartament spate;

C1- Consola fata;

C2- Consola Spate;hs Garda la sol.

Se observa ca dimensiunile exterioare sunt apropiate, toata automobilele facand parte din clasa SUV. In histograma de mai jos am prezentat grafic principalii parametrii dimensionali exteriori pentru a se observa de la model la model.

Grafic 1.1. Variatia lungimii, latimii, inaltimii si ampatamentului de la model la model.

1.3. Analiza principalilor parametrii masici

Tabel 1.3. Parametrii masici:

Autovehiculm0[kg]mun[kg]ma[kg]u[-]

BMW X3 xDrive 20i173054522003.17

Porsche Cayenne Diesel224077530152.89

Volkswagen Touareg 2.5232252828504.40

Mercedes GLK 220 BE184565525002.82

Range Rover Diesel257081033803.17

In tabelul 1.3. s-au folosit urmatoarele notatii pentru parametrii masici ai automobilelor:

m0- masa proprie a automobilului; mun- masa utila nominala; ma- masa total a automobilului; u- coeficient de tar.

De aceasta data diferentele intre valorile parametrilor nu sunt la fel de mici, deoarece gama de SUV-uri este variata, iar masele acestora depind foarte mult de dotarile si sistemele de care aceastea dispun.

In histograma urmatoare am reprezentat grafic valorile parametrilor masici, pentru a se observa variatia acestora.

Grafic 1.2. Variatia masei proprii, utile nominale, totale si a coeficientului de tara de la model la model

1.4. Analiza principalilor parametrii energetici

Tabel 1.4. Parametrii energetici:AutovehiculPmax[kw]nP[rot/min]Mmax[Nm]nM[rot/min]cap. cilidrica[][cp/t]

BMW X3 xDrive 20i11262002003750200086,81761

Porsche Cayenne Diesel176440055022502967105,366

Volkswagen Touareg 2.513035004002250246175,07875

Mercedes GLK 220 BE12548004002800214390,85515

Range Rover Diesel13155006002000299368,3556

Puterea specifica s-a calculat cu formula: (1.1)

Tabel 1.5. Alti parametrii constructivi:AutovehiculAmplasare motorRaport compresieEmisii CO2 [g/km]

BMW X3 xDrive 20ilongitudinal10.5215

Porsche Cayenne Diesellongitudinal16.8244

Volkswagen Touareg 2.5longitudinal19.5243

Mercedes GLK 220 BElongitudinal16.2183

Range Rover Diesellongitudinal16299

Se poate observa ca modelele alese sunt apropiate ca performanta cu exceptia Porsche Cayenne care are o putere peste media celorlalte.In tabelul 1.4. s-au folosit urmtoarele notaii pentru parametrii energetici:

Pmax- puterea maxima;

nP- turatia la regim de putere maxima;

Mmax- cuplul maxim;

nM- turatia la regim de cuplu maxim;

cap. clindrica- capacitatea cilindrica totala in centimetri cubi;

Psp- puterea specifica in cai putere raporati la tona.

Grafic 1.3. Variatia puterii maxime si cuplului maxim de la model la model:

Grafic 1.4. Variatia turatiei la regim de putere maxima si la regim de cuplu maxim de la model la model:

AutovehiculTipul MotoruluiNumar cilindri, dispunereSchimbator de vitezeSuspensieAnvelopeSistem franare

fataspatefataspatefataspateasistare

BMW X3 xDrive 20iMAS4, linie6, manualaindependenta, 2 triungiuri, arcuri elicoidale, bara anti-ruliuindependenta, 2 triungiuri, arcuri elicoidale, bara anti-ruliu215/60 R 17215/60 R 17disc ventilatdisc ventilatservo, ABS

Porsche Cayenne DieselMAC6, in V6, automatindepedenta, legatura in 3 puncte, arcuri elicoidaleindepedenta, legatura in 3 puncte, arcuri elicoidale235/65 R17235/65 R17disc ventilatdisc ventilatservo, ABS

