Расчет основных характеристик автомобиля "Москвич 214122"

Тип работы:
Курсовая
Предмет:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РФ

ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ФАКУЛЬТЕТ ТРАНСПОРТА И СТРОИТЕЛЬСТВА

Кафедра «Автомобили и строительные, дорожные машины»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине «Эксплуатационные свойства автомобилей»

Расчет основных характеристик автомобиля «Москвич 214 122»

Выполнил студент Ковалев Р. П.

Группа 41-АМ

К защите допущен … 2007г

Проверил Трясцев А. П.

Защита состоялась … 2007г

Орел, 2006 г

Оглавление

Аннотация

Введение

1. Характеристика автомобиля

1.1 Цель разработки и область применения автомобиля

1.2 Технические требования к автомобилю

2. Тягово-экономический расчет автомобиля

2.1 Внешняя скоростная характеристика автомобиля

2.2 Тяговый расчет автомобиля

2.3 Динамический паспорт автомобиля

2.4 Ускорение, время и путь разгона автомобиля

2.5 Мощностной баланс автомобиля

2.6 Тормозная динамика автомобиля

2.7 Топливная экономичность автомобиля

3. Эксплуатационные качества автомобиля

3.1 Управляемость и маневренность автомобиля

3.2 Устойчивость автомобиля

3.3 Проходимость автомобиля

3.4 Плавность хода, вибрация, шум

3.5 Анализ и вывод по разделу

4. Анализ привода ведущих колес

Заключение

Литература

Аннотация

В данной курсовой работе проведен поверочный расчет некоторых характеристик автомобиля Москвич 214 122. А также сделан анализ данных и сравнен с заводскими показателями, представлены выводы по каждому разделу.

Введение

Период конца 60-х — начала 70-х годов был, вероятно, самым удачным для АЗЛК. «Москвич-412», производившийся с 1967 года, был заметным шагом вперед по сравнению с моделью 408. Хотя конструкция кузова существенно не изменилась, он получил совершенно новый двигатель с алюминиевым блоком цилиндров и распредвалом в головке блока, модернизированную коробку передач, прямоугольные фары, более комфортабельный салон. «Москвич-412» обладал неплохими динамическими показателями, участвовал во множестве спортивных соревнований, в том числе в эпохальных марафонах Лондон-Сидней и Лондон-Мехико, и завоевал заслуженную популярность во многих странах мира. На сопроводительных ярлыках новеньких «Москвичей», плывших по конвейеру, то и дело мелькало: Финляндия, Норвегия, Кувейт, Эквадор, не говоря уж о странах СЭВ. Видимо, популярность сыграла, как ни странно звучит, и отрицательную роль. В 1966 году вышло правительственное постановление о реконструкции АЗЛК, увеличении его мощностей до 200 тысяч машин в год — вдвое. Коней на переправе не меняют — следуя этому принципу, решили на обновленном и расширенном заводе делать, в сущности, устаревшую модель.

Тем не менее, говорить, что на заводе не велись работы по созданию следующей модели «Москвича», было бы глубокой ошибкой. В 1972 году был создан образец «З-5−5». Сохранив легко узнаваемые черты «Москвича», он стал более гармоничным, просторным и комфортабельным. Новым шагом вперед стал автомобиль с индексом «3−5-6»: опытный образец модели 1973−1975 гг., серия шестая. По сравнению с «Москвичом-412» он стоял на ступень выше. На 230 мм выросла длина, на 140 — база, на 80 — ширина. Просторнее стал салон, вместительнее — багажник. Практически отсутствовали характерные «окорока» над арками задних колес, сужавшие сиденье.

Для перспективного автомобиля предусмотрели моторы увеличенного объема (1,6; 1,7; 1,8 л) и мощности на базе «412-го», спроектировали и испытали новую, более надежную коробку передач, рычажно-пружинную зависимую подвеску задних колес. А представленный теперь в музее образец «3−5-6» — как-никак показной! — был окрашен темно-зеленой эмалью «металлик», оснащен 1,8-литровым мотором (103 л. с.) с двумя карбюраторами «Зенит» и автоматической трансмиссией. Можно упомянуть и другие подробности: простой и эффективный отопитель, объемистый багажник с вертикально размещенной «запаской», травмобезопасные ручки дверей, ветровое и заднее стекла более простой формы. Да, машина получилась немного тяжелее «Москвича-412» — но за это, как говорят, не жалко было и денежки отдать.

