Содержание
Введение……………………………………………………………....................3
1 Проектировочный тяговый расчет автомобиля..............................................4
1.1 Выбор прототипа……………………………………………………………4
1.2 Расчет максимальной мощности двигателя……………………………….5
1.3 Внешняя скоростная характеристика двигателя………………………….5
1.4 Расчет передаточных чисел трансмиссии…..……………………..............7
1.4.1 Передаточное число главной передачи............………………………….7
1.4.2 Передаточные числа коробки передач.............………………………….7
2 Поверочный тяговый расчет автомобиля.....………………………………..9
2.1 Расчет кинематической скорости автомобиля по передачам....…………9
2.2 Тяговая характеристика автомобиля...................…………………………10
2.3 Динамическая характеристика автомобиля.........………………………...12
2.4 Характеристики разгона автомобиля.........……………………………….12
2.4.1 Ускорение автомобиля.......................................………………………....12
2.4.2 Время разгона автомобиля.................................………………………...14
2.4.3 Путь разгона автомобиля......................................................................….15
3 Топливно-экономический расчет автомобиля……………………………...17
3.1 Расчет баланса и степени использования мощности………...…………..17
3.2 Расчет расходов топлив............................................………………………20
4 Описание конструкции тормозной системы........…………….…………….21
5 Функциональный и прочностной расчеты тормозной системы…..………23
6 Техническая характеристика автомобиля.................……………………….25
Заключение……………………………………………………………………...26
Список литературы……………………………………………………………..27
Приложение А
Введение.
Курсовой проект - это один из этапов изучения курса «Автотранспортные средства», она завершает самостоятельную работу студента, выполняемую им при прохождении курса.
Задачами курсового проекта являются:
-
систематизация и закрепление знаний по курсу «Автотранспортные средства» и другим общетехническим и специальным дисциплинам; -
развитие творческих способностей и инициативы при решении инженерно-конструкторских задач в области проектирования; -
получение практики по обоснованию принимаемых решений и по критической оценке существующих конструкций, а также по составлению пояснительной записки.
Целью данного курсового проекта является ознакомление с методами выбора основных параметров автомобиля и его агрегатов, обеспечивающих ему заданные свойства, а также разработка или модернизация заданного агрегата или узла автомобиля (в данной работе передних колесных тормозов).
Задачей конструктора тормозов является проектирование узлов и агрегатов, обеспечивающих выполнение всех общих и специфичных требований. Общими требованиями для тормозов являются: высокие эффективность и надежность, минимальные металлоемкость и трудоемкость изготовления, минимальные затраты на техническое обслуживание при обеспечении заданной долговечности. Кроме того, к каждому агрегату предъявляется ряд особых, характерных ему требований. Степень полноты выполнения требований, предъявляемых к тормозам в целом и к отдельным агрегатам, определяет их качество.
1 Проектировочный тяговый расчет автомобиля
Все формулы в разделе используются из [3].
Исходные данные:
1. класс автомобиля: 2
2. вид автомобиля: 1
3. тип двигателя: карбюраторный
4. максимальная скорость движения 39 м/с;
1.1 Выбор прототипа
По заданному классу и виду автомобиля, заданной максимальной скорости движения автомобиля и типу двигателя в качестве прототипа к проектируемому автомобилю выбираем автомобиль ВАЗ-2101, техническая характеристика которого приведена в таблице 1.1.
Таблица – 1.1 Техническая характеристика автомобиля ВАЗ-2101
|
Параметр |
Значение параметра |
|
Полная масса автомобиля, кг: на переднюю ось на заднюю тележку
|
1355 615
740 |
|
Максимальная скорость движения автомобиля, км/ч |
142 |
|
Контрольный расход топлива при 80 км/ч, л/100км |
8 |
|
Высота автомобиля, мм |
1440 |
|
Колея автомобиля, мм |
1349 |
|
База автомобиля, мм |
2424 |
|
Номинальная мощность двигателя, кВт |
47 |
|
Частота вращения коленчатого вала двигателя при номинальной мощности, об/мин |
5600 |
|
Максимальный крутящий момент двигателя, Н·м |
87,3 |
|
Частота вращения коленчатого вала двигателя при максимальном моменте, об/мин |
3400 |
|
Минимальный удельный расход топлива, г/(кВт·ч) |
245 |
|
Номинальный радиус колеса, мм |
300 |
|
Колесная формула |
4 x 2 |
1.2 Расчет максимальной мощности двигателя
Эффективная мощность двигателя при максимальной скорости определяется выражением
, (1.1)
где 
- коэффициент полезного действия трансмиссии. Для автомобилей с колесной формулой 
- 
; 
- полная масса автомобиля, кг; 
- коэффициент дорожного сопротивления, лежащий в пределах 
. Принимаем 
; 
- коэффициент сопротивления воздуха, 
. Для легковых автомобилей
;
- площадь лобового сопротивления, м2
, (1.2)
где 
- колея передних колес автомобиля, м;
- высота автомобиля, м
;
- максимальная скорость движения, м/с.