Volkswagen Touareg 2.5MAC5, linie6, manualaindependenta, 2 triunghiuri, arcuri elicoidale, bara anti-ruliu independenta, 2 triunghiuri, arcuri elicoidale, bara anti-ruliu 235/65 R17235/65 R17disc ventilatdiscservo, ABS

Mercedes GLK 220 BEMAC4, linie7, automatindependenta, McPherson, legatura in 3 puncte, arcuri elicoidale, bara anti-ruliuindependenta, multi-link, arcuri elicoidale, bara anti-ruliu235/60 R17255/55 R17disc ventilatdisc ventilatservo, ABS

Range Rover DieselMAC6, in V2x5, automatindependenta, McPherson, pneumaticaindependenta, 2 triungiuri, pneumatica255/60 R 18255/60 R 18disc ventilatdiscservo, ABS

1.5. Analiza particularitilor constructive ale modelelor similare:

Tab. 1.6. Particulariti constructive:Legenda tabel: MAS- motor cu apridere prin scnteie, MAC- motor cu aprindere prin comprimare, ABS- anti-lock brake system ( sistem anti blocare a frnelor).

Din tabel se observ c majoritatea modelelor sunt echipate cu motoare de tip MAC cu 4, 5 sau 6 cilindri. Se mai observa c schimbtoarele de viteze predominant folosite sunt automatice, cu 6 sau mai multe trepte. Toate modelele analizate sunt echipate cu servo-frna si ABS, iar discurile folosite pe fa sunt ventilate la toate acestea, pe spate optndu-se att pentru discuri ventilate ct si simple.

Toate modele analizate sunt echipate cu suspensie independenta, pentru a asigura un confort sporit. Soluiile folosite predominante sunt de tip McPherson si cu 2 triungiuri. Modelul Range Rover este echipat cu o suspensie pneumatica pentru un confort de exceptie.

1.6. Stabilirea tipului de autovehicul se va proiectan continuare se va proiecta un autoturism SUV, cu 5 locuri si 5 ui. Acesta va fi capabil sa ating o vitez maxim in palier de 200 km/h si va fi capabil sa urce o rampa de 57%(). Autoturismul va fi propulsat de un motor de tip MAC, cu o capacitate cilindric de 2500 de centimetri cubi si va avea un schimbator de viteze in 6 trepte, manual.

Autoturismul va avea formula roilor 4x4 si va fi echipat cu o suspensie independent cu o soluie tehnic ce urmeaz a fi aleas ulterior. Sistemul de frnare va fi servo-asistat si va avea ABS, cu discuri ventilate atat pe fa ct si pe spate. 2. Studiul organizrii generale i a formei constructive pentru automobilul impus prin tem 2.1 Determinarea principalilor parametrii dimensionali i masici ai automobilului precum i a subansamblurilor acestuia

Predeterminarea principalilor parametrii dimensionali i masici ai automobilului de proiectat se va face cu ajutorul metodei intervalului de incredere dupa cum urmeaz:

Etapele metodei intervalului de ncredere:a) Calculul mediei valorilor cunoscute, de la modelele similare alese, pentru parametrul :

EMBED Equation.3 (2.1), in care este valoarea cunoscuta a parametrului de la modelul j:

- numrul de modele similare la care se cunoate valoarea parametrului x.

b) Calculul abaterii medii ptratice a valorilor parametrului respective:

(2.2)c) Calculul coeficientului de variaie a valorilor parametrului respectiv:

[%] (2.3)

d) Determinarea intervalului de incredere pe baza inegalitii:

(2.4)

In care t se alege din tabele in functie de k.

(2.5)

e) Alegerea valorii parametrului din interval, .

2.1.1. Determinarea principalilor parametrii dimensionali exteriori

Tab. 2.1. Determinarea intervalului de incredere ai principalilor parametrii dimensionali exteriori:La[mm]la[mm]Ha[mm]L[mm]E1[mm]E2[mm]C1[mm]C2[mm]hs[mm]

Media4719,81921,41725,6282816041616,6914,6932205,72

Abatarea medie patratica173,0641574,3525477,6195951,4295656,2938752,3335557,5265251,9951911,34072

Coeficientul de variatie3,66676873,8697064,4981221,8185843,5095933,237266,2898015,5788835,512698

Intervalul de incredere4504,94691829,0941629,2382764,1521534,1131551,63843,1828867,4498191,6409

4934,65312013,7061821,9622891,8481673,8871681,57986,0172996,5502219,7991

S-a ales t=2,776 conform Prelucrrii matematice a datelor experimentale, Runiski, L.Z.

