Расчет подвески автомобиля "ЗИЛ-130" (lпер=1350 мм)
Расчет тяговой динамичности двигателя. Выбор основных параметров автомобиля. Анализ конструкции и расчёт подвески. Упругая характеристика подвески. Уход за подвеской и её техническое обслуживание. Построение динамической характеристики автомобиля.
Рубрика | Транспорт |
Вид | курсовая работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 25.03.2012 |
Размер файла | 240,7 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
1
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Расчетно-пояснительная записка к курсовому проекту
Расчет подвески автомобиля «ЗИЛ-130» (lпер=1350 мм)
Содержание
автомобиль подвеска двигатель амортизатор
Введение
1. Расчет тяговой динамичности двигателя
1.1 Выбор основных параметров автомобиля
1.2 Построение внешней скоростной характеристики
1.3 Построение лучевой диаграммы
1.4 Построение силового баланса
1.5 Построение динамической характеристики автомобиля
1.6 Определение ускорения автомобиля
1.7 Построение обратного ускорения
1.8 Определение времени и пути разгона автомобиля
1.9 Построение мощностного баланса
2. Анализ конструкции и расчёт подвески
2.1 Назначение подвески
2.2 Требования к подвеске
2.3 Классификация подвесок
2.4 Материал изготовления основных деталей
2.5 Расчёт задней подвески
2.5.1 Упругая характеристика подвески
2.5.2 Нагрузки на упругий элемент и прогиб
2.5.3 Упругие элементы подвески и их расчёт
2.5.4 Расчёт амортизаторов
2.6 Уход за подвеской и её ТО
2.7 Сравнение результатов расчёта с аналогом
Список используемой литературы
Введение
В автомобильной промышленности на период до 2010 г. произойдут существенные структурные сдвиги производства, связанные с увеличением выпуска экономичных автомобилей с дизельными двигателями, позволяющих значительно сократить расход топлива, а следовательно и затраты на него. Одновременно с ростом производства автомобилей особо большой грузоподъемности (110 и 180 тонн) будут созданы мощности для выпуска грузовых автомобилей малой грузоподъемности- полтонны. В настоящее время проводятся значительные работы по увеличению выпуска и повышению надежности автомобилей, работающих на сжатом и сжиженном газах. Возрастает производство специализированных автомобилей и прицепов для перевозки различных грузов. Предусматривается уменьшить на 15-20% удельную металлоемкость, увеличить ресурс, снизить трудоемкость технического обслуживания автомобилей, повысить все виды безопасности.
Курсовой проект по дисциплине "Конструирование и расчет автомобилей" является творческой работой, целью которой служит приобретение навыков использования знаний, полученных как в самом курсе, так и в ряде профилирующих дисциплин, на которых базируется этот курс. Получение навыков аналитического определения показателей эксплуатационных свойств и конструктивных параметров автомобиля, закрепление навыков четкого изложения и защиты результатов самостоятельной работы, как в рукописных формах, так и при публичном выступлении.
В данном курсовом проекте приведены расчеты тяговой динамичности и элементов передней подвески автомобиля «ЗИЛ-130».
1. Расчет тяговой динамичности двигателя
1.1 Выбор основных параметров автомобиля
В ходе курсового проекта выбирается и рассчитывается ряд основных параметров проектируемого автотранспортного средства и составляется таблица 1, в которой приводиться следующее:
Ga- полная масса автотранспортного средства, кг;
Gп- грузоподъемность, кг;
Gпр- допустимая масса прицепа, кг;
Ne max-максимальная мощность двигателя, кВт;
щN- угловая частота вращения коленчатого вала при максимальной мощности, рад/с;
nN - частота вращения коленчатого вала при максимальной мощности, об/мин
Me max- максимальный крутящий момент двигателя, Н*м;
щм- угловая частота вращения коленчатого вала двигателя при максимальном моменте, рад/с;
nM - частота вращения коленчатого вала при максимальном моменте, об/мин
Va max- максимальная скорость автотранспортного средства, км/ч;
kF- фактор обтекаемости, Н*с2/см2;
зт- КПД трансмиссии;
u0- передаточное число главной передачи;
uk1- передаточное число первой передачи;
uk2- передаточное число второй передачи;
uk3- передаточное число третьей передачи;
uk4- передаточное число четвертой передачи;
uk5- передаточное число пятой передачи.
Таблица 1. Основные параметры автомобиля «ЗИЛ-130»
№ п/п |
Наименование параметров |
Обозначение |
Размерность |
Прототип |
Проектируемый втомобиль |
|
1 |
полная масса автотранспортного средства |
Ga |
кг |
10525 |
10525 |
|
2 |
грузоподъемность |
Gп |
кг |
6000 |
6000 |
|
3 |
Допустимая масса прицепа |
Gпр |
кг |
8000 |
8000 |
|
4 |
максимальная мощность двигателя |
Ne max |
кВт |
110,3 |
110,3 |
|
5 |
угловая частота вращения коленчатого вала двигателя при максимальной мощности |
щн |
рад/с |
335 |
335 |
|
6 |
частота вращения коленчатого вала двигателя при максимальной мощности |
nN |
об/мин |
3200 |
3200 |
|
7 |
максимальный крутящий момент двигателя |
Me max |
Н*м |
402 |
402 |
|
8 |
угловая частота вращения коленчатого вала двигателя при максимальном моменте |
щМ |
рад/с |
209,3 |
209,3 |
|
9 |
частота вращения коленчатого вала двигателя при максимальном моменте |
nM |
об/мин |
2000 |
2000 |
|
8 |
максимальная скорость автотранспортного средства |
Va max |
км/ч |
90 |
93,56 |
|
9 |
фактор обтекаемости |
kF |
Н*с2/м2 |
3,024 |
3,024 |
|
10 |
КПД трансмиссии |
зT |
- |
0,85 |
0,85 |
|
11 |
передаточное число главной передачи |
u0 |
- |
6,32 |
6,32 |
|
12 |
передаточное число первой передачи |
uk1 |
- |
7,44 |
7,44 |
|
13 |
передаточное число второй передачи |
uk2 |
- |
4,10 |
4,10 |
|
14 |
передаточное число третей передачи |
uk3 |
- |
2,29 |
2,29 |
|
15 |
передаточное число четвертой передачи |
uk4 |
- |
1,47 |
1,47 |
|
передаточное число пятой передачи |
uk5 |
- |
1,0 |
1,0 |
1.2 Построение внешней скоростной характеристики
Внешней скоростной характеристикой двигателя называется зависимость эффективной мощности и эффективного крутящего момента от частоты вращения коленчатого вала при полном открытии дроссельной заслонки. [5, стр. 6]
Внешняя скоростная характеристика двигателя имеет следующие характерные точки:
1. щmax - максимальная угловая частота вращения коленчатого вала двигателя;
2. щN- угловая частота вращения коленчатого вала, соответствующая максимальной мощности двигателя: щN=335 рад/с;
Участок характеристики N - max характеризуется повышенными механическими потерями и ухудшенным наполнением цилиндра, поэтому кривая мощности и момента на этом участке падает. Эта часть скоростной характеристики обычно используется только у легковых автомобилей. Внешняя скоростная характеристика карбюраторного двигателя грузового автомобиля имеет отличие, т.к на двигатель устанавливают ограничитель, уменьшающий подачу рабочей смеси при определенной частоте вращения коленчатого вала, обычно ограничитель включается при частоте вращения щmax=(0,85- 1,05)щN; (nN=0.85-1.05 nM).
Внешняя скоростная характеристика автомобиля «ЗИЛ-130» строится до щmax=1,05*щN=352рад/с.
()
3. щM??угловая частота вращения коленчатого вала, соответствующая максимальному крутящему моменту.
4. щmin-минимально устойчивая угловая частота вращения коленчатого вала двигателя колеблется в пределах щmin=40…90 рад/с. Для автомобиля «ЗИЛ-130» щmin=42 рад/с. (400 об/мин)
Эффективная мощность двигателя при движении транспортного средства с установившейся максимальной скоростью определяется по уравнению:
, кВт
где Nemax-потребляемая мощность двигателя, кВт;
Nf - потери мощности на сопротивление качению, кВт;
NW - потери мощности на сопротивление воздуха, кВт;
зт- КПД трансмиссии;
Ra- суммарная, нормальная опорная реакция всех колес транспортного средства;
f - коэффициент сопротивления качению;
Va max - максимальная скорость автомобиля. км/ч;
kF - фактор обтекаемости, Н*с2/м2.