Следовательно, эффективная мощность двигателя при максимальной скорости движения автомобиля равна
.
Для карбюраторного двигателя максимальная мощность двигателя равна:
.
1.3 Внешняя скоростная характеристика двигателя
Зависимость текущих значений эффективности мощности двигателя
от угловой скорости вращения коленчатого вала 
устанавливается формулой
,, (1.3)
где 
– коэффициенты, зависящие от типа и конструкции двигателя. Для карбюраторного двигателя а = в = с = 1.
Для угловой скорости вращения коленчатого вала двигателя 
получаем
.
Для остальных значений угловой скорости вращения коленчатого вала двигателя значения эффективной мощности рассчитываем аналогично, и результаты сводим в таблицу 1.2.
Текущее значение крутящего момента определяется выражением
, 
. (1.4)
Для угловой скорости вращения коленчатого вала двигателя 
получаем
.
Для остальных значений угловой скорости вращения коленчатого вала двигателя значения крутящего момента рассчитываем аналогично, и результаты сводим в таблицу 1.2.
Таблица 1.2 – Результаты расчета внешней скоростной характеристики двигателя.
|
Параметр |
Размерность |
Значения параметров | |||||
|
ωe |
c-1 |
117,20 |
234,40 |
351,60 |
468,80 |
586,00 |
703,20 |
|
Ne |
кВт |
12,6904 |
27,1312 |
40,6968 |
50,7616 |
54,7 |
49,8864 |
|
Me |
Н·м |
0,1083 |
0,1157 |
0,1157 |
0,1083 |
0,0933 |
0,0709 |
По полученным значениям эффективной мощности и крутящего момента строим внешнюю скоростную характеристику двигателя (рисунок 1.1).
Рисунок 1.1 – Внешняя скоростная характеристика.
1.4 Расчет передаточных чисел трансмиссии
1.4.1 Передаточное число главной передачи
Передаточное число главной передачи определяется выражением
, (1.5)
где 
- угловая скорость вращения коленчатого вала двигателя при максимальной скорости, с-1. Принимаем 
;
- передаточное число высшей ступени. Принимаем 
;
- радиус качения колеса
, 
, (1.6)
где 
- коэффициент деформации шины. Для шин высокого давления 
. Принимаем 
;
- номинальный радиус колеса, , следовательно, радиус качения колеса равен
.
Следовательно, передаточное число главной передачи равно
.
1.4.2 Передаточные числа коробки передач
Передаточное число первой передачи, необходимое по условию преодоления максимального дорожного сопротивления определяется выражением
, (1.7)
где 
- максимальный крутящий момент, развиваемый двигателем,;
- максимальный коэффициент дорожного сопротивления, лежащий в пределах 
. Принимаем 
;
Следовательно, передаточное число первой передачи из условия преодоления максимального дорожного сопротивления равно
.
Передаточное число первой передачи, определяемое из условия отсутствия буксования ведущих колес, определяется выражением
, (1.8)
где 
- сцепной вес автомобиля, Н. Для заднеприводных автомобилей
, (1.9)
где 
- масса, приходящаяся на тележку автомобиля, 
. Тогда сцепной вес равен
;
- максимальный коэффициент сцепления с дорогой. Для асфальтобетонного покрытия 
. Принимаем 
;
- коэффициент перераспределения реакций. Для задней оси 
.
Принимаем 
.
Следовательно, передаточное число первой передачи из условия отсутствия буксования ведущих колес автомобиля равно
.
Передаточное число первой передачи, определенное из условия обеспечения минимальной устойчивой скорости, определяется выражением
, (1.10)
где 
- минимальная устойчивая угловая скорость коленчатого вала двигателя, 
;
- минимально устойчивая скорость движения автомобиля. 
Принимаем 
.
Следовательно, передаточное число первой передачи из условия обеспечения минимальной устойчивой скорости движения автомобиля равно
.
Принимаем передаточное отношение первой передачи равным 
.
Передаточное отношение четвертой передачи принимаем равным единице, т. е. 
.
Тогда передаточное отношение второй передачи определяется выражением
. (1.11)
.
Передаточное отношение третьей передачи определяется выражением
. (1.12)
.
2 Поверочный тяговый расчет автомобиля
2.1 Расчет кинематической скорости автомобиля по передачам
Кинематическая скорость автомобиля в функции угловой скорости коленчатого вала двигателя определяется выражением
. (2.1)
Для первой передачи при частоте вращения коленчатого вала 
находим кинематическую скорость движения автомобиля
.