Aleg:

La = 4740 mm;

la = 2000 mm;

Ha = 1780 mm;

L = 2770 mm;

E1 = 1600 mm;

E2 = 1600 mm;

C1 = 980 mm;

C2 = 990 mm;

hs = 217 mm.

Conform formulei 2.4 valorile alese se verific dup cum se observa din urmtorul tabel:

Tab. 2.2.

Verificare180,278,674,428416,665,4584,28

214,8530792,3060796,3619963,84869,8868764,9702671,4171564,5502114,07911

Pentru parametrii dimensionali exteriori s-au ales valori apropiate de cele maxime din interval, deoarece se dorete un confort sporit att al oferului cat i al pasagerilor, ct i un volum ct mai mare al portbagajului. In acelai timp s-au ales astfel de valori in vederea poziionrii cu uurin a tuturor ansamblurilor si subansamblurilor automobilului de proiectat.

2.1.2. Determinarea principalilor parametrii masiciTab. 2.3. Determinarea intervalului de incredere ai principalilor parametrii masici exteriori:

m0[kg]

Media2141,4

Abaterea medie347,5411

Coeficientul de variatie16,22962

Intervalul de incredere1709,94

2572,86

Aleg:

Conform formulei 2.4 valorile alese se verific dup cum se observa din urmtorul tabel:

Tab. 2.4. Alegere2100

Verificare41,4

431,4601

Masa util nominala se calculeaza conform STAS 6926/1-90 dup cum urmeaz:

masa persoanei de serviciu permanent la bord: 75 kg;

masa pasagerului: 68 kg;

masa bagajului unui pasager: 7 kg;

masa bagajului suplimentar(): 50200 kg.

(2.6)

- numrul de locuri in afara celui ocupat de ofer

kgRezult c kg.

S-a ales , ca fiind media intervalului de ncredere, deoarece dimensiunile principale exterioare au fost alese aproape de limita superioar rezultnd astfel faptul ca nu se putea alege o mas mic a automobilului, datorit masei mai mari a caroseriei.

2.1.3. Determinarea parametrilor dimensionali i masici ai principalelor subansambluri ce compun automobilului impus prin tem

Tab. 2.5. Parametrii masici:Nr. Crt. Denumire subansambluMasa [kg]Participatie masica [%]Dimensiuni [mm]

LungimeLatimeInaltime

1Motor-Transmisie34016.2690660560

2Rezervor de combustibil160.8400854150

3Sistem de evacuare552.622147035

4Ambreiaj140.756121172

5Schimbator de viteze733.5400121.5130

6Suspensie fata854.07675313

7Suspensie spate884.27675313

8Sistem directie301.411183636

9Instalatie electrica si baterie de acumulatoare552.6240200150

10Rotile1004.8737.3235737.3

11Caroserie, usi si geamuri105050.0

12Transmisie cardanica301.413503535

13Echipament auxiliar251.212083170

14Roata de rezerva251.2737.3235737.3

15Scule100.512083170

16Scaun conducator201.0704.5510826

17Scaun pasager201.0704.5510826

18Perna bancheta spate150.7704.51367245

19Spatar bancheta spate140.7704.51367824

20Apa si ulei150.7

21Combustibil201.0

Total2100100.0

2.2. Determinarea formei si a dimensiunilor spaiului util, inclusiv a interiorului postului de conducereForma i dimensiunile postului de conducere se vor determina cu manechinul bidimensional.

Manechinul bidimensional se executa la scar din folie de dural sau plastic acrilic i reprezint conturul fizic al unui adult de sex masculin; const din tors i segmentele picioarelor asamblate cu articulaii prevzute cu scri pentru msurarea unghiurilor.