Суммарная, нормальная опорная реакция всех колес транспортного средства определяется по формуле:
Ra=Ga·g, Н
где Ga- полная масса автотранспортного средства (АТС), она определяется как сумма собственной массы Gб снаряженного АТС и массы полезной нагрузки GП (или грузоподъемности). Значение собственной массы АТС и массы полезной нагрузки берутся из технической характеристики прототипа.
Ga= Gб+GП
где g- ускорение свободного падения, м/с2(g=10 м/с2).
Коэффициент обтекаемости K, лобовая площадь F и КПД трансмиссии АТС выбираем ориентируясь на прототип.
K=0,7 Н*с2/м4;
F=B·Hг=1,8·2,4=4,32 м2,
где Hг- габаритная высота автомобиля, м;
B- колея колес автомобиля, м.
Значение КПД трансмиссии зт=0,9.
Коэффициент сопротивления качению f определяется по формуле:
f=f0 +kf1*V2
где f0, kf1- коэффициенты сопротивления качению, относящийся к малым скоростям до 60…80 км/ч. и определяемые экспериментально. Если их величины неизвестны, то можно принять для радиальных шин с поясом из стального корта:
f=0,0135+1,2*V2. fmax=0.0135-0.0145
Ga=4525+6000=10525 кг;
Ra=10525·10=105250 Н;
Для построения кривых эффективной мощности и эффективного крутящего момента двигателя рассчитывают 9 точек. [5, стр. 9]
Зависимость аппроксимируется формулой кубического трехчлена, т. е. реальная кривая зависимости заменяется с достаточно высокой точностью кривой, описываемой математической формулой:
где Ne- текущее значение эффективной мощности двигателя, кВт;
Nemax- максимальная мощность, кВт;
ne - текущее значение частоты вращения двигателя, ;
nN - частота вращения при максимальной мощности, ;
а, b, c - постоянные коэффициенты. Для двигателей с регулятором частоты вращения их значения определяются: [4, стр. 19]
где - коэффициент приспособляемости по частоте, определяемый отношением nN/nM и показывающий способность двигателя автоматически приспосабливаться к изменению нагрузки.
= 3200/2000=1,6
Мз- запас крутящего момента,
Крутящий момент двигателя определяем по формуле:
Пример расчета при :
Таблица 2. Результаты расчета внешней скоростной характеристики
Параметры |
щe |
nе |
Nе |
Мк |
|
Единицы измерения |
рад/с |
кВт |
|||
1 |
41,86667 |
400 |
11,41842 |
272,5654 |
|
2 |
83,73333 |
800 |
27,58017 |
329,1787 |
|
3 |
125,6 |
1200 |
46,45203 |
369,6138 |
|
4 |
167,4667 |
1600 |
66,00076 |
393,8708 |
|
5 |
209,3333 |
2000 |
84,19315 |
401,9496 |
|
6 |
251,2 |
2400 |
98,99597 |
393,8502 |
|
7 |
293,0667 |
2800 |
108,376 |
369,5727 |
|
8 |
334,9333 |
3200 |
110,3 |
329,117 |
|
9 |
355,8667 |
3400 |
107,8306 |
302,8224 |
Интервал от щN до щм характеризует устойчивость работы двигателя.
1.3 Построение лучевой диаграммы. [5, стр. 9]
Передаточное число главной передачи определяется по формуле:
Лучевая диаграмма - один из способов определения передаточных чисел коробки передач графическим путем.
, км/ч
где щmax - максимальная частота вращения коленчатого вала двигателя, рад/с; u0 - передаточное число главной передачи; uкв - передаточное число высшей передачи, которое задается ориентируясь на прототип; rк - радиус качения колеса, м.
Из условия возможности движения при заданном сопротивлении
а из условия отсутствия буксования
где Dmax- максимальный динамический фактор на первой передаче при равномерном движении он равен максимальному дорожному сопротивлению Dmax=шmax=fmax+ i:
где fmax- максимальный коэффициент сопротивления качению, равный 0,04;
i- коэффициент сопротивления подъему, принимается равным 0 => Dmax=0,04;
Rсц- нормальная реакция на ведущих колесах, учитывающая перераспределение массы транспортного средства
где m2- коэффициент перераспределения массы на ведущую ось (m2=1,2);
ц - коэффициент сцепления, обычно принимают 0,6.
В курсовом проекте принимаем передаточные числа коробки передач равными предаточным числам прототипа.
где d - диаметр обода колеса, d=508 мм; ?- отношение высоты покрышки к ширине (?=Н/В), ??1; B- ширина покрышки, В=260 мм; ?см- коэффициент смятия шины, ?см=0, 9 для радиальных шин;
;
Передаточные числа промежуточных передач находят по формуле:
где m- порядковый номер передачи;
n- число ступеней в коробке передач, не считая ускоряющей передачи и заднего хода.
Лучевой диаграммой называется зависимость скорости автомобиля от частоты вращения коленчатого вала двигателя при постоянном значении передаточного числа. Лучевая диаграмма строится для каждой передачи.
Расчет ведем для каждой передачи, т. к. зависимость V=f(?) линейная, а при w=0, V=0, то рассчитываем только максимальные значения точек диаграммы; ?max=335 рад/с.
Пример расчета для 4-й передачи:
uk4=1,47; wmax=335 рад/с;
Таблица 3. Результаты расчета лучевой диаграммы
Передача |
Va max,км/ч |
щe max,рад/с |
uk |
|
1 |
12,9 |
335 |
7,44 |
|
2 |
23,46 |
335 |
4,1 |
|
3 |
42,009 |
335 |
2,29 |
|
4 |
65,44 |
335 |
1,47 |
|
5 |
93,56 |
335 |
1,0 |
1.4 Построение силового баланса
Тяговая характеристика или силовой баланс показывает распределение полной окружной силы на ведущих колесах по отдельным видам сопротивлений: [1, стр. 11]
РT= P+Pw+Pj, Н,
где Pw- сила сопротивления воздуха, Н;
P- сила суммарного дорожного сопротивления, Н;
Pj - сила сопротивления инерции, Н.
Cила тяги на ведущих колесах определяется как:
, Н
где кр=(0,95-0,96)- коэффициент коррекции,
rд=0,488м -динамический радиус ( расстояние от центра катящегося колеса до опорной поверхности).
Силу суммарного дорожного сопротивления определяют по формуле:
, Н
где f=f0 +kf1*V2- коэффициент сопротивления качению,
где f0 - коэффициент сопротивления качению при малой скорости, f0=0,0135;
V - скорость автомобиля, км/ч.
Ga - вес автомобиля, Ga =105250 Н,
б - угол подъема дороги принимаемый равным 0;
i- коэффициент сопротивления подъему, i=0 (горизонтальный участок дороги).
Силу сопротивления воздуха находят по формуле:
, Н
где K - коэффициент обтекаемости, K=0,7 Н*с2/м4;
V - скорость автомобиля, м/с; F- лобовая площадь;
F=B·Hг=1,8·2,4=4,32 м2,
где Hг- габаритная высота автомобиля, м;
B- колея колес автомобиля, м.
Сила сопротивления инерции определяется: Pj = PТ - P - Pw, Н.
Максимальная скорость автомобиля определяется точкой пересечения графика РТ для 5-ой предачи с кривой суммарного сопротивления. Результаты вычислений заносятся в таблицу 1.4.
