1 `UNIVERSITATEA POLITEHNICA BUCURESTI PROIECTDINAMICA AUTOVEHICULELOR Student: Bitoleanu Emilia Profesor indrumator: Prof. Ing. L. Popa Grupa: 8404 a Facultatea: Transporturi/AR Specializarea: Diagnosticari 2007-2008 2 Cuprins 1. Cap.IAlegerea si analiza modelelor similare. Stabilirea modelului de autovehicul1.1 Alegerea modelelor similare1.2 Analiza particularitatilor constructive ale modelelor similare1.3 Analiza principalilor parametri dimensionali exteriori1.4 Analiza principalilor parametri masici1.5 Analiza parametrilor energetici1.6 Stabilirea modelului de autovehicul ce se va proiecta 2. Cap. II Predeterminarea principalilor parametri dimensionali si masici ai autovehicului de proiectat, precum si a subansamblelor acestuia 2.1Predeterminarea principalilor parametric dimensionali si masici ai autovehiculului impus prin tema 2.2 Predeterminarea principalilor parametrii masici 2.3 Predeterminarea parametrilor dimensionali si masici ai principalelor subansamble ce compun autovehiculul impus prin tema 3. Cap. III Studiul organizarii generale si al formei constructive pentru autovehiculul de proiectat 3.1 Predeterminarea formei si a dimesiunilor spatiului util 3.1.1 Predeterminarea formei si a dimesiunilor interiorului postului de conducere 3.1.2 Predeterminarea spatiului util propriu-zis 3.2 Intocmirea schitei de organizare generala 3.3 Determinarea pozitiei centrului de masa si verificarea stabilitatii longitudinale 3.4 Verificarea capacitatii de trecere si a stabilitatii longitudinale 3.5 Alegerea pneurilor si stabilirea caracteristicilor acestora 4. Cap. IV Calculul de tractiune al autoturismului impus prin tema 4.1 Determinarea parametrilor necesari calcului de tractiune 4.1.1 Determinarea valorii coeficientului de rezistenta de rulare a pneului 4.1.2 Determinarea ariei sectiunii transversale maxime 4.1.3 Determinarea coeficientuluide rezistenta a aerului 4.1.4.Determinarea randamentului transmisiei 4.2 Determinarea rezistentelor la inaintare si a puterilor corespunzatoare in functie de viteza de deplasare 3 5. Cap. V Predeterminarea caracteristicii exterioare a motorului si alegerea motorului si alegerea motorului care va echipa autoturismul impus prin tema 5.1 Predeterminarea caracteristicii exterioare a motorului din conditia de viteza maxima in palier 5.2 Predeterminarea caracterisicii de turatie la sarcina totala a motorului si din conditia de panta maxima in priza directa sau echivalentul acesteia 5.3 Definitivarea caracteristicii de turatie la sarcina totala, alegerea motorului si precizarea parametrilor principali ai motorului ales 6. Cap. VI Predeterminarea rapoartelor de transmitere ale transmisiei mecanice in trepte si alegerea variantei de organizare a schimbatorului de viteze 6.1 Predeterminarea si definitivarea raportului de transmitere al transmisiei principale 6.2 Determinarea raportului de transmitere al primei trepte a schimbatorului de viteze 6.3 Stabilirea variantelor de organizare privind numarul de trepte ale schimbatorului de viteze 6.4 Etajarea scimbatorului de viteze in progresie geometrica, armonica si aritmetica. Trasarea diagramelor ferastrau pentru cele 2 variante de numar de trepte 6.5 Influenta timpului de schimbare a treptelor asupra etajarii. Definitivarea rapoartelor de transmitere (inclusiv corectarea) si construirea diagramei ferastrau 7. Cap. VII Analiza calitatilor dinamice de tractiune ake autovehicului de proiectat pentru variant