Ну как не задаться проклятым вопросом «почему же»? Сегодня на него вряд ли найдешь верный ответ. Еще надо было окупать средства, вложенные в реконструкцию, — а здесь, хочешь не хочешь, приходилось просить снова (иного пути централизованная экономика не оставляла). Возможно, нашелся более скоростной или чуть более экономичный аналог — «делайте, чтобы наш стал не хуже!» А ведь машина — да, требовала дополнительных инвестиций, перевооружения, — но ведь для заводов всего мира это скорее благо, чем бремя! Зато никакой революции: почти все агрегаты — знакомые, проверенные, испытанные; концепции — самые что ни на есть традиционные. И все-таки — не пошла.

«С1» — опытный образец 1974 года. Число мест — 5, масса — 1160 кг, скорость — 150 км/ч, двигатель — 4 цил, 1702куб. см, 81л.с. /63кВт., длина — 4350, ширина — 1670, высота — 1360, база — 2540 мм.

Время, между тем, изменилось — неуловимо и вместе с тем явно. Ушел на пенсию главный конструктор А. Андронов. Сменились люди, руководившие проектированием будущего «Москвича», изменились критерии их оценок — тем более что за рубежом успели обновить многие модели аналогов. И работу начали от другой, новой «печки», словно убеждая друг друга: «Никаких компромиссов с прошлым!». Так в 1975 году родился образец «С1». Даже его индекс: «серия первая» — без связи с предыдущими, привязки к датам — словно плод свободной фантазии. Впрочем, компромисс все же был, притом в главном: автомобиль остался заднеприводным, «классиком». Хотя тенденция к переднему приводу в ту пору все уверенней прокладывала себе дорогу — на «Ауди» и «Фольксвагене», «Рено» и ФИАТе. Однако на АЗЛК и на сей раз решили повременить.

В «С1» как бы пытались соединить (разумеется, по нашей оценке) передовой, даже в чем-то «лихой» дизайн кузова с добротностью Volvo и качественными техническими решениями в духе BMW. Скажем, передняя подвеска — типа «Макферсон», задняя — независимая, на косых рычагах и пружинах. Кузов непривычной формы «фастбек» — с пологой линией крыши, но в задке не дверь, а обычная крышка для изолированного багажного отсека. В нем не бросалось в глаза заемное от аналогов, но, правда, и не хватало изящества, пропорциональности, отделаниости.

И покуда шли испытания других образцов «С1», сделали сначала «С2» (его самокритично «зарубили» на стадии пластилинового макета), потом, в металле — «СЗ». Форма его стала менее смелой, но едва ли более изящной. Скучно-умеренный, он ничем не выделялся среди современных ему, нередко столь же безликих аналогов. К тому же довольно высокий и громоздкий, несмотря на наклонное расположение, мотор не дал возможности, как и на «С1», сделать капот достаточно плоским.

«СЗ» — опытный образец 1975 года. Основные характеристики те же, что у «С1».

Но, хотя каждое отдельное решение имело обоснование, общая цель все более ускользала. Ощущение обреченности, бесполезности работы витало в воздухе. Тем более тягостное, что времена славы «412-го» быстро уходили в забвение. Покупатель на Западе и Востоке становился все разборчивее, и в качестве быстрого средства восстановить его доверие еще раз пошли на модернизацию. Именно над ней работали основные конструкторские силы: ведь автомобиль, оставшийся, с точки зрения покупателя, почти тем же, «перелопатили» снизу доверху: полный комплект новых навесных деталей кузова, новый интерьер, световые приборы, сильно подзадержавшиеся дисковые тормоза… Впрочем, «Москвич-2140», выпущенный в 1976 году, описывать не надо. Как и напоминать, что перелома в экспорте не произошло. Эффективность трехлетней подготовки производства, немалых вложений, включая валюту, оказалась ничтожной, хотя объективно автомобиль выиграл, но снова — за счет новой, перспективной модели. 1]

Однако откладывать ее снова и снова становилось небезопасным. С завершением модернизации оставил должность главного конструктора И. Чарноцкий, а сменивший его Ю. Ткаченко самой жизнью был подведен к идее переднеприводной машины, Доводить же ее до логического завершения пришлось новому главному, А. Сорокину.