Пример расчета приведен для 1-й передачи (uk1=7,44) при ще=334,9 рад/с и Mе=329,1 Н*м:
Таблица 4. Результаты расчета силового баланса
Передача |
щe, рад/с |
Va,км/ч |
PT,Н |
Pш,Н |
PW,Н |
Me,Н*м |
f |
|
7,44 |
41,86667 |
1,616288 |
21207,21 |
1420,9 |
0,609557 |
272,5654 |
0,0135 |
|
83,73333 |
3,232577 |
25612,06 |
1420,977 |
2,438229 |
329,1787 |
0,013501 |
||
125,6 |
4,848865 |
28758,15 |
1421,104 |
5,486014 |
369,6138 |
0,013502 |
||
167,4667 |
6,465153 |
30645,48 |
1421,282 |
9,752914 |
393,8708 |
0,013504 |
||
209,3333 |
8,081441 |
31274,06 |
1421,511 |
15,23893 |
401,9496 |
0,013506 |
||
251,2 |
9,69773 |
30643,88 |
1421,792 |
21,94406 |
393,8502 |
0,013509 |
||
293,0667 |
11,31402 |
28754,95 |
1422,122 |
29,8683 |
369,5727 |
0,013512 |
||
334,9333 |
12,93031 |
25607,26 |
1422,504 |
39,01166 |
329,117 |
0,013515 |
||
355,8667 |
13,73845 |
23561,38 |
1422,714 |
44,0405 |
302,8224 |
0,013517 |
||
4,1 |
41,86667 |
2,932972 |
11686,77 |
1420,959 |
2,007209 |
272,5654 |
0,013501 |
|
83,73333 |
5,865944 |
14114,17 |
1421,21 |
8,028836 |
329,1787 |
0,013503 |
||
125,6 |
8,798916 |
15847,9 |
1421,629 |
18,06488 |
369,6138 |
0,013507 |
||
167,4667 |
11,73189 |
16887,97 |
1422,216 |
32,11534 |
393,8708 |
0,013513 |
||
209,3333 |
14,66486 |
17234,36 |
1422,971 |
50,18022 |
401,9496 |
0,01352 |
||
251,2 |
17,59783 |
16887,09 |
1423,893 |
72,25952 |
393,8502 |
0,013529 |
||
293,0667 |
20,5308 |
15846,14 |
1424,983 |
98,35324 |
369,5727 |
0,013539 |
||
334,9333 |
23,46378 |
14111,53 |
1426,24 |
128,4614 |
329,117 |
0,013551 |
||
355,8667 |
24,93026 |
12984,09 |
1426,932 |
145,0208 |
302,8224 |
0,013558 |
||
2,29 |
41,86667 |
5,251172 |
6527,488 |
1421,144 |
6,434123 |
272,5654 |
0,013503 |
|
83,73333 |
10,50234 |
7883,281 |
1421,95 |
25,73649 |
329,1787 |
0,01351 |
||
125,6 |
15,75352 |
8851,634 |
1423,294 |
57,9071 |
369,6138 |
0,013523 |
||
167,4667 |
21,00469 |
9432,548 |
1425,175 |
102,946 |
393,8708 |
0,013541 |
||
209,3333 |
26,25586 |
9626,022 |
1427,593 |
160,8531 |
401,9496 |
0,013564 |
||
251,2 |
31,50703 |
9432,055 |
1430,549 |
231,6284 |
393,8502 |
0,013592 |
||
293,0667 |
36,75821 |
8850,649 |
1434,043 |
315,272 |
369,5727 |
0,013625 |
||
334,9333 |
42,00938 |
7881,803 |
1438,074 |
411,7839 |
329,117 |
0,013663 |
||
355,8667 |
44,63497 |
7252,09 |
1440,291 |
464,8654 |
302,8224 |
0,013684 |
||
1,47 |
41,86667 |
8,180398 |
4190,134 |
1421,527 |
15,61441 |
272,5654 |
0,013506 |
|
83,73333 |
16,3608 |
5060,447 |
1423,484 |
62,45765 |
329,1787 |
0,013525 |
||
125,6 |
24,54119 |
5682,054 |
1426,744 |
140,5297 |
369,6138 |
0,013556 |
||
167,4667 |
32,72159 |
6054,954 |
1431,309 |
249,8306 |
393,8708 |
0,013599 |
||
209,3333 |
40,90199 |
6179,149 |
1437,179 |
390,3603 |
401,9496 |
0,013655 |
||
251,2 |
49,08239 |
6054,638 |
1444,352 |
562,1188 |
393,8502 |
0,013723 |
||
293,0667 |
57,26278 |
5681,421 |
1452,83 |
765,1062 |
369,5727 |
0,013804 |
||
334,9333 |
65,44318 |
5059,498 |
1462,613 |
999,3224 |
329,117 |
0,013897 |
||
355,8667 |
69,53338 |
4655,272 |
1467,993 |
1128,141 |
302,8224 |
0,013948 |
||
1 |
41,86667 |
12,02518 |
2850,431 |
1422,284 |
33,74118 |
272,5654 |
0,013513 |
|
83,73333 |
24,05037 |
3442,481 |
1426,512 |
134,9647 |
329,1787 |
0,013554 |
||
125,6 |
36,07555 |
3865,343 |
1433,558 |
303,6706 |
369,6138 |
0,013621 |
||
167,4667 |
48,10074 |
4119,017 |
1443,423 |
539,8589 |
393,8708 |
0,013714 |
||
209,3333 |
60,12592 |
4203,503 |
1456,106 |
843,5296 |
401,9496 |
0,013835 |
||
251,2 |
72,15111 |
4118,801 |
1471,607 |
1214,683 |
393,8502 |
0,013982 |
||
293,0667 |
84,17629 |
3864,912 |
1489,927 |
1653,318 |
369,5727 |
0,014156 |
||
334,9333 |
96,20148 |
3441,835 |
1511,066 |
2159,436 |
329,117 |
0,014357 |
||
355,8667 |
102,2141 |
3166,852 |
1522,692 |
2437,8 |
302,8224 |
0,014467 |
По графику силового баланса определяем максимальную скорость автомобиля. Точка пересечения графика Рт=f(V) на 5-той передаче и кривой суммарного сопротивления Pш+PW получаем Vmax=93,56 км/ч.
1.5 Построение динамической характеристики автомобиля
Динамическая характеристика автомобиля представляет собой зависимость динамического фактора D от скорости автомобиля Va. Она дополняется кривыми динамического фактора по сцеплению. Динамический фактор определяется по формуле: [5, стр. 34]
Динамический фактор по сцеплению определяет максимальное значение динамического фактора, при котором отсутствует буксование колес. Он определяется по формуле:
где Rсц- сила веса, приходящаяся на ведущие колеса, Н;
ц-коэффициент сцепления колеса с дорогой.
Результаты вычислений заносим в таблицу 5.