de organizare aleaza a SV 7.1 Determinarea caracteristicilor dinamice 7.2 Analiza calitatilor dinamice de tractiune ale autovehicului 8. Cap. VIII Determinarea performantelor de demarare si de consum ale autovehiculului 8.1 Determinarea caracteristicii de demarare si analiza parametrilor sintetici ai demararii 8.2 Determinarea si analiza caracteristicii de consum a autovehicului pentru diferite conditii de deplasare 9. Cap. IX Concluzii finale Bibliografie 4 Tema de proiect la Dinamica Autovehiculelor Sa se efectueze proiectarea generala, functionala privind dinamica tractiunii si consumul de combustibil pentru un autovehicul avand urmatoarele caracteristici: - Tipul autovehiculului: Autoturism - Tipul caroseriei:2 usi 2 locuri - Viteza maxima in palier:220 km/h - Panta maxima in priza directa:6,5% - Panta maxima: 66% - Alte particularitati: - tip motor:MAS - tractiune:4X4- cilindree: 2110 5 Proiectul va contine 2 parti: A. memoriul tehnic justificativ B.materialul grafic A. Materialul tehnic justificativva cuprinde:1. Alegerea unui numar adecvat de modele similare (minim 5 modele), analiza particularitatilor lor constructive si a principalelor caracteristici dimensionale, masice si energetice. Stabilirea modelului de autovehicul ce se va proiecta cerintelor temei. 2. Predeterminarea principalilor parametri dimensionali si masici ai autovehiculului de proeictat precum si a subansamblelor acestora. 3. Predeterminarea formei si a dimensiunilor spatiului util, inclusiv a interiorului postului de conducere. 4. Intocmirea schitei de organizare generala a autovehicului de proiectare. 5. Determinarea pozitiei centrului de masa a autovehicului atat in sarcina utila nula cat si la sarcina maxima constructiva. Determinarea incarcaturilor la punti si a parametrilor ce definesc capacitatea de trecere si stabilitatea longitudinala a autovehicului in stransa legatura cu panta maxima impusa prin tema. 6. Alegerea anvelopelor, a camerelor de aer si a jantelor. 7. Determinarea coeficientului de rezistenta la rulare a pneurilor, a coeficientului de rezistenta a aerului, a ariei sectiunii transversale maxime si a randamentului transmisiei. 8. Determinarea rezistentei la inaintare si a puterilor corespunzatoare in functie de viteza autovehicului. La deplasarea in palier se vor considera si situatiile cand acesa se face cu vant ( Vv=15km/h) batand in acelasi sens si in sens contrar deplasarii. 9. Predeterminarea caracterisiticilor exterioare a motorului din conditia de viteza maxima in palier. 10. Predeterminarea caracateristicilor de turatie la sarcina totala a motorului si din conditia de panta maxima in priza directa. Definitivarea caracteristicii de turatie la sarcina totala, alegerea mtorului si precizarea parametrilor principali ai motorului ales. Predeterminarea caracteristicii exterioare de franare a motorului ales. 11. Predeterminarea si definitivarea raportului de transmitere al transmisiei principale. 12. Determinarea rapoartelor de transmitere ale transmisiei mecanice in trepte. Se vor considera 2 variante pentru numarul de trepte al schimbatorului de viteze si 3 variante pentru etajarea sa (etajare geometrica, armonica, 6 aritmetica). Alegerea variantei optime d.p.d.v al etajarii schimbatorului de viteze. 13. Determinarea caracteristicii de tractiune, dinamice, ale puterilor si acceleratiilor pentru varianta de etajare anterioara. 