Курсовая работа (т): Тяговый расчет автомобиля

На основе полученных в ходе расчёта данных строятся графики: тяговый баланс, динамическая характеристика, ускорения и обратные ускорения автомобиля.

Время и путь разгона автомобиля определяем графоаналитическим способом. Для этого разбиваем кривую обратных ускорений на шесть интервалов и считаем, что в каждом из них автомобиль разгоняется с постоянным ускорением. Заменяя точное значение площади под кривой обратных ускорений, в каждом интервале , на значение площади прямоугольника со сторонами и переходим к приближенному интегрированию:

;

Таким образом, значения времени разгона автомобиля в заданных точках интервала будут определяться:

;

;

Путь разгона рассчитываем всё тем же методом по формуле:

;

Значения пути разгона автомобиля в заданных точках интервала будут определяться:

;

;

Полученные результаты сводим в таблицу 2.7 и представляем в виде графика времени и пути разгона (Приложение 2).

Таблица 2.7 Время и путь разгона автомобиля

Мощность, приходящая на колёса автомобиля, определяется с учётом потерь в трансмиссии:

;

Мощность, затрачиваемая на преодоление сил сопротивления движению автомобиля, приведённая к маховику, рассчитывается для высшей передачи:

;

Результаты расчёта сводим в таблицу 2.9 и на их основании строим график мощностного баланса автомобиля.

Таблица 2.8 Значения мощностей автомобиля

Значения мощностей автомобиля на каждой передаче: Таблица 2.9

Производим расчёт топливно-экономической характеристики автомобиля.

Расход топлива определяем по формуле:

где - коэффициент, учитывающий изменение удельного эффективного расхода топлива в зависимости от .

Определяется по графику в зависимости от отношения .

, ;

 - коэффициент, учитывающий изменение удельного эффективного расхода топлива в зависимости от степени использования мощности двигателя . Определяется графически.

Степень использования мощности двигателя рассчитываем для высшей передачи:

, ;

 - минимальный удельный эффективный расход топлива, для карбюраторного двигателя ;

 - плотность топлива, для бензина .

;

Результаты расчёта сводим в таблицу 2.8 и на их основании строим график топливно-экономической характеристики (Приложение 2).

Расход топлива при разгоне автомобиля на высшей передаче Таблица 2.10

3. Расчет тормозной системы

.1. Исходные данные.

Полная масса ma= 1420 кг;

Снаряженная масса ma1= 1045 кг;

Распределение массы по осям:

Полная: m1= 852 кг;= 568 кг;

Колесная база: L= 2180 мм;

Статический радиус колеса: rст= 270 мм;

Высота центра тяжести: hq= 520 мм.

.2 Расчет переднего тормозного механизма

Исходные данные:

Диаметр поршня dп= 40 мм

Диаметр диска D= 239 мм

Средний радиус поверхности трения Rср= 87 мм

Тормозной момент:

=m∙P∙i∙Rср,

где: m= 0.40 - коэффициент трения между накладкой и колодкой;= 2 - число пар трения;- усилие развиваемое поршнем;

= P1∙S1

где: P1 - давление в цилиндре переднего тормоза, кг/см2;- площадь поршня переднего тормоза,= p*dп2/4 = 3,14*(4,0)2/4= 12,6 см2.=0,4*12,6*P1*2*8,7=88*P1

Рис. 3.1 Механизм переднего тормоза

.3 Расчет заднего тормозного механизма

Диаметр барабана: Dб= 180 мм

Диаметр колесного цилиндра: Dц= 19 мм

Угол охвата колодки: b=1080

a0= 330= 70 мм, h2= 70 мм.

Рис.3.2 Механизм заднего тормоза

Для ведущей колодки:

xп=b+a0-900+j,

где: j - угол трения, j= arctg m;

m= 0,35 - коэффициент трения накладок;

j= arctg 0,35= 19,30;

xп=1080+330-900+190=700,

что соответствует

r/rб=1,107

Где r - условный радиус действия касательных сил,б - радиус барабана, rб= 90 мм,

Радиус трения

= r*Mред

где: Mред= M/Ö1+M=0,35/Ö1+0,35= 0,301= rб*1,107*Mред= 90*1,107*0,301=30 мм

Находим тормозной момент колодки:

т.п= Q*rt*((h1+h2)/(h2-rt))= Q*3*((7+7)/(7-3))= 11*Q кг*см,

где: Q - усилие, развиваемое поршнем тормозного цилиндра, кг.