Sunt folosite 3 manechine difereniate prin lungimile segmentelor piciorului ls pentru gamb i lt pentru coaps, deoarece s-a constat c dimensiunile torsului variaz nesemnificativ. Cele 3 manechine sunt simbolizate prin procentajele 10, 50, 90 procente. Semnificaia acestui procentaj este urmtoarea: pentru manechinul cu procentaj 90 nseamn c dintr-un numar de aduli, 90% dintre ei au lungimile segmentelor ls i lt mai mici sau cel mult egale cu lungimile corespunztoare acestei tipodimensiuni de manechin i tot aa i pentru celelalte manechine.

Pentru autoturismul de proiectat s-a folosit un manechin 90.

Schia postului de conducere al autoturismului de proiectat

Fig.2.1.

Dimensiunile postului de conducere au fost alese din STAS 6926/4:1995 dup cum urmeaz in tabelul urmtor.Tab. 2.6. Dimensiunile postului de conducere:Nr.Crt.DimensiuneaValoarea

1.Unghiul de nclinare spre napoi22

2.Distana vertical de la punctul R la punctul clciului254,04 mm

3.Cursa orizontal a punctului RMin 130 mm

4.Diametrul volanului411 mm

5.Unghiul de nclinare a volanului22

6.Distana orizontal ntre centrul volanului i punctul clciului506,9 mm

7.Distana vertical ntre centrul volanului i punctul clciului 660

Spaiul util al autoturismelor este definit de spaiul pentru pasageri, spaiul aferent habitaclului si de spaiul util pentru bagaje. Pentru organizarea acestui spaiu sa va ine seama de condiiile de ergonomicitate prevzute in SR ISO 3832 folosindu-se manechine asemntoare. Pentru pasagerul din fa spaiul va fi identic cu cel al conductorului. Locurile din spate vor fi aezate pe o bancheta comun.

Poziia pasagerului din spate sa va defini prin distana pe orizontal dintre punctele R ale celor 2 manechine (fa, spate) si distana de la sptarul scaunului conducatorului si genunchii acestuia.

Pentru autoturismul ce se proiecteaz aceste dimensiuni se incadreaz in standarde si sunt indicate in schia de mai jos.

Fig.2.2.

Dup cum am menionat mai sus spaiul util este definit i de spaiul destinat transportului de bagaje. Acesta este caracterizat de capacitatea sa exprimat n[] i de dimensiunile volumului util: lungime, lime, nlime exprimate n [mm].Din acest punct de vedere, valorile alese pentru dimensiunile enumerate mai sus se va face pe baza dimensiunilor modelelor analizate. Astfel c avnd n vedere valorile volumelor modelelor analizate se observ c acestea parctica valori cuprinse ntre 480 i 540[].

Se va alege un volum util al partbagajului de 490[]. Acest volum este determinat de urmtoarele dimensiuni:

L=1500 mm

l= 820 mm

h= 360 mm.

.(2.7)

2.3. ntocmirea schiei de organizare general

Schia de organizare general reprezint un desen n care se evideniaz organizarea general in faza iniial de proiectare a acestuia. n acest desen se evideniaz postul de conducere, spaiul util, grupul moto-propulsor, punile, precum si alte componente ale autovehiculului.

Pentru ntocmirea schiei de organizare general trebuie sa se dispuna de desenele corespunztoare postului de conducere i a spaiului util. In P 00.01 se va prezenta schema de organizare general. 2.4. Determinarea poziiei centrului de mas al autovehiculului

Pe baza schiei de organizare general, de la capitolul anterior, vom determina poziia centrului de greutate. Poziionarea acestuia se va face fa de un sistem de coordonate xOz, dup cum se va observa n schi.

Calculul coordonatelor centrului de greutate al autovehiculului precum i cel al caroseriei este dat de relaiile:

(2.8)

(2.9)Unde: - numrul subansamblurilor; - coordonatele centrului de greutate al subansamblului, fa de sistemul de coordonate xOz ales, n mm; - masa subansambluluij, n kg.