Чтобы ускорить создание нового «Москвича», в качестве образца выбрали французский автомобиль Simca-1307/1308, производившийся с 1975 года и победивший в 1976 году в европейском конкурсе «Автомобиль года». На тот период это была достаточно современная машина с передним приводом, поперечно расположенным двигателем и пятидверным кузовом хэтчбек.

О создании новой модели «Москвича» рассказывает Ю. А. Ткаченко, кандидат технических наук. Окончил МВТУ им. Баумана, с 1955 г. инженер-конструктор ЗиЛ. С 1972 г. заместитель главного конструктора ЗиЛ. В 1977−85гг. — главный конструктор АЗЛК. 1985−1991 гг. — вновь зам. главного конструктора ЗиЛ. Кроме работ по моделям грузовых автомобилей «ЗиЛ» и легковых «Москвич», разрабатывал агрегаты трансмиссии «КамАЗ».

«Я руководил разработкой «Москвича-2141» в качестве главного конструктора АЗЛК от начала создания модели до завершения приемочных испытаний (1977 — 1984 гг.). По моему предложению «Симку-1308» взяли в качестве прототипа-носителя агрегатов. За рубежом такая практика широко распространена. Эти модели называют «мулами». ВАЗ широко использовал в качестве «мулов» выпускаемые модели «Жигулей». Мы не имели такой возможности, так как создавали машину в новом, более высоком классе. «[2]

«Для уменьшения объемов подготовки производства и ускорения внедрения новой модели сохранили ряд сравнительно новых агрегатов действующего производства: двигатель модели 412, диафрагменное сцепление и тормозную систему модели 2140. Но решили применить передний привод. В то время его только начинали ставить на массовые легковые автомобили. Для ускорения проектных работ решили использовать для постройки ходового макета кузов переднеприводной модели «Симка-1308». Чисто внешне кузов «Симки», ставшей «Автомобилем 1976 года», выглядел достаточно эффектно, что имело немаловажное значение при представлении модели руководству Совмина и министерства. «[2]

Simca-1308 на заводских испытаниях

«Ходовой макет нового «Москвича» с 412-м двигателем, названный «Максимка», появился через 4 месяца, и после демонстрации в октябре 1977 года на стадионе АЗЛК, получил одобрение для разработки. Тогда отличия от «Симки» состояли в компоновке моторного отсека: продольное расположение двигателя вместо поперечного и, соответственно, совершенно другая конструкция трансмиссии (сцепления, коробки передач и главной передачи). Потом нашли более рациональные решения по агрегатам шасси: передняя подвеска с качающейся свечой и задняя пружинная подвеска на продольных рычагах вместо торсионных подвесок у «Симки», рулевой механизм с верхним расположением рейки, четырнадцатидюймовые колеса. Новые агрегаты трансмиссии и шасси потребовали разработки полностью нового основания кузова. Перечень отличий можно продолжить, но, наверное, проще сказать, что от «Симки» осталось: часть элементов конструкции крыши и профили уплотнителей стекол. «

Один из образцов нового «Москвича»

«Конструктивные решения по агрегатам «Москвича 2141» и сейчас не устарели, кроме двигателя. Все же у него большой вес, габариты и его мощность недостаточна для автомобилей данного класса. Производство двигателя началось на Уфимском моторном заводе в 1967 г. Была проведена попытка его модернизации, в том числе увеличение рабочего объема с соответствующим ростом мощности. Однако объем требуемой подготовки производства оказался столь значительным, что от этой работы пришлось отказаться. В качестве временного решения на часть автомобилей начали устанавливать двигатели ВАЗ-2106. Одновременно АЗЛК начал разрабатывать новое семейство двигателей, включая дизель. В целом новые конструкторские решения даже с устаревшими двигателями обеспечили, по сравнению с «Симкой», снижение массы, расхода топлива, увеличение клиренса и всех размеров салона. «