14. Analiza calitatilor dinamice de tractiune ale autovehicului, inclusiv la deplasarea in vant. 15. Determinarea caracteristicii de demarare td=td(V), Sd=Sd(V), Sd=Sd(td), pentru varianta optima aleasa anterior. 16. Determinarea caracteristicii de consum a autovehicului inclusiv in cazul deplasarii in vant. 17. Determinarea regimului de miscare si a consumului de combustibil la deplasarea pe un traseu avand caracteristicile date in functie de tipul autovehicului si pentru diverse stari de incarcare. 18. Concluzii finale. B. Materialul grafic va cuprinde: 1. Desen schita al interiorului postului de conducere si a spatiului util in 2 vederi. 2. Schita de organizare generala a autovehicului ( vedere laterala). 3. Desenul de ansamblu sumar al autovehicului in 3 vederi ( desen tehnic). 4. Reprezentari grafice pentru variatia rezistentelor la inaintarea si a puterilor corespunzatoare in functie de viteze, caracteristica de turatie la sarcina totala a motorului (predeterminata si definitiva), caracteristici exterioare relative pentru 2 motoare similare si pentru motorul teoretic, caracteristica exterioara si de franare a motorului ales, caracteristica de definitivare a raportului de transmisie al transmisiei principale, diagramele ferastrau pentru cele 6 variante si caracteristica de tractiune, dinamica, de puteri la roata si acceleratie pentru varianta optima aleasa, caracateristica de demarare si de consum precum si caracteristica complexa pentru studiul miscarii autvehicului. 7 Cap.IAlegerea si analiza modelelor similare. Stabilirea modelului de autovehicul 1.1 Alegerea modelelor similare Pornind de la tipul autovehiculul stabilit prin tema de proiect, am ales ca parametri principali similari: tipul caroseriei, viteza maxima in palier precum si cilindreea motorului. Astfel, consultand site-ul www.carfolio.com precum si www.seriouswheels.com am ales urmatoarele modele similare de autovehicule: M1.Lancia 037. Un autoturism dotat cu 4 cilindrii in linie, cu o capacitate cilindrica de 1995 cc, si atingand o viteza maxima de227,8 km/h;M2.Austin Metro 6R4. Cu o viteza maxima de 175 km/h acest autoturism vine echipat cu un motor cu 6 cilindrii in V si cu o cilindree totala de 2991 cc. M3Audi Quattro A1. Avnd un motor cu 5 cilindrii in linie si o capacitate cilindrica de 2144 cc acest autoturism atinge o viteza maxima de pana la 253 km/h. M4.Ford Rs 200. Dotat cu 4 cilindrii in linieacest motor prezinta o capacitate cilindricade 1803 cc. M5.Audi Sport Quattro S1. Acest autoturism atinge o vitza maximade 250km/hfiind un autoturim cu 2 usi cu un motor in linie de 5 cilindrii si o cilindree totala de 2110 cc. In continuare referintele la modelele similare se vor face folosind notatiile M1, M2, M3, M4, M5 si nu numele lor constructiv. 8 1.2 Analiza particularitatilor constructive ale modelelor similare

In privinta particularitatilor constructive ale fiecarui model putem evidentia urmatoarele:Motorul -se poate obserava ca modelele similare difera in ceea ce priveste numarul cilindrilor acesta variind intre 4 si 6, dupa cum a fost exemplificat mai sus. In ceea ce priveste amplasarea motorului se constata ca la toate modelele similare motorul este amplasat central. Transmisia- Caroseria toate cele cinci modele mentionate au o caroserie de tip inchiscu doua usi si doua locuri. Rezervorul de combustibil- in ceea ce priveste capacitatea rezervorului de combustibil acesta difera de la model la model. Astfel modelul M1 are un rezervor de 70 litri pe cand M2 60 litri. 