Calculul poziiei centrului de greutate al automobilului se va determina pentru urmtoarele dou situai:

automobilul cu conductor, fr pasageri i fr ncrctur;

automobilul ncrcat complet cu sarcina util.2.4.1. Discretizarea caroseriei

Discretizarea caroseriei se face pe baza planei cu acelai nume, completnd tabelul de mai jos i apoi calculnd poziia centrului de greutate al acesteia. Tab.2.7.

Nr. Crt. Denumire subansambluPozitie subansambluriMasa [kg]mi*ximi*zi

xi[mm]zi[mm]

1Aripi spate3340.49763.46150501073.5114519

2Usi laterale1636.97768.6350572939.5269010

3Podea 1392.61338.33120167113.240599.6

4Aripi fata-219.35906.91150-32902.5136036.5

5Parbriz723.431449.842518085.7536246

6Geamuri laterale1975.081430.2970138255.6100120.3

7Plafon2174.51757.51100217450175751

8Luneta+Haion3455.581186.3885293724.3100842.3

Suma:10501875739973124.7

Nota: La introducerea maselor s-a folosit masa total a diferitelor subansambluri.

Calcularea poziiei centrului de greutate al caroseriei, conform formulelor 2.8 i 2.9.

2.4.2. Determinarea centrului de greutate al autovehiculului gol i complet ncrcatTab.2.8. Valorile poziiei centrului de mas pentru diferite subansamble ale autovehiculului

Nr. Crt. Denumire subansambluPozitie subansambluriMasa [kg]mi*xi [mm*kg]mi*zi [mm*kg]

xi[mm]zi[mm]

1Motor-Transmisie-70.28683.93340-23895.2232536.2

2Rezervor de combustibil2989.82461.411647837.17382.56

3Sistem de evacuare626.39366.685534451.520167.4

4Ambreiaj305.62535.07144278.77490.98

5Schimbator de viteze529.58518.737338659.337867.29

6Suspensie fata+roti0498.871350.067347.45

7Suspensie spate+roti2768.55498.87138382059.968844.06

8Sistem directie331.45905.63309943.527168.9

9Instalatie electrica si baterie de acumulatoare-105.241016.6355-5788.255914.65

10Caroserie, usi si geamuri1786.41926.7810501875730.5973119

11Transmisie cardanica1985.17316.783059555.19503.4

12Echipament auxiliar3305.84747.682582646.018692

13Roata de rezerva3193.57656.612579839.316415.25

14Scule3305.84747.681033058.47476.8

15Scaun conducator1478.75607.52029575.012150

16Scaun pasager1478.75607.52029575.012150

17Perna bancheta spate2349.17645.051535237.69675.75

18Spatar bancheta spate2612.19867.581436570.712146.12

19Apa si ulei-70.28683.9315-1054.210258.95

20Combustibil2989.82461.412059796.49228.2

21Conducator1380.65712.9875103548.853473.5

--21752911625.01669008

22Pasager dreapta1380.65712.986893884.248482.64

23Pasageri spate2409.86741.64204491611.4151294.6

24Incarcatura3202.42993.45228730151.8226506.6

26754227272.42095292

n urma calculelor efectuate cu formulele 2.8 si 2.9 am obinut urmatoarele valori pentru centrul de greutate in cele 2 cazuri:

- automobilul cu conductor, fr pasageri i fr ncrctur

EMBED Equation.3 ;

- automobilul ncrcat complet cu sarcina util

EMBED Equation.3 ;

2.5. Determinarea ncrcrilor la puni i verificarea stabilitii longitudinale a autovehiculului

ncrcrile la puni se vor calcula tot n cele dou cazuri menionate la determinarea centrului de greutate dup urmtoarele formule:

(2.10)

(2.11)

Unde: - greutatea care aconeaz asupra punii fa; - greutatea care acioneaz asupra punii spate; a- distana (pe orizontal) de la centrul de greutate al automobilului, la puntea fa; b- distana (pe orizontal) de la centrul de greutate al automobilului la puntea spate; - greutatea automobilului; L- distana dintre puntea fa i puntea spate (ampatamentul). Cazul I - automobilul cu conductor, fr pasageri i fr ncrctur;

=1338.67 mm

=1431.33 mm

= 2175 daNRezult conform calculelor:

Cazul II - automobilul ncrcat complet cu sarcina util.