Для остальных значений угловой скорости вращения коленчатого вала двигателя и высших передач значения кинематической скорости движения автомобиля рассчитываем аналогично, и результаты сводим в табл. 2.1.
Таблица 2.1 – Результаты расчета внешней скоростной характеристики двигателя, скоростной, тяговой и динамической характеристик и графиков ускорений автомобиля
|
Параметр |
Размерность |
Значения параметров | ||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 | |
|
ωe |
с-1 |
117,20 |
234,40 |
351,60 |
468,80 |
586,00 |
703,20 | |
|
Ne |
кВт |
12,6904 |
27,1312 |
40,6968 |
50,7616 |
54,7 |
49,8864 | |
|
Me |
Н·м |
0,1083 |
0,1157 |
0,1157 |
0,1083 |
0,0933 |
0,0709 | |
|
Первая передача |
υ1 |
м/с |
1,40 |
2,80 |
4,20 |
5,60 |
7,00 |
8,40 |
|
PT1 |
кН |
8,1581 |
8,7207 |
8,7207 |
8,1581 |
7,0329 |
5,3450 | |
|
PB1 |
кН |
0,00114 |
0,0046 |
0,0103 |
0,0183 |
0,0286 |
0,0411 | |
|
PC1 |
кН |
8,1570 |
8,7162 |
8,7105 |
8,1398 |
7,0043 |
5,3039 | |
|
D1 |
- |
0,6136 |
0,6557 |
0,6553 |
0,6124 |
0,5269 |
0,3990 | |
|
j1 |
м/с2 |
2,4861 |
2,6623 |
2,6605 |
2,4807 |
2,1230 |
1,5872 | |
|
1/j1 |
с2/м |
0,4022 |
0,3756 |
0,3759 |
0,4031 |
0,4710 |
0,6300 | |
|
Вторая передача |
υ2 |
м/с |
2,34 |
4,67 |
7,01 |
9,34 |
11,68 |
14,01 |
|
PT2 |
кН |
4,8908 |
5,2281 |
5,2281 |
4,8908 |
4,2162 |
3,2043 | |
|
PB2 |
кН |
0,0032 |
0,0127 |
0,0286 |
0,0509 |
0,0795 |
0,1144 | |
|
PC2 |
кН |
4,8876 |
5,2154 |
5,1995 |
4,8399 |
4,1367 |
3,0899 | |
|
D2 |
- |
0,3677 |
0,3924 |
0,3912 |
0,3641 |
0,3112 |
0,2325 | |
|
j2 |
м/с2 |
2,2521 |
2,4119 |
2,4041 |
2,2289 |
1,8862 |
1,3761 | |
|
1/j2 |
с2/м |
0,4440 |
0,4146 |
0,4160 |
0,4487 |
0,5302 |
0,7267 | |
|
Третья передача |
υ3 |
м/с |
3,90 |
7,79 |
11,69 |
15,58 |
19,48 |
23,37 |
|
PT3 |
кН |
2,9320 |
3,1342 |
3,1342 |
2,9320 |
2,5276 |
1,9210 | |
|
PB3 |
кН |
0,0088 |
0,0354 |
0,0796 |
0,1415 |
0,2211 |
0,3183 | |
|
PC3 |
кН |
2,9232 |
3,0989 |
3,0546 |
2,7905 |
2,3065 |
1,6026 | |
|
D3 |
- |
0,2199 |
0,2331 |
0,2298 |
0,2099 |
0,1735 |
0,1206 | |
|
j3 |
м/с2 |
1,6115 |
1,7181 |
1,6912 |
1,5311 |
1,2376 |
0,8107 | |
Продолжение таблицы 2.1
|
|
1/j3 |
с2/м |
0,6205 |
0,5821 |
0,5913 |
0,6531 |
0,8080 |
1,2335 |
|
Четвертая передача |
υ4 |
м/с |
6,50 |
13,00 |
19,49 |
25,99 |
32,49 |
38,99 |
|
PT4 |
кН |
1,7577 |
1,8790 |
1,8790 |
1,7577 |
1,5153 |
1,1516 | |
|
PB4 |
кН |
0,0246 |
0,0984 |
0,2214 |
0,3937 |
0,6151 |
0,8858 | |
|
PC4 |
кН |
1,7331 |
1,7805 |
1,6575 |
1,3641 |
0,9002 |
0,2659 | |
|
D4 |
- |
0,1304 |
0,1340 |
0,1247 |
0,1026 |
0,0677 |
0,0200 | |
|
j4 |
м/с2 |
0,9756 |
1,0071 |
0,9253 |
0,7302 |
0,4217 |
0,0000 | |
|
1/j4 |
с2/м |
1,0251 |
0,9930 |
1,0807 |
1,3695 |
2,3711 |
#### |
По полученным значениям строим график зависимости кинематической скорости автомобиля от угловой скорости коленчатого вала двигателя (рис.2.1).