Пример расчета приведен для 1-й передачи (uk1=7,44) при ще=334,9 рад/с:
Таблица 5. Результаты вычислений динамической характеристики:
Передача |
щe,рад/с |
Va,км/ч |
PT,Н |
PW,Н |
D |
|
7,44 |
41,86667 |
1,616288 |
21207,21 |
0,609557 |
0,201488 |
|
83,73333 |
3,232577 |
25612,06 |
2,438229 |
0,243322 |
||
125,6 |
4,848865 |
28758,15 |
5,486014 |
0,273184 |
||
167,4667 |
6,465153 |
30645,48 |
9,752914 |
0,291076 |
||
209,3333 |
8,081441 |
31274,06 |
15,23893 |
0,296996 |
||
251,2 |
9,69773 |
30643,88 |
21,94406 |
0,290945 |
||
293,0667 |
11,31402 |
28754,95 |
29,8683 |
0,272922 |
||
334,9333 |
12,93031 |
25607,26 |
39,01166 |
0,242929 |
||
355,8667 |
13,73845 |
23561,38 |
44,0405 |
0,223443 |
||
4,1 |
41,86667 |
2,932972 |
11686,77 |
2,007209 |
0,111019 |
|
83,73333 |
5,865944 |
14114,17 |
8,028836 |
0,134025 |
||
125,6 |
8,798916 |
15847,9 |
18,06488 |
0,150402 |
||
167,4667 |
11,73189 |
16887,97 |
32,11534 |
0,160151 |
||
209,3333 |
14,66486 |
17234,36 |
50,18022 |
0,16327 |
||
251,2 |
17,59783 |
16887,09 |
72,25952 |
0,159761 |
||
293,0667 |
20,5308 |
15846,14 |
98,35324 |
0,149623 |
||
334,9333 |
23,46378 |
14111,53 |
128,4614 |
0,132856 |
||
355,8667 |
24,93026 |
12984,09 |
145,0208 |
0,121986 |
||
2,29 |
41,86667 |
5,251172 |
6527,488 |
6,434123 |
0,061958 |
|
83,73333 |
10,50234 |
7883,281 |
25,73649 |
0,074656 |
||
125,6 |
15,75352 |
8851,634 |
57,9071 |
0,083551 |
||
167,4667 |
21,00469 |
9432,548 |
102,946 |
0,088642 |
||
209,3333 |
26,25586 |
9626,022 |
160,8531 |
0,08993 |
||
251,2 |
31,50703 |
9432,055 |
231,6284 |
0,087415 |
||
293,0667 |
36,75821 |
8850,649 |
315,272 |
0,081096 |
||
334,9333 |
42,00938 |
7881,803 |
411,7839 |
0,070974 |
||
355,8667 |
44,63497 |
7252,09 |
464,8654 |
0,064487 |
||
1,47 |
41,86667 |
8,180398 |
4190,134 |
15,61441 |
0,039663 |
|
83,73333 |
16,3608 |
5060,447 |
62,45765 |
0,047487 |
||
125,6 |
24,54119 |
5682,054 |
140,5297 |
0,052651 |
||
167,4667 |
32,72159 |
6054,954 |
249,8306 |
0,055156 |
||
209,3333 |
40,90199 |
6179,149 |
390,3603 |
0,055 |
||
251,2 |
49,08239 |
6054,638 |
562,1188 |
0,052185 |
||
293,0667 |
57,26278 |
5681,421 |
765,1062 |
0,046711 |
||
334,9333 |
65,44318 |
5059,498 |
999,3224 |
0,038576 |
||
355,8667 |
69,53338 |
4655,272 |
1128,141 |
0,033512 |
||
1 |
41,86667 |
12,02518 |
2850,431 |
33,74118 |
0,026762 |
|
83,73333 |
24,05037 |
3442,481 |
134,9647 |
0,031425 |
||
125,6 |
36,07555 |
3865,343 |
303,6706 |
0,03384 |
||
167,4667 |
48,10074 |
4119,017 |
539,8589 |
0,034006 |
||
209,3333 |
60,12592 |
4203,503 |
843,5296 |
0,031924 |
||
251,2 |
72,15111 |
4118,801 |
1214,683 |
0,027593 |
||
293,0667 |
84,17629 |
3864,912 |
1653,318 |
0,021013 |
||
334,9333 |
96,20148 |
3441,835 |
2159,436 |
0,012184 |
||
355,8667 |
102,2141 |
3166,852 |
2437,8 |
0,006927 |
2 2 Н*м; для 1-й передачи ______________________________
Динамическая характеристика рис. 1.4. График D=f(V) дополняется графиком сопротивления движению, т.е. fa=f(V) и в точке пересечения этих графиков на 5-ой передаче получаем максимальную скорость автомобиля.
1.6 Определение ускорения автомобиля
Величину ускорения на каждой передаче можно определить по формуле:
, м/с2
где вр - коэффициент учета вращающихся масс, равный д= 1,03 + d·uk2;
d - постоянный коэффициент, принимается равным 0,02ч0,07(в расчетах принимаем d=0,02);
uk - передаточное число коробки передач;
ш - коэффициент суммарного дорожного сопротивления ш = f + i;
i - коэффициент сопротивления подъему;
f - коэффициент сопротивления качению;
g - ускорение свободного падения (g=10 м/с2).
Результаты расчета заносим в таблицу 6.
Пример расчета приведен для 1-й передачи (uk1=7,44) при ще=334,9 рад/с:
д=1,03+0,02·7,442=2,137; ш=0,013515+0=0,013515;
Таблица 6. Результаты расчета ускорения автомобиля
Передача |
щe,рад/с |
Va,км/ч |
D |
ш |
д |
j, м/с2 |
|
7,44 |
41,86667 |
1,616288 |
0,201488 |
0,0135 |
2,137072 |
0,861997 |
|
83,73333 |
3,232577 |
0,243322 |
0,013501 |
2,137072 |
1,053651 |
||
125,6 |
4,848865 |
0,273184 |
0,013502 |
2,137072 |
1,190286 |
||
167,4667 |
6,465153 |
0,291076 |
0,013504 |
2,137072 |
1,271901 |
||
209,3333 |
8,081441 |
0,296996 |
0,013506 |
2,137072 |
1,298496 |
||
251,2 |
9,69773 |
0,290945 |
0,013509 |
2,137072 |
1,270072 |
||
293,0667 |
11,31402 |
0,272922 |
0,013512 |
2,137072 |
1,186628 |
||
334,9333 |
12,93031 |
0,242929 |
0,013515 |
2,137072 |
1,048165 |
||
355,8667 |
13,73845 |
0,223443 |
0,013517 |
2,137072 |
0,958301 |
||
4,1 |
41,86667 |
2,932972 |
0,111019 |
0,013501 |
1,3662 |
0,699426 |
|
83,73333 |
5,865944 |
0,134025 |
0,013503 |
1,3662 |
0,864164 |
||
125,6 |
8,798916 |
0,150402 |
0,013507 |
1,3662 |
0,98116 |
||
167,4667 |
11,73189 |
0,160151 |
0,013513 |
1,3662 |
1,050415 |
||
209,3333 |
14,66486 |
0,16327 |
0,01352 |
1,3662 |
1,071927 |
||
251,2 |
17,59783 |
0,159761 |
0,013529 |
1,3662 |
1,045698 |
||
293,0667 |
20,5308 |
0,149623 |
0,013539 |
1,3662 |
0,971726 |
||
334,9333 |
23,46378 |
0,132856 |
0,013551 |
1,3662 |
0,850013 |
||
355,8667 |
24,93026 |
0,121986 |
0,013558 |
1,3662 |
0,771254 |
||
2,29 |
41,86667 |
5,251172 |
0,061958 |
0,013503 |
1,134882 |
0,41833 |
|
83,73333 |
10,50234 |
0,074656 |
0,01351 |
1,134882 |
0,527635 |
||
125,6 |
15,75352 |
0,083551 |
0,013523 |
1,134882 |
0,603867 |
||
167,4667 |
21,00469 |
0,088642 |
0,013541 |
1,134882 |
0,647023 |
||
209,3333 |
26,25586 |
0,08993 |
0,013564 |
1,134882 |
0,657105 |
||
251,2 |
31,50703 |
0,087415 |
0,013592 |
1,134882 |
0,634113 |
||
293,0667 |
36,75821 |
0,081096 |
0,013625 |
1,134882 |
0,578045 |
||
334,9333 |
42,00938 |
0,070974 |
0,013663 |
1,134882 |
0,488904 |
||
355,8667 |
44,63497 |
0,064487 |
0,013684 |
1,134882 |
0,43193 |
||
1,47 |
41,86667 |
8,180398 |
0,039663 |
0,013506 |
1,073218 |
0,238782 |
|
83,73333 |
16,3608 |
0,047487 |
0,013525 |
1,073218 |
0,309859 |
||
125,6 |
24,54119 |
0,052651 |
0,013556 |
1,073218 |
0,356404 |
||
167,4667 |
32,72159 |
0,055156 |
0,013599 |
1,073218 |
0,378418 |
||
209,3333 |
40,90199 |
0,055 |
0,013655 |
1,073218 |
0,375901 |
||
251,2 |
49,08239 |
0,052185 |
0,013723 |
1,073218 |
0,348851 |
||
293,0667 |
57,26278 |
0,046711 |
0,013804 |
1,073218 |
0,297271 |
||
334,9333 |
65,44318 |
0,038576 |
0,013897 |
1,073218 |
0,221159 |
||
355,8667 |
69,53338 |
0,033512 |
0,013948 |
1,073218 |
0,173904 |
||
1 |
41,86667 |
12,02518 |
0,026762 |
0,013513 |
1,05 |
0,123653 |
|
83,73333 |
24,05037 |
0,031425 |
0,013554 |
1,05 |
0,166803 |
||
125,6 |
36,07555 |
0,03384 |
0,013621 |
1,05 |
0,188716 |
||
167,4667 |
48,10074 |
0,034006 |
0,013714 |
1,05 |
0,189392 |
||
209,3333 |
60,12592 |
0,031924 |
0,013835 |
1,05 |
0,168831 |
||
251,2 |
72,15111 |
0,027593 |
0,013982 |
1,05 |
0,127032 |
||
293,0667 |
84,17629 |
0,021013 |
0,014156 |
1,05 |
0,063996 |
||
334,9333 |
96,20148 |
0,012184 |
0,014357 |
1,05 |
-0,02028 |
||
355,8667 |
102,2141 |
0,006927 |
0,014467 |
1,05 |
-0,07038 |
Максимальная скорость определяется равенством ускорения 0.