=1508,28 mm

=1261,72 mm

= 2675 daNRezult conform calculelor:

2.5.1. Determinarea solicitrii drumului din punct de vedere al ncrcrilor la puni se utilizeaz urmtoarea mrime:

(2.12)

Unde: G, respectiv se exprim in daN (echivalent n tone); - numrul de puni.

Trebuie ca s nu depeasc 80, pentru automobilele cu 2 puni.

Conform calculului rezult c:

2.5.2. Verificarea capacitii de trecere i a stabilitii longitudinale

nc din faza de predeterminare a parametrilor dimensionali ai automobilului s-au avut n vedere i parametrii geometrici ai capacitii de trecere. Definitivarea lor este ncheiat odata cu ntocmirea schiei de organizare general i a desenului de ansamblu. Unghiul de ramp trebuie sa fie cel puin egal cu unghiul pantei maxime impuse prin tema de proiect.

Condiiile cele mai dificile la naintare, pentru automobile sunt, n general, la urcarea pantei maxime impus.

Unghiul corespunztor pantei maxime este dat de formula:

(2.13)Astfel avem

Expresiile unghiului limit de patinare sau de alunecare(cnd roile motoare ajung la limita de aderen) sunt:

(2.14)

Unde

este coeficientul de aderen longitudinal = 0.7Rezult astfel valoarea lui

La deplasarea pe drumul cu pant maxim impus prin tem nu trebuie s se produc rsturnarea automobilului. Unghiul limit de rsturnare este dat de relaia:

(2.15)Conform calculului

Condiiile de stabilitate longitudinal, la deplasarea automobilului pe panta maxim impus sunt:

(2.16)

Se poate observa ca este ndeplinit condiia de stabilitate:

.2.6. Alegerea pneurilor i stabilirea caracteristicilor acestora

Fiind ales numrul de pneuri la fiecare punte, ncrcarea static pe pneu corespunztoare sarcinii utile maxime calculate va fi:

(2.17)Unde: - reprezint ncrcarea static pe pneu pentru puntea j; - reprezint ncrcarea static la puntea j; - reprezint numrul de pneuri al punii j.

S-a considerat cazul II, deoarece n acest caz ncrcarea este maxim.

Definim capacitatea portant a pneului ca fiind ncrcarea radial maxim suportat:

unde kg=0.9

Din standarde, norme sau cataloage de firm se alege pneul cu capacitatea portant:

(2.18)

Rezult: daN.Se va alege pneul 235/65 R17 104 H, care va fi capabil sa suporte sarcina radial maxim i va suporta o vitez mai mare dect cea impus prin tem.Tab.2.9. Parametrii constructivi pentru modelul anvelopei. Simbolizare anvelopaLatimea sectiunii Bu[mm]diametrul exterior De[mm]raza libera r0[mm]raza statica rs[mm]raza rulare rr[mm]presiunea aerului pa[bar]capacitatea portanta Qp[daN]viteza maxima [km/h]

235/65 R17 104 H235737.3368.65331.42344.683900210

3.Calculul de tractiune al autovehiculului de proiectat

3.1. Determinarea parametrilor necesari calculului de traciunea) Determinarea coeficientului de rezisten la rulare a pneurilor (f)Se consider vitezele pn la cea maxim a autovehiculului, n funcie i de caracteristicile pneului se va folosi exprimarea parabolic de forma:

(3.1)

n care valorile coeficienilor s-au extras din tabele dup cum urmeaz:

Tab. 3.1. Determinarea coeficientului de rezisten la rulareV [km/h]020406080100120140160180200

f [-]0.016120.016010.016090.016360.016810.017450.018270.019280.02050.02190.02342

Fig. 3.1. Dependena coeficientului de rezisten la rulare n funcie de vitez.