Рисунок 2.1 – График кинематической скорости автомобиля
2.2 Тяговая характеристика автомобиля
Касательная сила тяги на ведущих колесах автомобиля определяется выражением
. (2.2)
Для движения автомобиля на первой передаче при скорости вращения коленчатого вала двигателя определяем значение касательной силы тяги на ведущих колесах
.
Для остальных значений угловой скорости вращения коленчатого вала двигателя и высших передач значения касательной силы тяги на ведущих колесах автомобиля рассчитываем аналогично, и результаты сводим в таблицу 2.1.
Сила сопротивления воздуха при движении автомобиля определяется выражением
. (2.3)
Для движения автомобиля со скоростью 
сила сопротивления воздуха равна
.
Для остальных значений угловой скорости вращения коленчатого вала двигателя и высших передач значения силы сопротивления воздуха рассчитываем аналогично, и результаты сводим в таблицу 2.1.
Свободная сила тяги автомобиля определяется выражением
. (2.4)
Для соответствующих значений касательной силы тяги на ведущих колесах автомобиля и силы сопротивления воздуха определяем свободную силу тяги
.
Для остальных значений угловой скорости вращения коленчатого вала двигателя и высших передач значения свободной силы тяги рассчитываем аналогично, и результаты сводим в таблицу 2.1. По полученным значениям строим тяговую характеристику автомобиля (рисунок 2.2).
Рисунок 2.2 – Тяговая характеристика автомобиля
2.3 Динамическая характеристика автомобиля
Динамический фактор автомобиля определяется выражением
. (2.5)
Для соответствующего значения свободной силы тяги определяем значение динамического фактора автомобиля
.
Для остальных значений угловой скорости вращения коленчатого вала двигателя и высших передач значения динамического фактора автомобиля рассчитываем аналогично, и результаты сводим в таблицу 2.1. По полученным значениям строим динамическую характеристику автомобиля (рис.2.3).
Рисунок 2.3 – Динамическая характеристика автомобиля
2.4 Характеристики разгона автомобиля
2.4.1 Ускорение автомобиля
Ускорение автомобиля во время разгона определяется выражением
, 
(2.6)
где δi – коэффициент учета вращающихся масс
, (2.7)
где 
для одиночных автомобилей при номинальной мощности. Принимаем 
и 
.
Следовательно, коэффициент учета вращающихся масс для первой передачи равен
;
для второй передачи
;
для третьей передачи
;
для четвертой передачи
;
Следовательно, для движения автомобиля на первой передаче при угловой скорости вращения коленчатого вала двигателя 
ускорение автомобиля равно
.
Для остальных значений угловой скорости вращения коленчатого вала двигателя и высших передач значения ускорения автомобиля рассчитываем аналогично, и результаты сводим в таблицу 2.1. По полученным значениям строим график ускорений автомобиля (рисунок 2.4).
Рисунок 2.4 – График ускорений автомобиля
2.4.2 Время разгона автомобиля
Из выражения (2.6) находим
. (2.7)
Интегрируя, находим время разгона автомобиля
. (2.8)
Вычисление времени разгона по выражению (2.8) осуществляем с использованием графика обратных ускорений, для построения которого по данным ускорений ji в таблице 2.1 вычислим обратные ускорения 1/ji до скорости 0,9υmax . Данные вычисления обратных ускорений сводим в таблицу 2.1 и строим график обратных ускорений (рисунок 2.5).
Рисунок 2.5 – График обратных ускорений автомобиля
Площадь на графике обратных ускорений, ограниченная сверху кривыми 1/ji, осью скоростей снизу и прямыми υ =υ0 и υ =0,9υmax, согласно выражению (2.8), представляет собой время разгона автомобиля от скорости υ0 до скорости 0,9υmax. Для его определения весь диапазон скорости разбиваем на шесть интервалов.
Считая, что в каждом интервале скорости разгон автомобиля происходит с обратным ускорением, определенным выражением
, 
(2.9)
то, следовательно, время разгона автомобиля от скорости υ0 до скорости 0,9υmax рассчитываем по выражению
, 
(2.10)
Для соответствующих значений ускорений ji-1 и ji получаем среднее обратное ускорение равно
и время разгона в интервале
.
Для остальных интервалов разгона автомобиля среднее обратное ускорение в интервале и время разгона автомобиля в интервале вычисляем аналогично, и результаты вычислений сводим в таблицу 2.2.