1.7 Построение обратного ускорения
График обратного ускорения строится для определения времени и пути разгона. Поскольку величина, обратная ускорению при скорости, близкой к максимальной имеет большое значение, то построение ограничивают скоростью Va=0,8Vmax. [1, стр. 17]
Таблица 7. Результаты расчета обратного ускорения
Передача |
щe,рад/с |
Va,км/ч |
1/j, м/с2 |
|
7,44 |
41,86667 |
1,616288 |
1,160097 |
|
83,73333 |
3,232577 |
0,949081 |
||
125,6 |
4,848865 |
0,840134 |
||
167,4667 |
6,465153 |
0,786225 |
||
209,3333 |
8,081441 |
0,770122 |
||
251,2 |
9,69773 |
0,787357 |
||
293,0667 |
11,31402 |
0,842724 |
||
334,9333 |
12,93031 |
0,954049 |
||
355,8667 |
13,73845 |
1,043514 |
||
4,1 |
41,86667 |
2,932972 |
1,429743 |
|
83,73333 |
5,865944 |
1,157187 |
||
125,6 |
8,798916 |
1,019201 |
||
167,4667 |
11,73189 |
0,952005 |
||
209,3333 |
14,66486 |
0,932899 |
||
251,2 |
17,59783 |
0,956299 |
||
293,0667 |
20,5308 |
1,029096 |
||
334,9333 |
23,46378 |
1,176452 |
||
355,8667 |
24,93026 |
1,29659 |
||
2,29 |
41,86667 |
5,251172 |
2,390459 |
|
83,73333 |
10,50234 |
1,895248 |
||
125,6 |
15,75352 |
1,655995 |
||
167,4667 |
21,00469 |
1,545539 |
||
209,3333 |
26,25586 |
1,521826 |
||
251,2 |
31,50703 |
1,577007 |
||
293,0667 |
36,75821 |
1,729968 |
||
334,9333 |
42,00938 |
2,045393 |
||
355,8667 |
44,63497 |
2,315191 |
||
1,47 |
41,86667 |
8,180398 |
4,18792 |
|
83,73333 |
16,3608 |
3,227276 |
||
125,6 |
24,54119 |
2,805803 |
||
167,4667 |
32,72159 |
2,64258 |
||
209,3333 |
40,90199 |
2,660278 |
||
251,2 |
49,08239 |
2,866549 |
||
293,0667 |
57,26278 |
3,363934 |
||
334,9333 |
65,44318 |
4,521634 |
||
355,8667 |
69,53338 |
5,750309 |
||
1 |
41,86667 |
12,02518 |
8,087161 |
|
83,73333 |
24,05037 |
5,995088 |
||
125,6 |
36,07555 |
5,298958 |
||
167,4667 |
48,10074 |
5,280049 |
||
209,3333 |
60,12592 |
5,923094 |
||
251,2 |
72,15111 |
7,872038 |
||
293,0667 |
84,17629 |
15,62602 |
||
334,9333 |
96,20148 |
-49,3155 |
||
355,8667 |
102,2141 |
-14,2089 |
1.8 Определение времени и пути разгона автомобиля
Время и путь разгона определяют графоаналитическим методом, скорость до которой разгоняют автомобиль равна 100 км/ч (23,6 м/с). Если автомобиль имеет максимальную скорость менее 100 кмч, то разгонную характеристику строят до V =0.8Vmax. (0,8*93,5=78,9 км/ч). График обратного ускорения разбивается на ряд интервалов скоростей, в каждом из которых определяется площадь, заключенная между кривой величин, обратных ускорению и осью абсцисс, эта площадь Fi времени движения в каждом интервале определяется по формуле: ?ti=Fi=(Vi+1-Vi)/jiср, сек. Общее время разгона , сек.
Т. к. ?tп - время переключения передач равно 1,0 сек, то tразгона=… +1,0=.
При расчете условно считается, что разгон на каждой передаче определяется при максимальной угловой частоте вращения вала двигателя.
Таблица 8. Результаты расчета времени разгона
Передача |
Fi,мм2 |
Дti,с |
|
I |
221,034 |
1,473562947 |
|
174,891 |
1,165942253 |
||
II |
271,276 |
1,8085057 |
|
245,809 |
1,638725233 |
||
III |
430,973 |
2,87315572 |
|
415,357 |
2,769047213 |
||
558,339 |
3,722260047 |
||
IV |
605,768 |
4,03845474 |
|
760,395 |
5,069297153 |
||
880,965 |
5,873099667 |
||
1540,11 |
10,26739367 |
||
V |
1269,77 |
8,465121753 |
|
1661,5 |
11,07664566 |
tразгона = 60,24 с
Для определения пути разгона подсчитывают площади, заключенные между кривой и осью ординат. Путь разгона на каждом интервале определяется по формуле:
Результаты расчета сводим в таблицу 9.
Таблица 9. Результаты расчета пути разгона
Передача |
Fi,мм2 |
ДSi,м |
|
I |
35,772 |
1,49049 |
|
70,575 |
2,94063 |
||
II |
207,66 |
8,65252 |
|
220,09 |
9,17053 |
||
III |
480,2 |
20,0083 |
|
493,8 |
20,575 |
||
704,67 |
29,3612 |
||
IV |
1161,9 |
48,4139 |
|
1001 |
41,7083 |
||
1219,7 |
50,8208 |
||
1898 |
79,0848 |
||
V |
1276,1 |
53,1698 |
|
1711,7 |
71,322 |
Sразг= 437,2м
1.9 Построение мощностного баланса
Мощностной баланс показывает распределение мощности двигателя на всех передачах по отдельным видам сопротивлений: [5, стр. 24]
где N- мощность, затрачиваемая на преодоление дорожного сопротивления ;
Ne- эффективная мощность двигателя, кВт;
Nw- мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления воздуха,
NТ- потери мощности в трансмиссии, кВт.
Мощность на ведущих колесах автомобиля находится по формуле:
NТ=Ne*тр, тр=0,85.
Потери мощности суммарного дорожного сопротивления определяются затратами мощности Nf, затраченной на преодоление сопротивления подъема:
.