«На оригинальные решения по схеме силового привода и агрегата нам выдали больше 20 авторских свидетельств. «Москвич» первым в стране освоил пятиступенчатую коробку передач. Коэффициент аэродинамического сопротивления кузова был лучшим среди отечественных легковых автомобилей [до появления ВАЗ-2110]. Конструкция трансмиссии предусматривает возможность создания полноприводной модели. Стилевые решения внешнего вида тоже отличаются от «Симки». «Москвич» выше за счет колес большего диаметра, уменьшена база, укорочен задний свес и увеличен передний, что не бросается в глаза из-за закругленного носа. Изменен профиль боковин, кузова. Разработан новый интерьер. В целом удалось создать совершенно новый облик автомобиля, что подтвердили охранными документами все промышленно-развитые страны мира, в том числе и Франция.

1. Характеристика автомобиля

1.1 Цель разработки и область применения автомобиля

Автомобиль Москвич 214 122 — легковой с приводом на передние колеса. Используется для перевозки пассажиров в количестве пяти человек, включая водителя, и грузов массой не более 250 кг (включая массу пассажиров). Двигатель расположен продольно в передней части авто под капотом. Данный автомобиль предназначен для эксплуатации на дорогах с усовершенствованным покрытием в различных климатических условиях с температурой окружающего воздуха от -45 до +45°С Конструкция двигателя и применение высококачественных масел обеспечивают его надежный пуск при температуре минус 25 С.

На автомобили устанавливается бензиновые двигатели, коробки передач — механические пятиступенчатые. Устанавливаются шины 165/80 R14, 175/70 R14, 185/65 R14.

1.2 Технические требования к автомобилю

Данные краткой эксплуатационно-технической характеристики представлены в таблице 1.1.

Таблица 1. 1

Краткая эксплуатационно-техническая характеристика автомобиля Москвич 214 122.

№ п/п

Наименование данных

Ед. измерения

Условные обозначения

Данные по автомобилю принятому к расчету

1

2

3

4

5

Общие данные

1

Тип автомобиля

легковой

2

Год выпуска

1995

3

Колесная формула

4Ч2

4

Грузоподъемность (пассажировместимость)

кН (пасс)

3,9 (5)

5

Собственный вес автомобиля (без груза)

кН

G0

10,584

6

Полный вес автомобиля

кН

14,504

7

Распределение нагрузки автомобиля по осям:

а) с грузом на переднюю ось

— с грузом на заднюю ось (тележку)

б) без груза на переднюю ось

— без груза на заднюю ось

кН

G1

G2

G01

G02

8,95

8,95

6,8

7,2

8

База автомобиля

мм

L

2580

9

Колея колес:

— передних

— задних

мм

В

1440

1420

10

Наименьший габаритный радиус поворота

м

Rmin

4,9

11

Наименьший дорожный просвет

мм

140

12

Габаритные размеры автомобиля:

— длина

— ширина

— высота

мм

4350

1690

1400

Двигатель

13

Тип двигателя

Карбюраторный, четырех -тактный

14

Число цилиндров

шт.

4

15

Диаметр цилиндра

мм

85

16

Ход поршня

мм

75

17

Рабочий объем цилиндров

л

1,7

18

Порядок работы цилиндров

1−3-4−2

19

Степень сжатия

8,5

20

Наибольшая эффективная мощность

кВт

Ne max

62,5

21

Частота вращения коленчатого вала при максимальной мощности

мин-1

nN

5400

22

Наибольший крутящий момент

Н*м

Me max

130,4

23

Частота вращения коленчатого вала при максимальном крутящем моменте

мин-1

nM

3200

Шасси

25

Тип сцепления

Однодисковое, сухое

26

Тип коробки передач

Пяти- ступенчатая

27

Передаточные числа коробки передач: 1-ой

2-ой

3-ей

4-ой

5-ой

i

3,308

2,05

1,367

0,946

0,732

28

Тип главной передачи

Одинарная, с гипоидным зацеплением зубчатых колес

29

Передаточное число главной передачи

i0

4,22

31

Тип рулевого механизма

Шестерня рейка

32

Размер шин

мм

165/80 R14

33

Давление воздуха в шинах:

— передних

— задних

Кг/см2

1,9

1,9

Эксплуатационные данные

34

Максимальная скорость

км/ч

хa max

157

35

Контрольный расход топлива

л/100км

8,9

2. Тягово-экономический расчет автомобиля

2.1 Внешняя скоростная характеристика двигателя

Внешняя скоростная характеристика двигателя представляет собой зависимость эффективной мощности и крутящего момента двигателя от частоты вращения коленчатого вала при полной подаче топлива. Ее строят по результатам испытаний двигателя на тормозном стенде и часто приводят в инструкциях заводов-изготовителей автомобилей. Необходимо сравнить экспериментальную внешнюю скоростную характеристику двигателя с полученной при расчетах.

Если данные по испытанию двигателя отсутствуют, эффективная мощность (кВт) его может быть определена по эмпирической формуле:

(2. 1)

где: — наибольшая эффективная мощность двигателя, кВт;

a, b, c — расчетные коэффициенты, зависящие от модели двигателя;

— частота вращения коленчатого вала, при которой определяется мощность,;

— частота вращения коленчатого вала при наибольшей мощности,.

(2)

Коэффициенты формулы (1) выявляют в зависимости от соотношений крутящих моментов (/)и частоте (/) вращения коленчатого вала двигателя при максимальной мощности (,) максимальном крутящем моменте (,) по уравнениям:

(2. 2)

Крутящий момент (Н·м) двигателя определяют в зависимости от мощности (кВт) и соответствующей частоты вращения (мин-1) коленчатого вала по формуле:

(2. 3)

Максимальная частота вращения коленчатого вала определяется по формуле:

= (1,05−1,20)*.

Таблица 2.1.

Расчет внешней скоростной характеристики двигателя

п/п

об/мин

А

Nemax,

кВт

кВт

Нм

1

540

0,1

0,080

0,010

0,1 266

0,001

0,107

0,092

63

5,738

0,011

102

2

1080

0,2

0,160

0,040

0,051

0,008

0,009

0,203

12,658

0,012

112

3

1620

0,3

0,241

0,090

0,114

0,027

0,029

0,326

20,360

0,013

120

4

2160

0,4

0,321

0,160

0,203

0,064

0,068

0,455

28,442

0,013

126

5

2700

0,5

0,401

0,250

0,316

0,125

0,134

0,584

36,504

0,014

129

6

3240

0,6

0,481

0,360

0,456

0,216

0,231

0,706

44,146

0,014

130

7

3780

0,7

0,562

0,490

0,620

0,343

0,366

0,815

50,967

0,013

129

8

4320

0,8

0,642

0,640

0,810

0,512

0,547

0,905

56,567

0,013

125

9

4860

0,9

0,722

0,810

1,025

0,729

0,779

0,969

60,545

0,012

119

10

5400

1,0

0,802

1,000

1,266

1,000

1,068

1,000

62,500

0,012

111

По данным таблицы 2.1 строим графики зависимости: а) мощности от частоты вращения коленчатого вала, б) крутящего момента от частоты вращения коленчатого вала.

/

Рисунок 2.1 Внешняя скоростная характеристика двигателя автомобиля

2.2 Тяговый расчет автомобиля

Тяговая характеристика автомобиля представляет собой зависимость между силой тяги () и скоростью (, км/ч) движения автомобиля.

Силу тяги (, Н) на ведущих колесах автомобиля рассчитывают по формуле:

(2. 4)

где: — крутящий момент двигателя, Н·м;

— передаточное число коробки передач;

— передаточное число главной передачи;

— радиус качания колеса, м;

— к.п.д. трансмиссии, которое принимаем 0,8

Входящий в формулу (2. 4) крутящий момент () берут из таблицы 2.1. Он зависит от частоты вращения ()коленчатого вала двигателя. Скорость движения автомобиля () определяют по формуле:

км/ч. (2. 5)

Радиус () качения колеса, входящий в формулы (2. 4), (2. 5), приближенно определяется по формуле:

мм (2. 6)

где: d — внутренний диаметр шины (диаметр обода колеса), м;

Н- высота профиля шины в свободном состоянии, м;

лШ — коэффициент нормальной деформации шины.