1.3. Analiza principalilor parametrii dimensionali exteriori Pentru o mai buna analiza a principalilor parametri dimensionali exteriori a celor 5 modele similare am alcatuit urmatorul tabel. Remarcam urmatoarele dimensiuni: ydimensiuni de gabarit: olungimea totala: La; olatimea totala : la; oinaltimea totala: Ha; ydimensiuni organizatorice: oampatamentul: L; oecartamentul fata: E1; oecartamentul spate: E2. 9 Tabel 1.1Caracteristici dimensionale exterioare; valori exprimate in mm. Nr. Crt. ModelulDimensiuni de gabaritDimensiuni organizatorice La [mm] la [mm] Ha [mm] L [mm] E1/E2 [mm] 1.M139151850124524401508/1490 2.M236571860136124101510/1550 3.M344041733134425241465/1502 4.M440001752134525301502/1497 5.M542401860134422241465/1502 Lungimea totala a autoturismelorare valori cuprinse intre 3657 mm pentru M2 si 4404 mmpentru M3. Celelalte lungimi variaza intre aceste doua valori. Latimea totala a autoturismelorare valori cuprinse in intervalul 1733 mm pozitie ocupata de M3 si 1860 valoare valabila atat in cazul autoturismului M2 cat si M5. In cazul acestui parametru se observa ca valorile nu variaza excesiv de mult. Pentru cea de-a treia marime si anume, inaltimea totala a autoturismelor, modelele M2, M3, M4, M5, au valori apropiate exceptie facnd modelul M1 care are o dimensiune de 1245 mm, valoare inferioara celorlalte 4 modele.Ampatamentul. Limita inferioara a acestui parametru este data de modelul M5 avand valoarea de 2224 mm. Intervalul este impins catre valoarea maxima de catre modelul M4 cu o valoare a ampatamentului de 2530 mm. Ecartamentul. In privinta acestui parametru putem spune ca valorile acestui interval nu variaza foarte mult, astfel ca valorile pentru ecartamentul fata se situeaza in intervalul 1510-1465 mm, iar pentru ecartamentul spate intervalul este situat intre 1550-1490 mm. 1.4 Analiza principalilor parametrii masici In continuare se va face o analiza a modelelor dupa valorile masei utile si a masei proprii, intrucat se observa ca acestea variaza in functie de numarul de pasageri, de lungimea totala sau de ampatament. In scopul otinerii unor rezultate cat mai concludente se va intocmi urmatorul tabel in care vor fi prezentate: ym0- masa proprie a autovehiculului; 10 ymu- masa utila; yman- masa totala permisibila (masa autovehiculului + combustibil + pasageri + incarcatura); ym01- masa proprie liniara (este definita ca raportul dintre masa proprie a autovehiculului m0 si lungimea totala a autovehiculului). Tabelul 1.2Valorile masei proprii raportate la ampatament Nr. crt. m0 [kg] mu [kg] man [kg] m01 [kg/mm] M1116314013030.297 M2105015011500.287 M3123014513750.279 M4105014511950.262 M5120014013400.283 Masele proprii ale autoturismelor studiate au valori cuprinse intre 1050 pentru M2 si M4 si 1230 pentru M3. Celelalte valori sunt dispuse uniform in interiorul acestui interval. Din tabelul 1.2 se observa ca masele utile ale modelelor au valori foarte mici, cuprinse in intervalul 140-150 kg. Acest lucru este datorat faptului ca modelele prezentate anterior sunt autoturisme cu doua locuri, autoturisme sport, proiectate special pentru cursele de raliu. Din tabelul 1.2 putem concluziona ca pentru fiecare 1 mm se asociaza intre 0.262 si 0.297 kg din masa proprie a autovhiculului, masa proprie liniara a autovehiculului fiind un important parametru ce ne ajuta sa stabilim proprietatile dinamice ale autovehiculului. Daca tinem cont de faptul ca o masa proprie redusa a autovehicului imbunatateste performantele acestuia, vom prefera o masa redusa a autovehicului de proiectat. 