Таблица 10. Результаты расчета мощностного баланса
Передача |
щe,рад/с |
Va,км/ч |
PT,Н |
Nе,кВт |
NT,кВт |
Nш,кВт |
NW,кВт |
|
7,44 |
41,86667 |
1,616288 |
1,160097 |
11,41842 |
9,705657 |
0,63794 |
0,000274 |
|
83,73333 |
3,232577 |
0,949081 |
27,58017 |
23,44314 |
1,275949 |
0,002189 |
||
125,6 |
4,848865 |
0,840134 |
46,45203 |
39,48422 |
1,914095 |
0,007389 |
||
167,4667 |
6,465153 |
0,786225 |
66,00076 |
56,10065 |
2,552447 |
0,017515 |
||
209,3333 |
8,081441 |
0,770122 |
84,19315 |
71,56418 |
3,191073 |
0,034209 |
||
251,2 |
9,69773 |
0,787357 |
98,99597 |
84,14658 |
3,830042 |
0,059113 |
||
293,0667 |
11,31402 |
0,842724 |
108,376 |
92,1196 |
4,469422 |
0,09387 |
||
334,9333 |
12,93031 |
0,954049 |
110,3 |
93,755 |
5,109282 |
0,14012 |
||
355,8667 |
13,73845 |
1,043514 |
107,8306 |
91,65602 |
5,429414 |
0,168069 |
||
4,1 |
41,86667 |
2,932972 |
1,429743 |
11,41842 |
9,705657 |
0,63794 |
0,001635 |
|
83,73333 |
5,865944 |
1,157187 |
27,58017 |
23,44314 |
1,275949 |
0,013082 |
||
125,6 |
8,798916 |
1,019201 |
46,45203 |
39,48422 |
1,914095 |
0,044153 |
||
167,4667 |
11,73189 |
0,952005 |
66,00076 |
56,10065 |
2,552447 |
0,104659 |
||
209,3333 |
14,66486 |
0,932899 |
84,19315 |
71,56418 |
3,191073 |
0,204413 |
||
251,2 |
17,59783 |
0,956299 |
98,99597 |
84,14658 |
3,830042 |
0,353225 |
||
293,0667 |
20,5308 |
1,029096 |
108,376 |
92,1196 |
4,469422 |
0,560909 |
||
334,9333 |
23,46378 |
1,176452 |
110,3 |
93,755 |
5,109282 |
0,837275 |
||
355,8667 |
24,93026 |
1,29659 |
107,8306 |
91,65602 |
5,429414 |
1,00428 |
||
2,29 |
41,86667 |
5,251172 |
2,390459 |
11,41842 |
9,705657 |
0,63794 |
0,009385 |
|
83,73333 |
10,50234 |
1,895248 |
27,58017 |
23,44314 |
1,275949 |
0,075082 |
||
125,6 |
15,75352 |
1,655995 |
46,45203 |
39,48422 |
1,914095 |
0,2534 |
||
167,4667 |
21,00469 |
1,545539 |
66,00076 |
56,10065 |
2,552447 |
0,600652 |
||
209,3333 |
26,25586 |
1,521826 |
84,19315 |
71,56418 |
3,191073 |
1,173149 |
||
251,2 |
31,50703 |
1,577007 |
98,99597 |
84,14658 |
3,830042 |
2,027201 |
||
293,0667 |
36,75821 |
1,729968 |
108,376 |
92,1196 |
4,469422 |
3,219121 |
||
334,9333 |
42,00938 |
2,045393 |
110,3 |
93,755 |
5,109282 |
4,805218 |
||
355,8667 |
44,63497 |
2,315191 |
107,8306 |
91,65602 |
5,429414 |
5,76368 |
||
1,47 |
41,86667 |
8,180398 |
4,18792 |
11,41842 |
9,705657 |
0,63794 |
0,035481 |
|
83,73333 |
16,3608 |
3,227276 |
27,58017 |
23,44314 |
1,275949 |
0,283849 |
||
125,6 |
24,54119 |
2,805803 |
46,45203 |
39,48422 |
1,914095 |
0,957991 |
||
167,4667 |
32,72159 |
2,64258 |
66,00076 |
56,10065 |
2,552447 |
2,270793 |
||
209,3333 |
40,90199 |
2,660278 |
84,19315 |
71,56418 |
3,191073 |
4,435142 |
||
251,2 |
49,08239 |
2,866549 |
98,99597 |
84,14658 |
3,830042 |
7,663926 |
||
293,0667 |
57,26278 |
3,363934 |
108,376 |
92,1196 |
4,469422 |
12,17003 |
||
334,9333 |
65,44318 |
4,521634 |
110,3 |
93,755 |
5,109282 |
18,16634 |
||
355,8667 |
69,53338 |
5,750309 |
107,8306 |
91,65602 |
5,429414 |
21,78985 |
||
1 |
41,86667 |
12,02518 |
8,087161 |
11,41842 |
9,705657 |
0,63794 |
0,112707 |
|
83,73333 |
24,05037 |
5,995088 |
27,58017 |
23,44314 |
1,275949 |
0,901653 |
||
125,6 |
36,07555 |
5,298958 |
46,45203 |
39,48422 |
1,914095 |
3,04308 |
||
167,4667 |
48,10074 |
5,280049 |
66,00076 |
56,10065 |
2,552447 |
7,213226 |
||
209,3333 |
60,12592 |
5,923094 |
84,19315 |
71,56418 |
3,191073 |
14,08833 |
||
251,2 |
72,15111 |
7,872038 |
98,99597 |
84,14658 |
3,830042 |
24,34464 |
||
293,0667 |
84,17629 |
15,62602 |
108,376 |
92,1196 |
4,469422 |
38,65838 |
||
334,9333 |
96,20148 |
-49,3155 |
110,3 |
93,755 |
5,109282 |
57,70581 |
||
355,8667 |
102,2141 |
-14,2089 |
107,8306 |
91,65602 |
5,429414 |
69,21597 |
2. Анализ конструкции и расчёт подвески [1, стр 102]
2.1 Назначение подвески
Подвеска осуществляет упругое соединение рамы или кузова с мостами автомобиля, воспринимая вертикальные усилие и обеспечивая необходимую плавность хода. Кроме того, она служит для восприятия продольных усилий, а также реактивных моментов и состоит из упругих элементом, направляющих устройств и амортизатор.
Упругие элементы смягчают динамические нагрузки, воспринимают и передают на раму нормальные силы, действующие от дороги, обеспечивают плавность хода автомобиля. Для получения хорошей плавность хода собственная частота колебаний подрессоренной массы автомобиля на подвески во всём диапазоне эксплуатационных нагрузок должна быть такой:
Легковые а/м: 50-70 кол/мин (0,8-1,2 Гц);
Грузовые а/м: 70-100 кол/мин (1,2-1,9 Гц).
Это соответствует уравнению биений человеческого пульса при быстрой ходьбе.
Направляющее устройство воспримет действующие на колёса продольные и поперечные сила их моменты. Кинематика направляющего устройства определяет характер перемещения колёс относительно рамы и оказывает влияние на устойчивость и поворачиваемость автомобилей.
Амортизаторы гасят колебания подрессоренных и неподрессоренных масс. В некоторых подвесках усиливаются стабилизаторы бокового крена умешают поперечные наклоны кузова при поворота автомобиля.
2.2 Требования к подвеске
Требования, предъявляемые к подвескам:
Обеспечить оптимальные характеристики упругих элементов, направляющих устройств, амортизаторов и стабилизаторов;
Оптимальная собственная частота колебаний кузов, определяемая величиной статического прогиба fст, который в свою очередь определяет плавность хода при движении по дорогам с равной и твердой поверхностью;
Достаточный динамический фактор fд, исключающий удары в ограничители прогиба. Этот параметр определяет предельную скорость движения автомобиля по неровным дорогам без ударов в ограничитель;
Наиболее рациональные конструктивные формы и размеры всех узлов и деталей подвески, достаточная прочность, надёжность и долговечность деталей и упругих элементов подвески;
Обеспечение быстрого затухания колебаний кузова и колёс;
Противодействие кренам при повороте, «клевкам» при торможениях и «приседаниях» при разгоне автомобиля;
Постоянство колеи и углов установки шкворней управляемых колёс, соответствие кинематики перемещения колёс, кинематике привода рулевого управления, исключающее колебания управляемых колёс;
Снижение массы неподрессоренных масс автомобиля и приспособленность колёс к неровностям пути при переезде через препятствия.
2.3 Классификация подвесок
По типу упругого элемента:
Металлические (листовые рессоры, спиральные пружины, торсионы);
Пневматические (резинокордные баллоны, диафрагменные, комбинированные);
Гидравлические (без противодавления, с противодавлением);
Резиновые элементы (работающие на сжатие, работающие на кручение).
По схеме управляющего устройства:
Зависимые с неразрезными мостом (автономные, балансирные для подрессоривания 2-х близко расположенных мостов);
Независимые с разрезным мостом (с перемещением колеса в продольной плоскости и в поперечной плоскости, свечная с вертикальными пересечением колеса).