Dup cum se observ din grafic coeficientul de rezistent la rulare crete polinomial odat cu viteza.

b) Determinarea ariei seciunii transversale maxime a autovehicululuiAria seciunii transversale maxime A sau , mai exact aria proieciei frontale a autovehiculului se obine prin:

-planimetrarea conturului delimitat din vederea din fa a desenului de ansamblu;

Aplicnd aceast metod rezult o arie A=2.82

-calculul cu relaia:

(3.2)

Unde: -limea seciunii anvelopei, - nlimea marginii inferioare a barei de protecie fa de calea de rulare, - laimea automobilului, - numrul de pneuri, - coeficient de form egal cu 0,89 pentru autoturisme. Facnd media dintre cele 2 valori rezult o arie A=2.8 .c) Determinarea coeficientului de rezisten a aeruluiAcest coeficient este ales din tabele, astfel c pentru un autoturism cu caroserie nchis i cu o arie de 2.8 , are o valoarea

d) Determinarea randamentului transmisiei

Pentru proiectare, n aceast faz, se opereaz cu un randament constant mediu al transmisiei egal cu 85%, pentru automobile de tip 4x4. 3.2. Determinarea rezistenelor la naintare i a puterilor corespunztoare, n funcie de vitezn continuare se vor determina rezistena la rulare, rezistena aerului i puterile corespunztoare necesare nvingerii acestor rezistene cu ajutorul urmtoarelor formule:

(3.3)

( 3.4)

(3.5)

(3.6)

Unde: - unghiul de nclinare al pantei, n acest caz fiind egal cu 0; - viteza relativ a aerului fa de automobil, n acest caz fiind egal cu viteza automobilului deoarece se consider viteza vantului egal cu 0.

, pentru

Tab. 3.2. Valorile rezistenelor i puterilor necesare nvingerii acestoraV [km/h]020406080100120140160180200

f [-]0.016120.016010.016090.016360.016810.017450.018270.019280.02050.02190.02342

V [km/h]020406080100120140160180200

Rrul [daN]43.110342.828343.043243.754844.963246.668348.870351.56954.76458.45762.6458

V [km/h]020406080100120140160180200

Prul [kW]02.379354.782577.292469.9918112.963416.290120.054624.3429.22834.8032

V [km/h]020406080100120140160180200

Ra [daN]02.005238.0209218.047132.083750.130872.188398.2563128.33162.42200.523

V [km/h]020406080100120140160180200

Pa [kW]00.11140.891213.007857.1297113.925224.062838.210857.03881.212111.402

V [km/h]020406080100120140160180200

[daN43.110344.833651.064161.801877.046896.7991121.059149.825183.1220.88263.169

[kW]02.490755.6737910.300317.121526.888640.352958.265481.377110.44146.205

Fig. 3.2.

Fig. 3.3.

Dup cum se poate observa din cele dou figuri, la deplasarea cu viteza maxim impus de circulaia rutier n localiti rezistenele la naintare nu sunt mari astfel c i puterile necesare nvingerii acestor rezistene nu sunt foarte mari.

Se mai poate observa c rezistena aerului devine important dup aproximativ 80 km/h, cnd crete brusc i depete rezistena la rulare.

4. Predeterminarea caracteristicii la sarcin total a motorului. Alegerea motorului autovehiculului impus prin tem.

4.1. Predeterminarea caracteristicii la sarcin total a motorului din condiia de atingere a vitezei maxime la deplasarea autovehiculului n palier

Prin tema de proiect se impune o valoare a vitezei maxime a automobilului =200km/h, la deplasarea n treapta de vitez cea mai rapid(priza direct sau echivalentul ei), n palier. Pentru a avea o anumit acoperire, din punct de vedere al puterii, se poate admite c atingerea se obine pe o mic pant , rezultnd n acest fel o putere maxim ceva mai mare dect in cazul deplasrii n palier.

Se va determina puterea motorului corespunztoare vitezei maxime cu urmtoarea relaie:

(4.1)

n continuare se va alege tipul motorului i se vor adopta valorile pentru coeficienii de adaptabilitate i de elasticitate .

n literatura de specialitate se prezint urmtoarele valori ale acestor coeficieni.