Для шин дорожной проходимости коэффициент (лШ) принимаем равным 0,11.

rK=+132(1- 0. 11)=295,3 мм

Таблица 2.2.

Расчет тяговой характеристики автомобиля

ne,

мин-1

MeN ,

Нм

Передача

I

I I

I I I

IV

V

1

540

102

4

4,31

7

2,67

10

1,78

15

1,23

20

0,95

2

1080

112

9

4,75

14

2,94

21

1,96

30

1,36

39

1,05

3

1620

120

13

5,09

21

3,16

31

2,11

45

1,46

59

1,13

4

2160

126

17

5,34

28

3,31

42

2,21

61

1,53

78

1,18

5

2700

129

22

5,48

35

3,40

52

2,26

76

1,57

98

1,21

6

3240

130

26

5,52

42

3,42

63

2,28

91

1,58

117

1,22

7

3780

129

30

5,47

49

3,39

73

2,26

106

1,56

137

1,21

8

4320

125

35

5,31

56

3,29

84

2,19

121

1,52

156

1,17

9

4860

119

39

5,05

63

3,13

94

2,09

136

1,44

176

1,12

10

5400

111

43

4,69

70

2,91

105

1,94

151

1,34

195

1,04

Скорость () и сила тяги () при движении на любой другой i-и передаче можно определить по соотношениям:

где: -скорость автомобиля на прямой передаче при заданном км/ч;

— сила тяги на прямой передаче, кН;

— передаточное число коробки передач на i-й передаче.

Суммарная сила сопротивления дороги ()определяется по формуле:

(2. 7)

где: ш — коэффициент суммарного сопротивления дороги;

— полный вес автомобиля, кН.

Коэффициент суммарного сопротивления дороги рассчитывается так:

(2. 8)

где: f — коэффициент сопротивления качения;

— угол подъема дороги.

При расчете тягового баланса принимаем, что автомобиль движется по горизонтальной дороге (=0) с асфальтобетонным покрытием. Тогда коэффициент (ш) суммарного сопротивления дороги (2. 8) равен коэффициенту (f) сопротивления качению.

При скоростях движения автомобиля, превышающих 60−80 км/ч коэффициент (f)надо определять по эмпирической формуле:

(2. 9)

где: — коэффициент сопротивления качению, относящийся к малым скоростям движения автомобиля;

— скорость движения автомобиля, км/ч.

Cила, суммарного сопротивления дороги в этих условиях такова:

(2. 10)

Для дорог с асфальтобетонным покрытием, находящихся в хорошем состоянии, коэффициент () принимаем равным 0. 015. Силу сопротивления воздуха () в кН определяют по формуле:

(2. 11)

где: — коэффициент сопротивления воздуха;

F — лобовая площадь автомобиля, м2.

Лобовая площадь автомобиля рассчитывается следующим образом, для легковых автомобилей:

(2. 12)

где: — наибольшая ширина автомобиля, м;

— наибольшая высота автомобиля, м;

В — колея автомобиля.

Коэффициент () сопротивления воздуха можно принять (в Н·с2/м4) [1], для легковых автомобилей 0,25.

F==

Все полученные результаты сводим в таблицу 2. 3, расчет значений сил (и), определяемых для скоростей движения автомобиля от 0 до наибольшей скорости на высшей передаче. Промежуточные значения скорости () следует взять по табл.3 для высшей передачи. По результатам расчета строят зависимости силы () и суммарной (+) от скорости автомобиля, приведенные на рис. 2.