Полное время разгона автомобиля от скорости υ0 до скорости 0,9υmax определяется выражением
. (2.11)
2.4.3 Путь разгона автомобиля
Скорость движения автомобиля определяется выражением
, (2.12)
откуда
. (2.13)
Интегрируя, получаем
. (2.14)
Считая, что в каждом интервале времени разгона, соответствующим интервалам скорости, движение автомобиля происходит со средней скоростью, определенной по формуле
, (2.15)
путь его разгона в интервале равен
. (2.16)
Таблица 2.2 – Результаты расчета времени и пути разгона автомобиля.
|
Номер интервала разгона |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 | ||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
Скорость в начале интервала |
υi-1 |
м/с |
1,4 |
4,2 |
8,4 |
12,5 |
23,4 |
|
Скорость в конце интервала |
υi |
м/с |
4,2 |
8,4 |
12,5 |
23,4 |
35,1 |
|
Обратное ускорение в начале интервала |
1/ji-1 |
с2/м |
0,4 |
0,38 |
0,43 |
0,62 |
1,2 |
|
Обратное ускорение в конце интервала |
1/ji |
с2/м |
0,38 |
0,63 |
0,6 |
1,23 |
2,7 |
|
Среднее обратное ускорение |
1/ji ср |
с2/м |
0,39 |
0,51 |
0,52 |
0,93 |
1,95 |
|
Время разгона в интервале |
t |
с |
1,34 |
2,14 |
2,2 |
8,74 |
22,82 |
|
Полное время разгона |
T |
с |
1,34 |
3,48 |
6,73 |
15,47 |
38,29 |
|
Средняя скорость в интервале |
υi ср |
м/с |
2,8 |
6,3 |
10,5 |
18 |
29,25 |
|
Путь разгона в интервале |
Sj |
м |
3,8 |
13,5 |
36,4 |
163,4 |
667,5 |
|
Полный путь разгона |
S |
м |
3,8 |
17,3 |
53,7 |
217,1 |
884,6 |
Для первого интервала средняя скорость движения автомобиля равна
,
а путь разгона автомобиля равен
.
Для остальных интервалов разгона автомобиля среднюю скорость движения в интервале и путь разгона автомобиля в интервале вычисляем аналогично, и результаты вычислений сводим в таблицу 2.2.
По данным таблицы 2.2 строим график времени и пути разгона автомобиля (рисунок 2.6).
Рисунок 2.6 – График времени и пути разгона автомобиля
3 Топливно-экономический расчет автомобиля
Топливно-экономическая характеристика представляет зависимость путевого расхода топлива от скорости движения автомобиля при различных коэффициентах дорожного сопротивления.
При установившемся движении путевой расход топлива определяется выражением
, 
, (3.1)
где ge – удельный расход топлива, г/(кВт·ч);
NЗ – мощность, затрачиваемая на движение автомобиля, кВт;
ρ – плотность топлива.
Расчет топливно-экономической характеристики осуществляется с использованием данных расчета тягово-динамических характеристик автомобиля.
3.1 Расчет баланса и степени использования мощности
Расчет баланса мощности автомобиля выполняется на высшей передаче при двух значениях коэффициента дорожного сопротивления. Для этого при расчетных значениях угловой скорости коленчатого вала двигателя принятых в тягово-динамическом расчете и соответствующих им значениях скорости автомобиля вычисляются мощность, подводимая к ведущим колесам автомобиля; мощность, необходимая для преодоления дорожного сопротивления и мощность, необходимая для преодоления сопротивления воздуха.
Мощность, подводимая к ведущим колесам автомобиля, определяется выражением
, . (3.2)
Для угловой скорости коленчатого вала двигателя и соответствующему ей значению эффективной мощности находим значение мощности, подводимой к ведущим колесам
.
Мощность, необходимая для преодоления сопротивления воздуха, определяется выражением
, . (3.3)
Для угловой скорости коленчатого вала двигателя 
и соответствующему ей значению силы сопротивления воздуха находим значение мощности, идущей на преодоление сопротивления воздуха
.
Мощность, необходимая для преодоления дорожного сопротивления, определяется выражением
, . (3.4)
Расчет мощности, необходимой для преодоления дорожного сопротивления выполним для двух значений коэффициента дорожного сопротивления:
и
.
Для скорости движения автомобиля υ = 6,5 м/с и коэффициента дорожного сопротивления ψ = 0,02 мощность, необходимая для преодоления дорожного сопротивления равна
.
Мощность, затрачиваемая на движение автомобиля
, . (3.5)
Для соответствующих значений мощностей, затрачиваемых на преодоление сопротивления воздуха и дорожного сопротивления, мощность, затрачиваемая на движение автомобиля равна
.
Для остальных значений скорости вращения коленчатого вала двигателя (скорости движения автомобиля) значения мощности, подводимой к ведущим колесам автомобиля; мощностей, идущих на преодоление сопротивления воздуха и дорожного сопротивления, а так же мощности, затрачиваемой на движение автомобиля, находим аналогично, результат вычислений сводим в таблицу 3.1 и строим графики мощностного баланса автомобиля (рисунок 3.1)
Степень использования мощности определяется выражением
. (3.6)
Для соответствующих значений мощностей, затраченной на движение автомобиля и подводимой к ведущим колесам определяем степень использования мощности
.