По способу гашения колебаний:
Гидравлические амортизаторы (рычажные, телескопические);
Механическое трение (трение в упругом элементе и направляющем устройстве). Для получения мягкой подвески нужно, чтобы потери на трение не превышали 5%. Повышенная плавность приводит к ухудшению кинематики перемещения колёс, ухудшение устойчивости и увеличение бокового крена колёс.
По способу передачи:
Рессорная;
Штанговая;
Рычажная.
По наличию шкворня:
Шкворневая;
Безшкворневая.
2.4 Материал изготовления основных деталей
Материалом для изготовления рессор служат стали 55ГС, 50С2, 60С2.
2.5 Расчёт задней подвески
2.5.1 Упругая характеристика подвески
Качество подвески определяется с помощью упругой характеристики, представляющей собой зависимость вертикальной нагрузки на колесо (G) от деформации (прогиба l) подвески, измеряемой непосредственно над осью колеса. Параметрами, характеризующими упругие свойства подвески, являются:
Статический прогиб fст (прогиб под действием статической нагрузки, приходящейся на колесо);
Динамический прогиб fд (fдв и fдн - до верхнего и нижнего ограничителей хода);
Коэффициент динамичности кд;
Жесткость Ср;
Силы трения 2F.
Динамический прогиб определяет динамическую ёмкость подвески, которая чем выше, тем меньше вероятность ударов в ограничитель при движении автомобиля по неровностям.
Коэффициент динамичности определяет качество работы подвески на неровных дорогах. При малых значениях его наблюдается частые удары в ограничитель. кд оптим.=2,5ч3.
Рис. 1. Упругая характеристика рессоры
Рис. 2. Упругая характеристика подвески с двумя упругими элементами
Подвеска (передняя) автомобиля «ЗИЛ-130» - с двумя упругими элементами (с рессорой и буфером). Её упругую характеристику производим в следующей последовательности (рис. 3.):
Находим точку А по координатам fст и G2a: fст=90000/n2, см
где n - собственная частота колебаний кузова, кол/мин. Принимаем n=90 кол/мин:
fст=90000/902=11 см =110мм.
G2а - полная масса автомобиля, приходящаяся на расчётную рессору автомобиля, G2а=13125 Н. Жесткость рессоры на этом участке будет равна:
Ср1= G2а/fст=13125/110=119,3 Н/мм.
Определяем fд, fд=fст= fд=110 мм.
Жесткость подвески сохраняется постоянной и равной Ср1 до нагрузки G"=1,4 G2а, т.е. до вступление в работу буфера. Тогда прогиб на участке от G2а до G" составит: fб=(G"-G2а)/Ср1=> G"=1,4*13125=18375 Н, fб=(18375-13125)/119,3=44 мм. Прогиб при работе ограничителя хода: fох=fд-fб=> fох=110-44=66 мм;
По координатам G" и fох строим точку В;
Задавшись значением коэффициента динамичности кд =2,5ч3,0 (2,7) найдём Gmax=кд G2a и жесткость подвески с ограничителем хода Сох по формулам: Сох=Ср1*fст*(кд-fд/fст)/ fох, Ср2=Ср1+Сох=> Gmax=2,7*13125=35437,5 Н, Сох=119,3*110*(2,7-110/110)/66=338,07 Н/мм, Ср2=119,3+338,07=457,4 Н/мм; Наибольшее перемещение колеса из нижнего крайнего положения колеса вверх до упора: fmax=fст+fд=> fmax=110+110=220 мм;
По координатам Gmax и fmax строим точку С.
Рис. 3. Упругая характеристика подвески
2.5.2 Нагрузки на упругий элемент и прогиб
Нагрузка на упругий элемент:
Рр=Rz-qк
где Rz - нормальная реакция полотна дороги на колесо (Rz=13250 Н);
qк - нагрузка от массы колеса и моста (неподрессоренные массы), Н.
qк=Gмост/2+Gк => qк=260*10/2+95*10=2250 Н, Рр=13250-2250=10875 Н.
Схема зависимой подвески представлена на рис. 4.
Рис. 4. Зависимая подвеска
2.5.3 Упругие элементы подвески и их расчёт
В передней подвеске автомобиля «ЗИЛ-130» применяются рессоры. Их положительными свойствами являются относительно простая технология изготовления, удобство ремонта и возможность выполнять функции направляющего устройства. Недостаток рессор - высокая металлоёмкость и недостаточный срок службы.
Используем полуэллиптическую не симметричную листовую рессору (рис. 5.). Серьга рессоры имеет наклон 6?, а при максимальном прогибе - до 40?.
Рис. 5. Полуэллиптическая рессора
Листы растягиваются под действием силы S и за счёт этого увеличивается жесткость рессоры. В проушины рессор устанавливают резиновые втулки, что уменьшает усилия при перекосе мостов. Отрицательно влияет на работу рессор трение между листами, поэтому их смазывают графитовой смазкой, для легковых машин применяют неметаллические прокладки. По концам рессорных листов устанавливают вставки из пластмасс или резины.
Прогиб рессоры fр под нагрузкой Рр находятся по формуле:
где д - коэффициент деформации учитывающий влияние последующих листов на предыдущие, принимаем д=1,4;
Рр - нагрузка на рессору, Н;
lэ - эффективная длина рессоры, lэ=l-l0 (l - полная длина (l=1350 мм), l0 - расстояние между стремянками (l0=150 мм), lэ=1350-150=1200 мм;
Е=2,15*105 МПа - модуль упругости;
J0 - суммарный момент инерции рессоры в среднем сечении.
b - ширина рессоры, b=50 мм;
h - толщина листов, h=10 мм;
n - количество листов, n = 13
е - коэффициент ассиметрии, е=(l2-l1)/l=150/1350=0,11;
Проверку рессоры на прочность проводим по напряжениям изгиба:
где Рmax=кдРр=2,7*10875=29362,5 Н.
Жесткость определяем по формуле:
2.5.4 Расчёт амортизаторов
Устройство, гасящее колебания в подвеске и называемое амортизатором, совместно с трением в подвеске создаёт силы сопротивления колебаниям автомобиля колебаниям автомобиля и переводит механическую энергию колебаний в тепловую.
На автомобиле широко применяют гидравлические амортизаторы двухстороннего действия: рычажные и телескопические.
Телескопические амортизаторы легче рычажных, имеют более развитую поверхность охлаждения, работают при меньших давлениях, технологичнее в производстве. Поэтому они получили широкое распространение в автомобиле.
Быстрота затухания колебаний при работе упругих элементов подвески достигается созданием достаточно большой силы Рс сопротивления колебаниям. Эта сила создаётся межлистовым трением рессор, трением в шарнирах подвески и в основном сопротивлением амортизаторов. В первом приближении силу Рс можно считать пропорциональной скорости н колебаний кузова относительно колеса:
где Кэ -эквивалентный коэффициент, оценивающий сопротивление подвески колебаниям и в основном зависящий от коэффициента Ка сопротивления амортизатора. Его можно определить по формуле:
где ш - относительный коэффициент затухания, ш=0,25;
Рр - вес подрессоренной части, приходящейся на колесо в статическом положении, Рр=10875 Н;
fст - статический прогиб подвески, fст=110 мм = 11 см.
Характеристика амортизатора - зависимость его силы сопротивления от скорости движения поршня относительно цилиндра. Она изображается графически в координатах Ра-Vр (рис. 6.).
На автомобиле «ЗИЛ-130» применяются в задней подвеске телескопические амортизаторы, установленные под углом д=40?.
Зависимость силы на штоке амортизатора от скорости относительного перемещения штока и цилиндра рассчитывается в общем случае по формулам:
1. На начальном участке:
, Н
где Рн - сила на штоке амортизатора на начальном участке, Н; Кан - коэффициент сопротивления амортизатора на начальном участке до открытия клапана, Нс/см; Vн - скорость поршня, м/с; n - показатель степени, n=1.
2. На клапанном участке:
Рк=Рн'+Как*(Vn-Vn'), Н
где Рн' - сила сопротивления амортизатора в момент открытия клапана, Н;
как - коэффициент сопротивления амортизатора на клапанном участке, Нс/см;
Vп' - критическая скорость поршня, соответствующая открытию клапана, Vп'=20-30 см/с.