Таблица 2. 3

Расчет сил сопротивления движению

Va

Va2

(Va2)/20 000

1+((Va2)/20 000)

Ш

Pw

PШ+Pw

1

20

382

0,02

1,02

0,015

0,218

0,014

0,23

0,72

2

39

1528

0,08

1,08

0,015

0,218

0,054

0,27

0,78

3

59

3439

0,17

1,17

0,015

0,218

0,122

0,34

0,79

4

78

6113

0,31

1,31

0,015

0,218

0,217

0,43

0,75

5

98

9552

0,48

1,48

0,022

0,321

0,339

0,66

0,55

6

117

13 755

0,69

1,69

0,025

0,367

0,488

0,86

0,37

7

137

18 722

0,94

1,94

0,029

0,421

0,664

1,09

0,12

8

156

24 454

1,22

2,22

0,033

0,484

0,868

1,35

-0,18

9

176

30 949

1,55

2,55

0,038

0,554

1,098

1,65

-0,54

10

195

38 209

1,91

2,91

0,044

0,633

1,356

1,99

-0,95

На рис. 2.2 показан запас () силы тяги, равный (при равномерном движении автомобиля по горизонтальной дороге)

Запас силы тяги может использоваться для разгона автомобиля, преодоления подъемов и буксировки прицепа.

По данным таблиц 2.2 и 2.3 строим график тягового баланса автомобиля рисунок 2.2.

Рисунок. 2.2. График тягового баланса автомобиля

2.3 Динамический паспорт автомобиля

Динамической характеристикой автомобиля называют график изменения динамического фактора от скорости движения на различных передачах. Динамический фактор при полной нагрузке автомобиля () определяют по формуле:

(2. 14)

где: — сила тяги на ведущих колесах автомобиля, кН;

— сила сопротивления воздуха, кН;

— полный вес автомобиля, кН.

При малых скоростях движения автомобиля сила () имеет очень малую величину, в то время как сила тяги () на низших передачах и малых скоростях движения имеет большие числовые значения (см. рис. 2). В этих случаях можно принимать = 0 и определять динамический фактор по упрощенной формуле:

Результаты расчетов сводим в таблицу 2.4. По данным этой таблицы на рис. 2. 3, динамическая характеристика автомобиля ГАЗ-3110 с пятиступенчатой коробкой передач. Диапазон скоростей () движения автомобиля сохраняется таким же, что и на рис. 2.2.

Таблица 2. 4

Результаты расчета динамического фактора автомобиля

Первая передача, i=3,308

Вторая передача, i=2,050

Третья передача, i=1,367

Va

Pk

Pw

D

Va

Pk

Pw

D

Va

Pk

Pw

D

4

4,308

0

0,297

7

2,670

0,000

0,184

10

1,780

0,000

0,123

9

4,751

0,000

0,328

14

2,944

0,001

0,203

21

1,963

0,001

0,135

13

5,095

0,001

0,351

21

3,157

0,001

0,218

31

2,105

0,001

0,145

17

5,338

0,001

0,368

28

3,308

0,001

0,228

42

2,206

0,002

0,152

22

5,481

0,001

0,378

35

3,396

0,002

0,234

52

2,265

0,002

0,156

26

5,523

0,001

0,381

42

3,423

0,002

0,236

63

2,282

0,003

0,157

30

5,466

0,001

0,377

49

3,387

0,002

0,233

73

2,259

0,003

0,156

35

5,308

0,002

0,366

56

3,289

0,003

0,227

84

2,194

0,004

0,151

39

5,050

0,002

0,348

63

3,130

0,003

0,216

94

2,087

0,004

0,144

43

4,692

0,002

0,323

70

2,908

0,003

0,200

105

1,939

0,005

0,133

Четвертая передача, i=0,946

Пятая передача, i=0,732

Va

Pk

Pw

D

Va

Pk

Pw

D

15

1,232

0,001

0,085

20

0,953

0,001

0,066

30

1,359

0,001

0,094

39

1,051

0,002

0,072

45

1,457

0,002

0,100

59

1,127

0,003

0,078

61

1,526

0,003

0,105

78

1,181

0,004

0,081

76

1,567

0,003

0,108

98

1,213

0,004

0,083

91

1,580

0,004

0,109

117

1,222

0,005

0,084

106

1,563

0,005

0,107

137

1,209

0,006

0,083

121

1,518

0,006

0,104

156

1,175

0,007

0,080

136

1,444

0,006

0,099

176

1,117

0,008

0,076

151

1,34

0,007

0,092

195

1,038

0,009

0,071

Рисунок 2.3. Динамическая характеристика автомобиля.