Для ведомой колодки:

xп=b+a0-900-j,

xп=1080+330-900-190=320,

что соответствует r/rб=1,09;

Радиус трения rt= r*Mред;= rб*1,09*Mред= 90*1,09*0,301=2,953 мм.

Тормозной момент колодки:

т.з= Q*rt*((h1+h2)/(h2-rt))= Q*2,953*((7+7)/(7-2,953))= 4,2*Q кг*см,

Суммарный тормозной момент заднего тормозного механизма:

т2= Mт.п+ Mт.з=(11+4,2)*Q= 15,2*Q кг*см,

где: Q - усилие, развиваемое поршнем колесного цилиндра,

=S*P2

где: S - площадь поршня колесного цилиндра,= p*rп2=3,14*(1,9/2)2=2,9 см2- давление в цилиндре заднего тормоза, кг/смс2

Мт2= 15,2*2,9*P2= 44,1*P2 кг*см.

Тормозной момент заднего тормозного механизма с учетом действия стяжных пружин:

т= 44,1(P2-5.5) кг*см,

где: 5,5 - давление, необходимое для уравновешивания действия стяжных пружин.

3.4 Оптимальное соотношение между давлением в передних и задних тормозах с учетом перераспределения массы при торможении

Рис. 3.3 Схема сил действующих на автомобиль при торможении

Давление в тормозных цилиндрах передних и задних колес при полном использовании сцепления шин с дорогой:

=(ma*rк/2L*K1)[b*(a/q)+ (a/q)2*hq], кг/см2=(ma*rк/2L*K2)[с*(a/q)- (a/q)2*hq]+5,5, кг/см2,

где: K1 и K2 - характеристика передних и задних тормозных механизмов.=88, K2=44,1и с - координаты центра тяжести по горизонтали;- замедление автомобиля в м/с2.

Число 5,5 учитывает влияние стяжных пружин колодок.=(1420*27/2*218*88)[96,5*(a/9,81)+ (a/9,81)2*52], кг/см2=(1420*27/2*218*44.1)[121,5*(a/9,81)- (a/9,81)2*52]+5,5 , кг/см2=0,99*(9,83*a+0,54*a2), кг/см2=1,99*(12,4*a+0,54*a2)+5,5 , кг/см2=9,73*a+0,53*a2, кг/см2=24,6*a+1,07*a2+5,5 , кг/см2

Находим данные давлений при замедлении от 1 до 9 м/с2 и заносим в таблицу и строим график.

Координаты центра тяжести при полной нагрузке:= L*m1/ma=2180*852/1420=1308 мм= L - b= 2180-1308=872 мм

= 60 кг/см2, a=14о tga=0,25

3.5 Расчет вакуумного усилителя

Вакуумный усилитель автомобилей ВАЗ: 1, 16 - пружины; 2, 11 - болты; 3 - цилиндр; 4, 5 - наконечники; 6, 12 - клапаны; 7, 18 - корпусы; 8 - шток; 9 - крышка; 10 - поршень; 13 - чехол; 14 -толкатель; 15 - фильтр; 17-буфер; 19-диафрагма; I, II- полости; III, IV - каналы; Sq=182см2 - эффективная площадь диафрагмы вакуумного усилителя; dт=17,6 мм - диаметр поршня толкателя; Sт=2,43 см2 - площадь поршня толкателя; dшт=25,3 мм - диаметр поршня штока; Sшт=5,01 см2 - площадь поршня штока; Рпр=13 кг - усилие возвратной пружины; Pв.max= 0,5 кг/см2 - разряжение в камере усилителя, соединенной с впускным коллектором двигателя; Pвак - величина разряжения в камере усилителя, соединенной с атмосферой;  Pпед - усилие на педали тормоза; iпед= 6 - передаточное число педали тормоза; dГТЦ = 19 мм - диаметр поршня главного тормозного цилиндра; SГТЦ = p*(1,9)2/4 = 2,84 см2 - площадь поршня главного тормозного цилиндра; P - давление в главном тормозном цилиндре

Уравнение равновесия для случая 0<Рвак<Рв.max*Sгтц*Sт= Pпед*iпед*Sшт*2,84*2,43= Pпед*6*5,01пед= 0,23*Р

Точка перегиба Р = f(Pпед), уравнение равновесия Рвак= Рв. max

*Pвак- Рпр)* Sшт=(Sшт- Sт)*Р*SГТЦ

(182*0,5-13)*5,01=(5,01-2,43)*P*2,84

Р= 57 кг/см2

После точки перегиба графика:

*Sгтц= Pпед*iпед+ Рв. max* Sq* Рпр*2,84= Pпед*6+0,5*182*13пед= 0,47*P -13

.6 Усилие на педали тормоза

Давление в ГТЦ с учетом недоиспользования задних тормозов.