Степень использования угловой скорости коленчатого вала двигателя определяется выражением
. (3.7)
Для скорости вращения коленчатого вала двигателя 
степень использования угловой скорости коленчатого вала двигателя равна
.
Для остальных значений угловой скорости вращения коленчатого вала двигателя значения степеней использования мощности и угловой скорости коленчатого вала двигателя находим аналогично, и результаты вычислений сводим в таблицу 3.1.
Таблица 3.1 – Результаты расчета баланса мощности и расхода топлива
|
Параметр |
Размерность |
Значения параметров | ||||||
|
ωе |
с-1 |
117,20 |
234,40 |
351,60 |
468,80 |
586,00 |
703,20 | |
|
υ5 |
м/с |
6,50 |
13,00 |
19,49 |
25,99 |
32,49 |
38,99 | |
|
Ne |
кВт |
12,6904 |
27,1312 |
40,6968 |
50,7616 |
54,7 |
49,8864 | |
|
NT |
кВт |
11,4214 |
24,4181 |
36,6271 |
45,6854 |
49,23 |
44,8978 | |
|
NB |
кВт |
0,1599 |
1,2790 |
4,3166 |
10,2321 |
19,9845 |
34,5332 | |
|
ψ=ψV=0.02 |
ND |
кВт |
1,7274 |
3,4549 |
5,1823 |
6,9097 |
8,6372 |
10,3646 |
|
NЗ |
кВт |
1,8873 |
4,7339 |
9,4989 |
17,1418 |
28,6216 |
44,8978 | |
|
И |
- |
0,1652 |
0,1939 |
0,2593 |
0,3752 |
0,5814 |
1,0000 | |
|
КИ |
- |
2,1466 |
1,9964 |
1,6968 |
1,3031 |
0,9521 |
1,0000 | |
|
Е |
- |
0,2 |
0,4 |
0,6 |
0,8 |
1 |
1,2 | |
|
КЕ |
- |
1,0893 |
0,9954 |
0,9570 |
0,9623 |
1,0000 |
1,0585 | |
|
ge |
г/(кВт·ч) |
454,566 |
386,328 |
315,663 |
243,784 |
185,092 |
205,769 | |
|
Qs |
л/100км |
5,5822 |
5,9499 |
6,5035 |
6,7978 |
6,8942 |
10,0189 | |
|
ψ=ψV+0.005= 0.025 |
ND |
кВт |
2,1593 |
4,3186 |
6,4779 |
8,6372 |
10,7964 |
12,9557 |
|
NЗ |
кВт |
2,3192 |
5,5976 |
10,7945 |
18,8692 |
30,7809 |
47,4889 | |
|
И |
- |
0,2031 |
0,2292 |
0,2947 |
0,4130 |
0,6252 |
1,0577 | |
|
КИ |
- |
1,9507 |
1,8271 |
1,5590 |
1,2084 |
0,9224 |
1,0269 | |
|
Е |
- |
0,2 |
0,4 |
0,6 |
0,8 |
1 |
1,2 | |
|
КЕ |
- |
1,0893 |
0,9954 |
0,9570 |
0,9623 |
1,0000 |
1,0585 | |
|
ge |
г/(кВт·ч) |
413,074 |
353,575 |
290,035 |
226,055 |
179,316 |
211,299 | |
|
Qs |
л/100км |
6,2335 |
6,4390 |
6,7905 |
6,9387 |
7,1829 |
10,8820 | |
Рисунок 3.1 – График мощностного баланса автомобиля на высшей передаче
3.2 Расчет расходов топлив
Удельный расход топлива определяется выражением
, 
, (3.8)
где geN – удельный расход топлива при максимальной мощности, г/(кВт·ч), принимаемый на 5…10% больше минимального удельного расхода;
КИ – коэффициент, учитывающий изменение удельного расхода топлива в зависимости от степени использования мощности, определяемый по формуле
; (3.9)
КЕ – коэффициент, учитывающий изменение удельного расхода топлива в зависимости от степени использования угловой скорости коленчатого вала двигателя, определяемый по формуле
. (3.10)
Для соответствующих значений степени использования мощности и степени использования угловой скорости коленчатого вала двигателя находим значение коэффициентов: 
;
,
а также соответствующий удельный расход топлива
.
Остальные значения удельного расхода топлива находим аналогично и результаты вычислений сводим в таблицу 3.1.
По выражению (3.1) рассчитываем путевой расход топлива
.
Остальные значения путевого расхода топлива при различных скоростях движения находим аналогично, результат вычислений сводим в таблицу 3.1, а также строим топливно-экономическую характеристику автомобиля (рисунок 3.2).