1.5 Analiza parametrilor energetici Vom face o analiza din punct de vedere energetic a modelelor similare, iar pentru a putea realiza mai usor aceasta analiza vom alcatui urmatorul tabel, in care vm nota: ycilindreea motorului: Vh [l]; yraportul de comprimare: [-]; ynumarul de cilindrii: I; yalezaj/cursa: =D/S; 11 yputerea maxima: Pmax [kW]; yturatia: n[rot/min]; yputere specifica: Psp [kW/kg]; ycosumul specific de combustibil: ce [gf/kWh]; yconsumul de combustibil la 100 km: cl100. Tabelul 1.3Parametrii energetici Nr. crt. iVh [l] n [rot/min] Pmax [kW] Psp [kW/kg] Mmax/nm [Nm/rot/min]

M1 4L0.937.5:11.99570001510.115234/5000 M2V6-90 1.220.5:12.99170001860.161305/4500 M35L0.926.3:12.14465002370.172412/3250 M44L1.18.2:11.80360001700.142280/4500 M55L0.938.0:12.10065003300.246480/5500 Din punct de vedere al capacitatii cilindrice, aceasta variaza de la 1.8 l pentru M4 si aproape 3 l pentru M2. Turatia motoarelor este ridicata aceata luand valori intre 6000 si 7000 rot/min, dar puterea maxima se dezvolta in jurul valorii de mijloc a acestui interval si anume 6500 rot/min, in cazul modelului M5. Cuplul maxim este disponibil la o turatie ce se incadreaza intre minima de 3250 rot/min, si maxima de 5500 rot/min. Puterile motoarelor variaza mult, valorile fiind dispuse uniform in intervalul definit de valorea minima si maxima. Ca si in cazul cuplului maxim, pozitia superioara este ocupata in de modelul M5 cu o putere egala cu 330 kW.Puterile specifice ale motoarelor variaza intr-un interval larg ( puterea specifica maxima fiind de 0.246 kW/kg iar cea minima 0.115 kW/kg), si de aceasta data pozitia superioara fiind ocupata de M5. Analiza completa a parametrilor energetici nu poate fi efectuata in totalitate datorita faptului ca nu se cunoaste valoarea consumului de combustibil decat in cazul modelului M3 si anume cl100= 47l/100 km. 1.6 Stabilirea modelului de autovehicul ce se ve proiecta Avand in vedere cerintele temei de proiect, din cele 5 modele analizate anterior, caracteristicile modelului M5 se apropie cel mai mult de cerintele stabilite prin tema si anume: viteza maxima in palier vmax= 220 km/h, cilindreea 12 Vh= 2.1 l, caroseria fiind in 2 usi/2 locuri. Performantele acestui model, puterea efectiva de 330 kW/h la o turatie de 7500 rot/min masa proprie redusa, dar si parametrii dimensionali au stat la baza alegerii acestui autoturism ca si model de baza pentru acest proiect. In ceea ce priveste dimensiunile autovehiculului de proiectat acesta ca avea o lungime totala La=4240 mm, o latime totala de la=1860 mm, si inaltimea va fi in jurul valorii de Ha=1344mm. Se va proiecta un autoturism in 2 usi cu motor,de tip MAS, amplasat frontal si cu o cilindree in jurul valorii de 2.1 l. 13 Cap. II Predeterminarea principalilor parametrii dimensionali si masici ai autovehiculului de proiectat, precum si a subansamblelor acestuia 2.1 Etapele metodei intervalului de incredere Predeterminarea principalilor parametri masici si dimensionali se va face cu ajutorul metodei intervalului de incredere. Etapele metodei intervalului de incredere: a) Calculul mediei valorilor cunoscute, de la modelele similare alese, pentru parametrul xj: xmediu151Nmsixi ! ! 2.1 unde xi este valoarea cunocuta a parametrului de la modelul i, Nms este numarul de modele similare la care se cunoastevaloarea b) Calculul abaterii medii patratice a valorilor parametrului respectiv: S_x1Nmsixixmediu )2!Nms 1 !x2.2 c) Calculul coeficientului de variatie a valorilor parametrului respectiv: cvxS_xxmediu100 !vx 2.3 d) Determinarea intervalului de incredere pe baza inegalitatii: xales xmediu( ) t Pk , ( )S_xNms 2.4 unde t se alege din tabelul IV (Rumsiski, L.Z; Prelucrarea matematica a datelor experimentale Indrumar; Ed. Tehinica, Bucuresti, 1974) Ixxmediu tS_xNmsxmediu tS_xNms,