Скорость поршня Vп принимается в расчётах равной 50-60см/с. Принимаем Vп=55 см/с.
Произведём расчёт амортизатора:
Коэффициент сопротивления амортизатора кэ:
, Нс/см
где д - угол наклона амортизатора, д=40?;
;;, Нс/см
; .
находим силу сопротивления амортизатора в момент открытия клапанов (Vп'=30 см/с и n=1,0):
;
; .
Принимаем:
; .
Далее найдём Рксж и Ркотб по формулам:
;
;
Рис. 6. Характеристика амортизатора
При выборе основных размеров амортизатора пользуются расчётной мощностью Nрасч, соответствующей скорости поршня амортизатора Vп'=20-30 см/с, причём последняя цифра характеризует весьма напряжённый режим. Мощность, поглощаемую амортизатором, можно подсчитать по формуле:
.
Зная расчётную мощность амортизатора, можно расчитать работу L, поглощаемую амортизатором за время ф=1 час и перешедшую в тепло:
.
Из уравнения теплопередачи, ограничивая температуру жидкости внутри амортизатора, можно представить его основные размеры (рис. 7.):
где б - коэффициент теплопередачи, равный ;
F - поверхность наружных стенок амортизатора, м2;
tmax - максимальная допустимая температура наружных стенок амортизатора при работе в течение часа, равная 100?С;
t0 - температура окружающей среды (берётся обычно t0=20?С).
Для телескопических амортизаторов площадь наружных стенок амортизатора:
где D - наружный диаметр цилиндра;
l - длина резервуара, которая обычно определяется по конструктивным соображениям.
Диаметр рабочего цилиндра амортизатора определяется по формуле:
где рам - давление амортизаторе, равное
Fвн - площадь по внутреннему диаметру стенки амортизатора, равная:
Fш - площадь в сечении по штоку, равная:
dц и dш - диаметр цилиндра и штока, .
,=>,.
В результате преобразований и вычислений найдём.
Наружный диаметр амортизаторов:
.
где д - толщина стенки, равная 2,55 мм.
Конструктивную длину амортизатора найдём по формуле:
=>.
, .
Ход поршня: , принимаем .
Рис. 7. Амортизатор и его основные размеры
Запас прочности по напряжениям изгиба: => nу=1600/700=2,29.
Запас прочности по напряжениям кручения: => nф=700/50=14.
Общий запас прочности:
Полученный общий запас прочности позволяет сделать следующий вывод:
т.к. n>2, то будет обеспечена прочность амортизатора.
2.6 Уход за подвеской и её ТО
При техническом обслуживании задней подвески периодически надо подтягивать стремянки пальцев рессор и пальцев нижнего крепления амортизаторов, а так же смазывать листы рессоры, не имеющие прокладок. Амортизаторы какой-либо регулировки во время эксплуатации не требуют. Без необходимости их не следует снимать с автомобиля, а также доливать в них жидкость. После первых 5000 км пробега полезно снять амортизаторы с автомобиля и подтянуть гайку резервуара моментом 6-7 кгс*м, что компенсирует первоначальную усадку резиновых уплотнительных колец, чем значительно повышается надёжность дальнейшей работы амортизатора.
Один раз в три года или после пробега 100000 км амортизаторы рекомендуется разобрать, промыть керосином и заполнить свежим маслом для гидравлических амортизаторов (МГП-10 225 см3), а так же в том случае, если обнаружено сильное подтекание жидкости. Кроме того, нужно периодически подтягивать крепление амортизатора на автомобиле.
2.7 Сравнение результатов расчёта с аналогом
Таблица. 11. Основные параметры
Параметры |
Обозначение |
Размерность |
Значение |
||
Разработанная |
Аналог |
||||
Длина рессоры |
l |
мм |
1350 |
||
Нагрузка на упругий элемент |
Pp |
Н |
10875 |
||
Прогиб рессоры под нагрузкой Рр |
fp |
мм |
220 |
||
Жесткость рессоры |
Cp |
Н/мм |
231,01 |
||
Диаметр амортизатора |
D |
мм |
28,9 |
||
Длина амортизатора |
lам |
мм |
474 |
Таким образом, можно отметить, что подвеска разработанная в проекте не является полной копией передней подвески автомобиля «ЗИЛ-130».
Список используемой литературы
Баринов А.А. Элементы расчёта агрегатов автомобиля: Учебное пособие. - Вологда: ВоПИ, 1994. - 132 с.
Краткий автомобильный справочник.-10-е изд., перебран. и доп. - М.: Транспорт, 1984.-220с., ил., табл.
Осепчугов В.В., Фрумкин А.К. Автомобиль: Анализ конструкции, элементы расчёта: Учебник для студентов вузов по специальности «Автомобили и автомобильное хозяйство». - М.: Машиностроения, 1989. - 304с.: ил.
Литвинов А.С., Форобин А.А. Автомобиль. Теория эксплуатационных свойств: Учебник для студентов вузов по специальности «Автомобили и автомобильное хозяйство». - М.: Машиностроения, 1989. - 240с.: ил.
Соколов С.А., Теория эксплуатационных свойств АТС. Тягово-скоростные свойства. Методические указания к практическим занятиям для студентов специальности 150200.- 2000.- 46 с.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Описание процесса замены резьбовых соединений рычагов подвески автомобиля ГАЗ 24 на резинометаллические шарниры и анализ их конструкции. Расчет статической нагрузки на колеса подвески и влияния на жесткость рычажной подвески. Прочность сайлент-блоков.
курсовая работа [329,4 K], добавлен 07.01.2011Особенности конструкции и работы передней и задней подвески автомобиля ВАЗ 2115. Проверка и регулировка углов установки колес. Возможные неисправности подвески автомобиля. Оборудование и расчет площади участка. Совершенствование работ по диагностированию.
курсовая работа [2,4 M], добавлен 25.01.2013Назначение, устройство и принцип работы передней и задней подвесок легкового автомобиля ВАЗ. Основные неисправности подвески и их устранение. Техническое обслуживание и ремонт подвески автомобиля. Безопасность при работе с эксплуатационными материалами.
контрольная работа [667,9 K], добавлен 19.01.2015Оценка востребованности услуг автосервиса. Технология выполнения и контроль качества выполнения работ по техническому обслуживанию и ремонту автомобиля. Устройство, назначение, общий вид подвески автомобиля ВАЗ-2109. Характерные возможные неисправности.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 16.02.2015Анализ направляющей пружинной стойки. Характеристики подвески автомобиля. Определение жесткости и статического прогиба пружины, диаметра проволоки, числа рабочих витков. Расчет статических нагрузок в пружине и шарнирах, основных элементов подвески.
курсовая работа [4,6 M], добавлен 07.12.2014Требования к системе подрессоривания. Выбор конструкции подвески колес. Подвески с регулируемой упругой характеристикой. Компоновка автомобиля большой грузоподъемности. Определение параметров бортового редуктора и гидравлической объемной передачи.
курсовая работа [4,9 M], добавлен 05.03.2012Конструкции подвесок без поперечного смещения кузова. Модернизация задней подвески автомобиля ВАЗ 2123, с целью устранения поперечных перемещений кузова при движении по неровным дорогам. Конструкции шарниров подвески. Расчет оси поворотного рычага.
курсовая работа [3,8 M], добавлен 02.10.2013Требования, виды, применяемость автомобильных подвесок, которые обеспечивают упругое соединение несущей системы с колесами автомобиля. Упругая характеристика подвески, способы обеспечения постоянства статического прогиба. Кинематические схемы подвесок.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 15.02.2017Общая характеристика деятельности предприятия "Управление Материально-Технического Снабжения". Описание технологического процесса ремонта задней подвески автомобиля ВАЗ-2106. Установка и снятие задней подвески, техника безопасности при ее ремонте.
отчет по практике [1,9 M], добавлен 22.03.2012Расчёт мощности и частоты вращения коленчатого вала двигателя автомобиля. Подбор передаточных чисел коробки передач. Тяговый баланс автомобиля. Расчёт внешней скоростной характеристики двигателя. Построение динамической характеристики автомобиля.
курсовая работа [236,2 K], добавлен 12.02.2015