Практикум по теории движения автомобиля

Министерство образования и науки Российской Федерации 
Сибирский федеральный университет 
 
 
 
 
 
 
 
 
В. Г. Анопченко 
 
 
ПРАКТИКУМ  ПО  ТЕОРИИ  
ДВИЖЕНИЯ  АВТОМОБИЛЯ 
 
 
Допущено УМО вузов РФ по образованию в области 
транспортных машин и транспортно-технологических 
комплексов в качестве учебного пособия для студентов, 
обучающихся по специальности «Автомобиле- и тракторостроение»,  03.06.2009 г. 
 
2-е издание, переработанное и дополненное 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Красноярск  
СФУ 
2013 

УДК 629.03(07) 
ББК 39.33-014я73 
        А69 
 
 
 
Р е ц е н з е н т ы: 
Е. Е. Баженов, доктор технических наук, профессор, директор Института автомобильного транспорта и технологических систем  Уральского государственного лесотехнического университета; 
Н. И. Селиванов, доктор технических наук, профессор, заведующий 
кафедрой «Тракторы и автомобили» Красноярского государственного аграрного университета  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Анопченко, В. Г. 
А69            Практикум  по  теории движения  автомобиля : учеб. пособие / 
В. Г. Анопченко. – 2-е изд., перераб. и доп. – Красноярск : Сиб.           
федер. ун-т, 2013. – 116 с. 
ISBN 978-5-7638-2494-0 
 
Приведены методика, алгоритмы, примеры решения и оформления базовых задач  по теории движения автомобиля, позволяющие формировать алгоритмический подход к численному анализу эксплуатационных свойств автомобиля при выполнении практических работ и курсовых проектов. 
Предназначено для студентов, обучающихся по специальности «Автомобиле- и тракторостроение».  
 
 УДК 629.03(07) 
 ББК 39.33-014я73  
 
 
ISBN 978-5-7638-2494-0                                                            © Сибирский федеральный  
                                                                                                         университет, 2013 

ОГЛАВЛЕНИЕ 
 
 
СПИСОК  ОСНОВНЫХ  ОБОЗНАЧЕНИЙ............................................ 
5
ВВЕДЕНИЕ................................................................................................ 
6
1. Практическая  работа 1. СБОР И ОФОРМЛЕНИЕ МАССИВА 
                                              ИСХОДНЫХ ДАННЫХ ДЛЯ АНАЛИЗА  
                                              ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ  
                                              АВТОТРАНСПОРТНОГО   СРЕДСТВА 
7
1.1. Блок первичных исходных данных………................................... 
7
1.2. Блок производных исходных данных........................................... 
14
1.3. Содержание отчета……………………………………................. 
25
2. Практическая работа 2. РАСЧЕТ И АНАЛИЗ  
                                             ТЯГОВО-СКОРОСТНЫХ СВОЙСТВ АТС 
27
2.1. Расчет и анализ тяговой и динамической характеристик,  
       графика ускорений.......................................................................... 
29
2.2. Расчет и анализ скоростной характеристики............................... 
35
2.3. Содержание отчёта……………………….................................... 
44
3. Практическая работа 3. ТОРМОЗНЫЕ СВОЙСТВА АТС...............  
45
3.1. Расчет тормозного пути…………………………………………. 
46
3.2. Расчет остановочного пути……………………………………… 
52
3.3. Содержание отчёта……………………………….……………… 
53
4. Практическая работа 4. УПРАВЛЯЕМОСТЬ АТС………………… 
55
4.1. Определение параметров криволинейного движения   
        заднеприводного АТС…………………………………………... 
56
4.2. Определение параметров криволинейного движения 
        переднеприводного АТС……………………………………….. 
59
4.3. Расчёт критической скорости криволинейного движения……. 
61
4.4. Содержание отчёта………………………………………………. 
62
5. Практическая работа 5. МАНЕВРЕННОСТЬ АТС............................ 
64
5.1. Определение показателей манёвренности  
       графическим методом…………………………………………… 
65
5.2. Определение положения  АТС при круговом движении  
       расчетным методом  …………………………………………….. 
68
5.3. Содержание отчёта  ……………………………………………... 
72
6. Практическая работа 6. УСТОЙЧИВОСТЬ АТС............................... 
74
6.1. Определение сил и моментов, действующих на АТС 
        в заданных условиях эксплуатации……….…………………… 
75
6.2. Расчет и построение зависимости сил и моментов, 
        действующих на АТС, от скорости движения……….……….. 
78
 

6.3. Расчет и построение зависимости сил и моментов, 
       действующих на АТС, от поперечного уклона дороги……….. 
81
6.4. Определение показателей поперечной устойчивости   
       и рекомендации по обеспечению устойчивого движения АТС  
83
6.5. Содержание отчёта………..……………………………………... 
84
7. Практическая работа 7. ПРОХОДИМОСТЬ АТС.............................  
86
7.1. Оценка профильной проходимости……………………………. 
87
7.2.  Оценка тягово-сцепной проходимости……………………….. 
89
7.3.  Оценка возможности преодоления порога……………………. 
92
7.4. Содержание отчёта………………………………………………. 
98
8. Практическая работа 8. ТОПЛИВНАЯ  
                                             ЭКОНОМИЧНОСТЬ АТС........................... 
99
8.1. Определение тягово-скоростных параметров  
       установившегося  движения…………………………………….. 
100
8.2. Определение зависимости путевого расхода топлива  
       от эксплуатационных параметров АТС…….………………….. 
103
8.3. Рекомендации по наиболее экономичному движению АТС  
       в заданных дорожных условиях……………..…………………. 
105
8.4. Содержание отчёта……….……………………………………… 
105
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК...................................................... 
107
Приложение 1. Коэффициент полезного действия трансмиссии 
108
Приложение 2. Моменты инерции основных вращающихся   
                          частей двигателя.............................................................. 
108
Приложение 3. Моменты инерции колес автомобиля......................... 
109
Приложение 4.  Методика приближенного расчета  
                            коэффициента учета вращающихся масс.................... 
109
Приложение 5. Коэффициент аэродинамического  
                           сопротивления автомобилей......................................... 
111
Приложение 6. Нормативы эффективности рабочей  
                           тормозной системы транспортных средств.................   
112
Приложение 7.  Методика приближенного расчета внешней  
                            характеристики двигателя внутреннего сгорания......   112
 
 
 
 
 
 
 
 
 

СПИСОК  ОСНОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ 
 
m 
– масса, кг                                                                                     
g 
– ускорение силы тяжести, м/с2 
G 
– сила тяжести (вес), Н 
Pz, Px 
– соответственно нормальная и касательная сила, Н 
RZ 
– нормальная реакции, Н 
RX, RY 
касательные реакции, Н 
f 
– коэффициент сопротивлению качению; 
α 
– угол продольного уклона (подъема или спуска), град  
i 
– уклон (i = sin α) 

  
– коэффициент сопротивления дороги ( =f+i) 

  
– коэффициент сцепления 

  
– коэффициент учета вращающихся масс 
CХ 
– коэффициент аэродинамического сопротивления 
uтр 
– передаточное число трансмиссии 

тр

 
– КПД трансмиссии 
rK 
– статический радиус колеса, м 
F 
– площадь, м2 
V 
– скорость, м/с 

j   
– ускорение, м/с2 

кJ , 
дJ   
– моменты инерции колеса и двигателя, кгм2 
ne 
– частота вращения вала ДВС, об/мин 
Me 
– эффективный крутящий момент, 
м
Н 
 
Ne 
– эффективная мощность, кВт 
D 
– динамический фактор по крутящему моменту 
D  
– динамический фактор по сцеплению колёс 
t 
– время, с 
S 
– путь, м 
ge,Gt, Qs    – соответственно удельный эффективный, г/кВт·ч, часовой, кг/ч, и путевой, л/100км, расход топлива 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ВВЕДЕНИЕ 
 
 
Основной целью учебного пособия является формирование навыков 
анализа движения автотранспортного средства (АТС) в конкретных дорожных 
условиях, что необходимо при разработке рекомендаций по эффективной и 
безопасной эксплуатации существующих АТС и составлении технического 
задания на проектирование новых моделей подвижного состава.   
Основной задачей учебного пособия является обеспечение возможности освоения пользователем алгоритма численного анализа эксплуатационных свойств АТС как в процессе очного обучения, так и по планам 
дистанционных технологий. 
В данном учебном пособии предписывается соблюдение логики постановки и решения инженерных задач и рекомендуются формы представления результатов в отчетных документах.  
Приведенные рекомендации по использованию электронных таблиц 
Microsoft Excel позволяют существенно рационализировать вычислительную 
работу, а предписания по представлению анализа полученных результатов 
формируют навык обобщения и критической оценки полученных результатов. 
В процессе выполнения практических работ студенты самостоятельно 
формируют массив исходных данных, достаточный для определения координат центра масс АТС и действующих на него нормальных реакций 
опорной поверхности, показателей движения при разгоне, накате и торможении, показателей топливной экономичности, маневренности и проходимости. 
Количество практических работ соответствует числу основных разделов дисциплины «Теория автомобиля» для специальностей автотранспортного профиля. Практикум обеспечивает проведение практических занятий по сокращенной учебной программе, если часть   материала выносится на лабораторные занятия или курсовое проектирование.  
В учебном пособии предусмотрено использование единого массива 
исходных данных во всех работах, что позволяет более глубоко изучать 
эксплуатационные свойства конкретного АТС и рационально использовать 
учебное время, не отвлекаясь многократно на работу со справочной литературой. 
 