'+'!2.5 unde Ix reprezinta intervalul de incredere e) Alegerea valorii parametrului se face din interval, xIx. 14 2.2 Predeterminarea principalilor parametrii dimensionali exteriori Vom prezenta algoritmul de calcul al lungimii totale La, folosind metoda intervalului de incredere urmand ca apoi restul principalilor parametri dimensionali sa fie trecuti in tabelul 2.1. Pe baza relatiiei 2.1 calculam lungimea totala medie: Lam= *5151jLa Lam=4.043*103 mm Cu relatia 2.2 calculam abaterea medie patratica: Coeficientul de variatie il determinam cu ajutorul relatiei 2.3 Pentru k=4 si P=0.95 avem t(P,k)=2.776 Intervalul de incredere va fi dat de conditia: |Lales-Lam|7 zpmin15129765 Valoarea data de 6.2 trebuie sa fie definita ca fiind un raport intre doua numere naturale, acestea reprezentand numerele de dinti ale rotilor aflate in angrenare. Astfel, pentru transmisia principala simpla, raportul este dat de rel :

pczzefi !0(6.3) unde :Zc numarul de dinti ai coroanei Zp numarul de dinti ai pinionului Alegem Zp = Zp minim, pentru angrenaje conice, in functie de valoarea lui iopr data de relatia 6.2. Astfel: pentru i0=3.61 alegem Zp=9 dinti Zc=i0*ZpZc=32.49 dinti Alegem Zc=33 de dinti Raportul final: i0=33/9=3.66 raportul de transmitere efectiv Pentru definitivarea raportului transmisiei principale, consideram inca trei variante de numar de dinti: Zcef= 33dintiioef= 3.66 Zcef= 34dintiioef= 3.77 Zcef= 35dintiioef= 3.88 Zcef= 37dintiioef= 4.11 Pentru aceste variante facem analiza diagramei de valori de definitivare a lui i0, si o alegem pe cea mai buna. Folosim expresiile : 58 ] ) ( ) ( [)) () (3 , 2 , ,maxpr pr prt rex t rr rVVVVVVP Pn P PV P P ! !!K F E LL(6.4) in care sn kpr pri inr V

!0377 . 0(6.5) Valorile calculate cu 6.5 respectiv 6.4 pentru cele 3 variante de dinti sunt centralizate in tabelul urmator: Tabelul 6.2. Valorile puterilor la roata in functie de viteza, pentru diferite valori ale rapoartelor de transmitere ale angrenajului in unghi V1 [km/h]PrefPr2Pr3Pr4Prez 00.000.000.000.000.000 209.099.479.8610.691.22 4024.8125.9427.129.562.88 6046.0148.1550.3254.975.44 8071.4974.7978.1385.259.35 100100.1104.59109.12118.7215.1 120130.64136.26141.9153.7323.13 140161.95168.53175.07188.6233.92 160192.86200.09207.22221.7247.92 180222.18229.68236.96251.3665.6 200248.74256262.88275.8887.43 220271.36277.78283.59293.62113.86 240288.88293.72297.69302.92145.36 260300.12302.55303.77302.1182.4 280303.9302.97300.44289.51225.44 300299.04293.72286.29263.49274.93 320284.38273.49259.93222.36331.35 340258.73241.01219.96164.47395.16 59 60 Graficul 6.1 Diagrama de definitivare a raportului de transmitere in unghi0.0050.00100.00150.00200.00250.00300.00350.00400.00450.000 50 100 150 200 250 300 350 400[km/h][kw]ioefio2io3io4Prez61 Definitivarea raportului de transmitere al transmisiei principale se face cu ajutorul graficului construit pe baza valorilor exprimate in tabelul 6.2. Analizand graficul de mai sus, observam ca:Vmax4< Vmax3< Vmaxef<