До точки включения регулятора: P1 =P2 =P,

=(ma*(a/q)*(rк/2)+К2*5,5)/(К1+К2),

После точки включения регулятора:

=P; P2= A+(P1-A)*0,2=(ma*(a/q)*(rк/2)-К2*(0,75*A-5,5))/(К1+0.25*К2), где

,25 - статическая характеристика регулятора давления,

А= 60кг/см2 - давление в момент включения регулятора при полной нагрузке.

Подставляя известные величины получаем:

До точки включения регулятора=(1420*(a/9,81)*(27/2)+44,1*5,5)/(88+44,1)= 14а+2;

После точки включения регулятора:=(1420*(a/9,81)*(27/2)-44,1*(0,75*5,5-5,5))/(88+0.25*44,1)= 20а-1

Решая уравнения при замедлении от 1 до 9 м/с2 получаем результаты.

3.7 Расчет ручного тормоза

Привод стояночной тормозной системы: 1 - кнопка фиксации рычага; 2 рычаг привода стояночного тормоза; 3 - защитный чехол; 4 - тяга; 5 - уравнитель троса; 6 - регулировочная гайка; 7 - контргайка; 8 - трос; 9 - оболочка троса

По ОСТ 37.001.016-70 автомобиль должен удерживаться на уклоне 25о при приложении к рычагу ручного тормоза усилия не более 40 кг.

Тормозная сила, удерживающая автомобиль на уклоне:

Рт=ma* sin a= 1420*sin 14о2I= 343 кг,

где a - величина уклона.

Тормозной момент на одном колесе:

= PT*rст/2=343*27/2=4630,5 кг*см,

где rст - статический радиус колеса.

Определение силового передаточного числа.

Передаточное число на рычаге:= 240/35,5=6,8

Передаточное число на уравнителе:у= P3/P2= 0,5

Передаточное число на тормозе:

где P4=P3*112/20= 5,6*P3;= P3*(112-20)/20= 4,6*P3;

Полное передаточное число привода:п= ip* iу* iт =6,8*0,5*10,2=34,7

Усилие на рычаге привода:

= (P4+P5)/iп*h,

где h - КПД привода, h= 0,85

Характеристика барабанного тормоза:

Т2= (P6-Pпр)*21,51,

где Pпр= 22 кг - усилие стяжных пружин, приведенных к оси тормозного цилиндра.=(MТ2+Pпр*21,51)/21,51= (3071,2+22*21,51)/21,51=165 кг=P6*140/126= 183,3 кг;=P6*140/106= 217,9 кг;= (P4+P5)/iп*h= (183,3+217,9)/34,7*0,85= 13,6 кг

,6 кг< 40 кг

3.8 Ход педали

Ход педали зависит от числа тормозных механизмов и общего передаточного числа тормозного привода. Для двухосного автомобиля ход педали рассчитывается по формуле:

=2 ∙(0.5+0.5)+2)(0.4+0.4) ∙5∙1.06/= 41мм (45 мм)

Заключение

тормоз скоростной тяговый автомобиль

В данном курсовом проекте мною был произведен тяговый расчет автомобиля второго класса и расчет тормозной системы.

Тяговый расчет включает в себя: расчет тягового, мощностного баланса, динамической характеристики, ускорения при разгоне, времени и пути разгона, топливной экономичности автомобиля. Все эти характеристики автомобиля построены в виде графиков.

В расчете тормозной системы я определил основные параметры и рассчитал детали тормозной системы, в который входили: расчет переднего тормозного механизма, расчет заднего тормозного механизма, оптимальное соотношение между давлением в передних и задних тормозах с учетом перераспределения массы при торможении.

Подобранная тормозная система полностью удовлетворяет всем требованиям рассчитанного автомобиля переднеприводной компоновки, а именно возможности эффективного торможения, остановки и стоянки автомобиля.

Литература

1.     Осепчугов В.В., Фрумкин А.К. Автомобиль: Анализ конструкций, элементы расчета.- Машиностроение 1989.-304

.       Вахламов В.К. Автомобили: Конструкция и элементы расчета.- М.: Издательский центр «Академия», 2006.-408с.

.       Расчет тяговой динамики и топливной экономичности автомобиля: Учеб. пособие/Сост. Л.А.Черепанов.- Тольятти: ТолПИ, 2001.-с.40с.