Рисунок 3.2 – Топливно-экономическая характеристика автомобиля
4 Описание конструкции тормозной системы
Тормозная система автомобиля ВАЗ-2101 по своему назначению и выполняемым функциям разделяется на рабочую, запасную и стояночную. Рабочая тормозная система обеспечивает регулирование скорости автомобиля и его остановку с необходимой эффективностью, запасная остановку автомобиля с необходимой эффективностью при выходе из строя рабочей тормозной системы, а стояночная служит для удержания стоящего автомобиля. Ее можно использовать и как аварийную при выходе из строя рабочей или запасной тормозных систем. Рабочая тормозная система имеет двухконтурный раздельный гидравлический привод на тормозные механизмы передних и задних колес, что значительно повышает безопасность движения автомобиля. При отказе одного из контуров другой используется в качестве запасной тормозной системы, т. е. она является частью рабочей тормозной системы.
Тормозные механизмы колес смонтированы непосредственно в колесах автомобиля. Они предназначены для создания сопротивления движению автомобиля. Тормозной механизм переднего колеса дисковый. Он состоит из суппорта 5 в сборе с рабочими цилиндрами, двух тормозных колодок, пальцев крепления колодок и трубопроводов. Суппорт отлит из высокопрочного чугуна. Он крепится к фланцу поворотного кулака вместе с защитным кожухом и поворотным рычагом. В суппорте выполнены радиусный паз для размещения тормозного диска и два поперечных паза, в которых расположены тормозные колодки. В приливах суппорта имеются два окна с направляющими пазами, в которых установлены два противолежащих колесных цилиндра. Точное расположение цилиндров относительно суппорта обеспечивается пружинными фиксаторами. При установке цилиндра в паз суппорта фиксатор под действием пружины заходит в специальный боковой паз суппорта. Корпус рабочего цилиндра отлит из алюминиевого сплава. В цилиндре расположен стальной полый поршень, уплотненный резиновым кольцом. Оно расположено в канавке цилиндра и служит не только для уплотнения зазора, но и для возврата поршня в исходное положение при растормаживании. Полость цилиндра защищена от загрязнения резиновым колпачком, наружная кромка которого удерживается на буртике цилиндра, а внутренняя кромка охватывает посадочный поясок поршня. Рабочие полости цилиндров соединены между собой трубкой. Во внешний цилиндр ввернут штуцер для прокачки привода передних тормозов, во внутренний - штуцер для подвода жидкости. Поршни упираются в тормозные колодки, на которые наклеены фрикционные накладки. Колодки установлены на направляющих пальцах, которые удерживаются от осевого смещения шплинтами, а чтобы не было вибраций колодок на пальцах, применяются пружины, прижимающие колодки к пальцам. Под головки пальцев установлены пружины. При торможении поршни под давлением жидкости выдвигаются из колесных цилиндров и увлекают за собой уплотнительные кольца, которые при этом скручиваются. При растормаживании, когда давление в приводе падает, поршни за счет упругой деформации колец вдвигаются обратно в цилиндры. При этом накладки тормозных колодок будут находиться в легком соприкосновении с тормозным диском. При износе накладок, когда зазор в тормозном механизме увеличивается, в приводе создается большее давление жидкости, чтобы создать тормозной момент. Под действием давления жидкости поршни проскальзывают относительно колец и занимают новое положение в цилиндрах, которое обеспечивает оптимальный зазор между диском и колодками.
1 - диск тормоза; 2 - защитный кожух; 3 - штуцер для прокачки привода тормозного механизма; 4 - соединительная трубка цилиндров; 5 – шплинт; 6 - фиксатор цилиндра; 7 - палец крепления колодок тормоза; 8 - уплотнительное кольцо поршня; 9 – поршень; 10 - защитный колпачок поршня; 11 - фрикционная накладка колодки; 12 - пружины пальцев крепления колодок; 13 - колесный цилиндр; 14 - прижимная пружина колодки; 15 - тормозные колодки; 16 - суппорт тормозного механизма.
Рисунок 4.1 - Тормозной механизм переднего колеса.
5 Функциональный и прочностной расчеты тормозов
Функциональное назначение любого тормозного устройства – создавать силы трения, причем, как можно большие. Оценка любого механизма, и в том числе тормозного, производиться по его функциональным и прочностным возможностям.
Функциональными возможностями тормоза характеризуется его способность развивать момент трения, величина которого в основном зависит от коэффициента трения фрикционной пары, геометрических размеров и приводных усилий.
Под функциональным расчетом тормоза понимается определение тормозного момента и других параметров, обеспечивающих его работу.
Рисунок 5.1 – К расчету момента трения.