Tab. 4.1. Valori ale coeficienilor de adaptabilitate i elasticitate

Se va alege , pentru un motor de tip MAC.

Cunoscnd aceti coeficieni se vor calcula valorile coeficienilor de form ai caracteristicii motorului cu urmtoarele formule:

(4.2) (4.5)

(4.3) (4.6)

(4.4) (4.7) Tab.4.2. Valorile coeficienilor de form:'''

0.7551021.0612240.816327-0.040823.0816332.040816

Se adopt o valoare pentru mrimea raportat:

=1

Puterea maxim necesar motorului motorului teoretic se calculeaz cu relaia:

(4.8)Unde: (4.9)Astfel: , iar kWModelarea caracteristicii la sarcin total a motorului se face prin relaia analitic:

(4.10)Unde se folosete ,, pentru , iar ,, pentru . Pentru (4.11)

Pentru modelarea curbei momentului motor se poate utiliza relaia:

(4.12)Pentru stabilirea valorii turaiei de putere maxim, se ine cont de valorile existente la motoarele modelelor similare alese, n special de cele ale cror putere maxim este foarte apropiat de cea calculat anterior. Astfel:

Gama de valori ale turaiei se determin dup cum urmeaz:

, deoarece la MAC se folosete un regulator limitator de turaie. Turatia la care intra regulatorul limitator de turatie este

Se alege

Cu aceste date se vor trasa caracteristicile la sarcin total a motorului.

Tab. 4.3. Valorile caracteristicilor la sarcin total a motoruluin [rot/min]910111013101510171019102110231025102710291031103310351037103910411043104550

P [kW]3442.5651.6661.0170.5180.189.6899.18108.5117.6126.4134.8142.7150156.7162.7167.8172.1176

M [daNm]3536.6337.6838.639.440.0740.6141.0241.3141.4741.541.4141.1840.8340.3639.7539.0238.1636.96

Fig. 4.1. Caracteristicile la sarcin total

4.2. Alegerea motorului i prezentarea caracteristicii sale la sarcin totalPentru alegerea motorului, ce va echipa automobilul impus prin tem se va utiliza metoda caracteristicilor la sarcin total.

Aceast metod presupune alegerea a cel puin 2 motoare cu puterea maxim foarte apropiat de cea teoretic (calculat anterior) i suprapunerea curbelor de variaie P/Pmax. n funcie de poziia relativ a curbelor obinute se va alege motorul. Recomandarea prevede ca alegerea s corespund situaiei n care curba motorului ales s fie situat deasupra curbei motorului teoretic, astfel nct motorul ales s prezinte o rezerv de putere superioar. Fig. 4.2. Caracteristicile la sarcin a modelului teoretic i a modelelor similare

Se va alege motorul cu care este echipat modelul similar Porsche Cayenne Diesel. Acesta are urmtorii parametrii:Pmax=176 kW

nP= 4400 rot/min

Mmax= 55daNm

nM= 2250 rot/min

Fig. 4.3. Caracteristica la sarcin total a motorului ales

5. Determinarea raportului de transmitere al transmisiei principale i al primei trepte a schimbtorului de viteze5.1. Predeterminarea i definitivarea raportului de transmitere al transmisiei principalePredeterminarea valorii raportului de transmitere al transmisiei princiale (i0) se face din condiia ca automobilul inpus prin temp s ating viteza maxim la deplasarea sa n treapta cea mai rapid a S.V. care este, n general, treapta de priza direct( la S.V. cu 3 arbori) sau treapta similara acesteia, cu raport de transmitere apropiat de unitate (la S.V. cu 2 arbori). Raportul de transmitere principal se calculeaz cu relaia:

(5.1)n care: (5.2)Astfel avem:

EMBED Equation.DSMT4 Valoarea predeterminat a raportului trebuie sa fie definitivat (), ca fiind un raport ntre dou numere naturale, corespunztoare numerelor de dini sau produselor de numere de dini ale roilor dinate n angrenare. Deci: , n care