 
 
 
 

1. П р а к т и ч е с к а я  р а б о т а  1 
 
СБОР  И  ОФОРМЛЕНИЕ  МАССИВА  
ИСХОДНЫХ  ДАННЫХ  ДЛЯ  АНАЛИЗА  
ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ  СВОЙСТВ  
АВТОТРАНСПОРТНОГО  СРЕДСТВА 
 
 
В задании на практическую работу (ПР) указаны марка и модель автомобиля, дано предписание об использовании прицепа (полуприцепа), 
наименование перевозимого груза, имеется характеристика дорожных условий. 
Для выполнения  ПР собирают дополнительную информацию об автомобиле, прицепе (полуприцепе) и перевозимом грузе. Массив исходных 
данных, достаточный для выполнения всех работ в объеме практикума, 
формируют в виде двух блоков информации. 
Блок первичных исходных данных: 
● характеристика автомобиля; 
● характеристика автомобильного двигателя; 
● характеристика прицепа или полуприцепа; 
● характеристика груза. 
Блок производных исходных данных: 
● координаты центра масс автотранспортного средства (автомобиля 
или автопоезда); 
● нормальные реакции дороги, действующие на автотранспортное 
средство; 
● лобовая  площадь автотранспортного средства. 
При сборе исходных данных о подвижном составе следует преимущественно использовать первичные источники: инструкции заводовизготовителей и отраслевые справочники [2]. 
 
 
1.1. Блок первичных исходных данных 
 
1.1.1. Характеристика автомобиля 

Параметры, характеризующие автомобиль, следует представить согласно рис. 1.1. и табл. 1.1. Необходимо отметить, что справочники [2] содержат подробную информацию о шинах в разделе «Автомобильные шины», за исключением значений момента инерции 
к
J . Руководствуясь размером шин автомобиля заданной марки, следует найти в прил. 3 значение 

момента инерции 
к
J  шин этого размера или ближайшего к нему из числа 
имеющихся. При определении значения базы L  трехосного автомобиля 
следует иметь в виду, что справочники содержат только расстояния между 
ходовыми осями. 
В этой связи базу  L  следует рассчитать по формуле 

1
2
0,5
L
l
l



                                            (1.1) 

где 
1l  – расстояние между первой (передней) и второй ходовыми осями;           

2l  – то же между второй и третьей, т. е. это расстояние между осями тележки. 
При отсутствии чертежа общего вида автомобиля его основные проекции (рис. 1.1) вычерчивают на базе информации из [2], рекламных проспектов или фотографий собственного изготовления. В частности, сначала 
выбирают масштаб (единый для всех проекций) из расчета размещения 
каждой проекции с максимальным разрешением на формате А4 (297×210) 
при расположении продольной оси автомобиля параллельно большой стороне формата.  
Построение боковой проекции начинают с ходовых колес, используя 
справочные значения базы L двухосного АТС или межосевые расстояния 
,
1l  
2l  трехосного автомобиля. Колеса отображают окружностями радиусом, равным их статическому (а не свободному) радиусу. Опорную плоскость отображают горизонтальным отрезком, касательным к окружностям 
колёс.  
Положение и размеры грузовой платформы определяют непосредственным измерением, аналогично поступают и при уточнении расположения посадочных мест (сидений) и багажного отделения в легковом автомобиле или автобусе.    
Внешний контур автомобиля вписывают в его габаритный прямоугольник, примерно соблюдая пропорции, показанные на фото или рисунках справочника. 
Масштабные эскизы АТС должны иметь две группы размеров (рис. 1.1): 
● конструктивные размеры: габаритные размеры, межосевые расстояния, ширина колеи, размеры грузовой платформы или багажного отделения, погрузочная высота – расстояние от опорной поверхности до пола 
кузова, посадочная высота – расстояние от опорной поверхности до подушки сидений; 
● значения геометрических показателей проходимости: углы проходимости (передний и задний); свесы (передний и задний); радиусы проходимости (продольный и поперечный); дорожный просвет. 
Если для изображения АТС использовалась эксклюзивная информация (авторские фотографии, проспекты фирм и т. п.), то их копии размещают в приложении к отчету работы.  