Определим максимально возможный момент трения переднего тормоза, исходя из условия полного использования сцепления с дорогой:
Где φ – коэффициент сцепления шин с дорогой, z – радиус качения колеса, m – масса машины, g – ускорение свободного падения, b – расстояние от передней оси до центра масс машины, h – высота центра масс машины, L – база машины, n – число колес с тормозами.
Из расчетов вытекает, что тормоза машины должны развивать момент трения близкий рассчитанной величине: М = 1175 Н.
Принимаем максимальное удельное давление, действующее на накладку равным: Рс = 2500 кН.
Найдем усилие, с которым накладка прижимается к диску в рассчитываемом переднем однодисковом тормозе, имеющем следующие данные: диаметр поршня гидроцилиндра d = 0,048 м; давление в гидроцилиндре q = 7845 кН/м2 = 7,845 МПа; коэффициент трения µ = 0,4.
Тогда площадь одной накладки будет равна
Исходя из известных параметров: площадь одной накладки S = 0,00568 м2; внутренний радиус поверхности трения r =0, 07725 м; наружный радиус поверхности трения R = 0,12425 м; найдем угол α (рисунок 5.2).
Рисунок 5.2 – К расчету дискового тормоза.
,
где 
- средний радиус трения.
Находим момент трения, развиваемый рассчитываемым передним однодисковым тормозом равным
Расчет пальцев крепления колодок тормоза.
Рассчитаем пальцы крепления колодок тормоза по напряжениям среза.
Допускаемые напряжения среза [τ] = 80 Н·мм2.
Напряжения среза в поперечном сечении пальцев равны:
, где
М – тормозной момент;
D – диаметр, на котором лежат пальцы крепления колодок;
S – площадь поперечного сечения пальца.
S = π*r2,
где r – радиус пальца.
Учитывая, что количество пальцев n равно 4, получим:
Так как τ < [τ], условие прочности выполняется.
6 Техническая характеристика автомобиля
Таблица 6.1 – Техническая характеристика автомобиля
|
Параметр |
Значение |
|
Полная масса автомобиля, кг |
1355 |
|
Собственная масса, кг |
955 |
|
Длина автомобиля, м |
4,073 |
|
Колея передних колес, м |
1,349 |
|
Высота, м |
1,44 |
|
Номинальная мощность двигателя, кВт |
54,7 |
|
Номинальная угловая скорость вращения коленчатого вала, рад/с |
586 |
|
Максимальный крутящий момент, Нм |
116 |
|
Рабочий объем цилиндров двигателя, см3 |
1200 |
|
Колесная формула |
4x2 |
|
Размер шин |
155-330 |
|
Передаточные числа коробки передач:
|
4,64
2,78 1,67
1 |
|
Передаточное число главной передачи |
5,1 |
|
Максимальная скорость движения автомобиля, км/ч |
140 |
|
Контрольный расход топлива при 60 км/ч, л/100 км |
8 |
Заключение
В результате проделанного курсового проекта был выполнен расчет автомобиля с разработкой передних колесных тормозов. В качестве прототипа был выбран автомобиль ВАЗ-2101.
Курсовой проект состоит из пояснительной записки (ПЗ) и графической части (ГЧ). Пояснительная записка в краткой форме излагает и раскрывает тему курсовго проекта, содержит расчет тягово-динамических характеристик автомобиля. Куда входят внешняя скоростная характеристика, расчет передаточных чисел трансмиссии и кинематической скорости автомобиля по передачам, а также характеристики динамики разгона автомобиля. Также был произведен расчет топливно-экономической характеристики автомобиля: расчет баланса и степени использования мощности, расчет расходов топлива. Во второй части курсового проекта были разработаны передние тормоза. Также была описана конструкция и принцип действия тормозов, составлена техническая характеристика автомобиля.
Графическая часть состоит из 2-х листов формата А1 и одного листа формата А2, включает: графическое отражение тягово-динамического и топливно-экономического расчетов; сборочный чертеж разработанного переднего тормозного механизма а также рабочие чертежи тормозного диска и фрикционной накладки.
Список литературы
1 Михайловский Е.В., К.Б.Серебряков, Е.Я.Тур. Устройство автомобиля. – 5-е изд., перераб. и доп.. – М.: Машиностроение, 1985. – 352 с., ил.
2 Автомобили. Конструкция, нагрузочные режимы, рабочие процессы, прочность агрегатов автомобиля/Н.А.Бухарин, В.С.Прозоров, М.М.Щукин; Под ред. Н.А.Бухарина. – Л.: Машиностроение, 1973. – 504 с.
3 Анохин В.И. Отечественные автомобили. – М.: Машиностроение, 1977.–592с.
4 Краткий автомобильный справочник НИИАТ. - М.:Транспорт,1983. - 224 с.
5 Шасси автомобиля. Атлас.
Смотрите также: