Как можно определить силу и мощность, подводимую к ведущим колёсам, а также сопротивления качению и воздуха для движущегося автомобиля по горизонтальной дороге на прямой передаче, учитывая следующие данные: крутящий момент на коленчатом валу двигателя 124 Н•м, частота вращения 2100 об/мин, передаточное число главной передачи 3,7, КПД трансмиссии 0,92, масса автомобиля 1380 кг, маркировка шин 165/70R13, коэффициент сопротивления воздуха 0,25 (Н∙с^2)/м^4, площадь лобового сопротивления 2.4 м2 и коэффициент сопротивления качению при малой скорости 0,015?

Другие предметы Колледж Динамика автомобилей сила и мощность автомобиля сопротивление качению сопротивление воздуха крутящий момент двигателя передаточное число КПД трансмиссии масса автомобиля маркировка шин коэффициент сопротивления воздуха площадь лобового сопротивления коэффициент сопротивления качению Новый

Чтобы определить силу и мощность, подводимую к ведущим колёсам автомобиля, а также сопротивления качению и воздуха, нужно выполнить несколько шагов. Давайте рассмотрим их последовательно.

Шаг 1: Рассчитаем мощность на коленчатом валу двигателя

Мощность (P) можно рассчитать по формуле:

P = (M * ω) / 9.55

где:

• M - крутящий момент (124 Н•м),
• ω - угловая скорость в об/мин (в нашем случае 2100 об/мин).

Сначала преобразуем частоту вращения в радианы в секунду:

ω = 2100 2 π / 60 ≈ 219.91 рад/с.

Теперь подставим значения в формулу:

P = (124 * 219.91) / 9.55 ≈ 2.86 кВт.

Шаг 2: Рассчитаем мощность, которая подводится к колесам

Теперь учтем КПД трансмиссии. Мощность, подводимая к колесам (P_w), рассчитывается по формуле:

P_w = P * η,

где η - КПД трансмиссии (0.92).

P_w = 2.86 * 0.92 ≈ 2.63 кВт.

Шаг 3: Рассчитаем силу, подводимую к колесам

Сила (F_w), подводимая к колесам, может быть рассчитана по формуле:

F_w = P_w / v,

где v - скорость автомобиля. Для этого сначала найдем скорость.

Скорость можно рассчитать из угловой скорости и радиуса колеса. Радиус колеса (r) можно найти из маркировки шин 165/70R13.

Сначала найдем высоту профиля:

h = 0.7 * 165 = 115.5 мм = 0.1155 м.

Теперь рассчитаем радиус колеса:

r = (13 * 0.0254) / 2 + 0.1155 ≈ 0.335 м.

Теперь найдем скорость автомобиля при 2100 об/мин:

v = ω r = 219.91 0.335 ≈ 73.7 м/с.

Теперь можем найти силу:

F_w = 2.63 * 1000 / 73.7 ≈ 35.7 Н.

Шаг 4: Рассчитаем сопротивление качению

Сопротивление качению (F_rr) рассчитывается по формуле:

F_rr = C_rr m g,

где:

• C_rr - коэффициент сопротивления качению (0.015),
• m - масса автомобиля (1380 кг),
• g - ускорение свободного падения (≈ 9.81 м/с²).

F_rr = 0.015 1380 9.81 ≈ 203.5 Н.

Шаг 5: Рассчитаем сопротивление воздуха

Сопротивление воздуха (F_a) рассчитывается по формуле:

F_a = 0.5 C_d S ρ v²,

где:

• C_d - коэффициент сопротивления воздуха (0.25),
• S - площадь лобового сопротивления (2.4 м²),
• ρ - плотность воздуха (≈ 1.225 кг/м³),
• v - скорость (73.7 м/с).

F_a = 0.5 0.25 2.4 1.225 (73.7)² ≈ 5.8 Н.

Шаг 6: Подведение итогов

Теперь мы можем подвести итоги:

• Сила, подводимая к ведущим колесам: 35.7 Н.
• Сопротивление качению: 203.5 Н.
• Сопротивление воздуха: 5.8 Н.

Эти значения помогут вам понять, как работает автомобиль на прямой передаче и какие силы действуют на него при движении.