Рис. 1.1. Пример представления общего вида автомобиля  
в массиве исходных данных (каждый вид  на формате А4  
миллиметровой бумаги) 

Таблица 1.1 
 
 
Характеристика ________________________________ 
                                   (указать марку автомобиля) 
 
№ 
п/п 
Наименование параметра 
Размерность Значение

1.  
Грузоподъемность 
кг 
 

2.  
Допустимая масса прицепа (полуприцепа) 
кг 
 

3.  
Собственная масса, т0 
кг 
 

4.  
в т.ч. на переднюю ось т01 
кг 
 

5.  
на заднюю ось (или тележку) т02 
кг 
 

6.  
Полная масса, та 
кг 
 

7.  
в т.ч. на переднюю ось mа1  
кг 
 

8.  
на заднюю ось (или тележку) mа2 
кг 
 

9.  
Радиус поворота по оси внешнего переднего колеса 
м 
 

10.  
Максимальная скорость, км/ч 
 
 

11.  
Контрольный расход топлива при скорости___ км/ч 
л/100 км 
 

12.  
Передаточные числа коробки передач 
 
 

13.  
дополнительной коробки  
 
 

14.  
главной передачи 
 
 

15.  
Число ходовых колес 
 
 

16.  
Размер шин 
дюйм (мм) 
 

17.  
Статический радиус колеса 
м 
 

18.  
Момент инерции колеса (см. прил. 3, 4) 
м
кг 
2 
 

19.  
Масса агрегатов: двигатель 
кг 
 

20.  
коробка передач  
кг 
 

21.  
и т.д. 
 
 

22.  
База L 
мм 
 

23.  
Колея передних колес Вп 
мм 
 

24.  
задних колес Вз 
мм 
 

25.  
Кузов: длина lk 
мм 
 

26.  
ширина bk 
мм 
 

27.  
высота бортов hб 
мм 
 

28.  
погрузочная высота  hП
мм 
 

29.  
Седло тягача: высота 
мм 
 

30.  
При необходимости дополнить перечень 
 
 

П р и м е ч а н и е. При необходимости таблицу следует дополнить другими параметрами, которые характеризуют конкретное АТС или исключить параметры, не характерные для заданного АТС. В частности, строки 19…21 необходимы, если задание 
предполагает выполнение уточнённого расчета координат центра масс автотранспортного средства;  строки 25…27 нужны только для автомобиля с грузовой платформой, 
строка 29 – для седельного тягача и т. д.     
 
 

1.1.2. Характеристика автомобильного двигателя 

Характеристику автомобильного двигателя внутреннего сгорания 
(ДВС) представляют значениями параметров, перечисленных в табл. 1.2, 
используя информацию из [2, 3] и прил.7. Поскольку справочная литература обычно не содержит значений момента инерции вращающихся частей 
ДВС и даже момента инерции наиболее инерционной его детали – маховика 
M
J
, а в прил. 3 приведены его значения лишь для некоторых отечественных двигателей, то для приближенных инженерных расчетов следует 
выбирать 
д
J  двигателя, ближайшего  (по мощности) к установленному на 
автомобиле. При отсутствии некоторых данных (например, удельного расхода топлива) можно также использовать известные данные близкого по 
параметрам двигателя. 

Таблица 1.2 

Характеристика двигателя___________________ 
                                                     (указать марку) 

Наименование параметра 
Размерность 
Значение 

Максимальная мощность Ne при ne = (указать), об/мин 
кВт 
 

Максимальный крутящий момент Me при ne = (указать), об/мин 
Н·м  
 

Момент инерции вращающихся частей                              
д
J  
кг·м2 
 

Степень сжатия 
 
 

Вид топлива 
 
 

Плотность топлива                                                                 ρT 
кг/л 
 

Минимальный удельный эффективный расход топлива     ge 
ч
кВт
г

/
 
 

Внешняя скоростная характеристика  


e
e
n
f
M

: 

ne, об/мин 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Мe, 
м
Н 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
Рис.1.2.  Пример графика внешней  
скоростной характеристики ДВС