Коэффициент суммарного сопротивления дороги может рассчитываться по следующей формуле:

(2. 15)

где: i — величина уклона (подъема) дороги в сотых долях, приближенно (- угол подъема дороги).

Из формулы (2. 15), т. е. по динамической характеристике автомобиля и найденному значению коэффициента () суммарного сопротивления дороги при известном значении коэффициента () сопротивления качению, можно определить величину максимального подъема, преодолеваемого автомобилем.

Номограмма нагрузок соответствует изменению нагрузок от 0 до 100%. Для проверки возможности движения автомобиля на заданных маршрутах.

Для получения номограммы нагрузок используют формулы:

автомобиль москвич тормозной топливный

и (2. 16)

где: и- динамический фактор по сцеплению для автомобиля

без груза и с полной нагрузкой соответственно;

ц — коэффициент сцепления шин ведущих колес автомобиля с дорогой;

-вес, приходящийся на ведущие колеса автомобиля без груза, кН;

— вес автомобиля без груза, кН;

— вес, приходящийся на ведущие колеса полностью груженого автомобиля, кН;

— полный вес автомобиля, кН.

Для определения динамического фактора по сцеплению по формулам (2. 16) надо задаться значениями коэффициента сцепления (ц) в диапазоне 0,1 — 0,8 с интервалом 0,1. Результаты расчета сводим в табл. 2.3 и строим график номограммы нагрузок рис. 2.4.

Таблица 2. 3

Результаты расчета динамического фактора по сцеплению

ц

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,041

0,081

0,122

0,163

0,204

0,244

0,285

0,326

0,050

0,100

0,150

0,200

0,250

0,300

0,350

0,400

Рисунок 2.4 График номограммы нагрузок.

2.4 Ускорение, время и путь разгона автомобиля

Ускорение автомобиля (j, м/с2) определяют по формуле:

(2. 20)

где: D — динамический фактор автомобиля;

ш — коэффициент суммарного сопротивления дороги;

д — коэффициент учета влияния вращающихся масс;

g — ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с.

для легковых автомобилей:

(2. 21)

Расчет ускорений в зависимости от скорости движения производят для полностью груженoгo автомобиля при его движении по горизонтальной дороге с твердым покрытием в хорошем состояния, для которой коэффициент (ш) принимаем равным 0,015.

Коэффициент (д) может быть определен по формуле:

(2. 22)

где: и — постоянные (для данного автомобиля) коэффициенты;

— передаточное число коробки передач.

Результаты подсчета ускорений автомобиля па передачах сводим в таблицу 2.4.

Таблица 2. 4

Результаты подсчета ускорений автомобиля на передачах

п/п

Передача

I

I I

I I I

IV

V

1

4

0,297

1,52

7

0,184

1,23

10

0,123

0,89

15

0,085

0,61

20

0,066

0,45

2

9

0,328

1,69

14

0,203

1,37

21

0,135

1,00

30

0,094

0,69

39

0,072

0,51

3

13

0,351

1,81

21

0,218

1,47

31

0,145

1,07

45

0,100

0,74

59

0,078

0,54

4

17

0,368

1,90

28

0,228

1,55

42

0,152

1,13

61

0,105

0,77

78

0,081

0,56

5

22

0,378

1,96

35

0,234

1,59

52

0,156

1,15

76

0,108

0,78

98

0,083

0,55

6

26

0,381

1,97

42

0,236

1,60

63

0,157

1,16

91

0,109

0,77

117

0,084

0,53

7

30

0,377

1,95

49

0,233

1,58

73

0,156

1,13

106

0,107

0,74

137

0,083

0,49

8

35

0,366

1,89

56

0,227

1,53

84

0,151

1,08

121

0,104

0,69

156

0,080

0,42

9

39

0,348

1,79

63

0,216

1,44

94

0,144

1,01

136

0,099

0,62

176

0,076

0,34

10

43

0,323

1,66

70

0,200

1,32

105

0,133

0,91

151

0,092

0,53

195

0,071

0,25

Рисунок 2.5. График ускорений автомобиля ГАЗ-3110

Общая зависимость времени t разгона от скорости V и ускорения j выражается интегралом:

(2. 23)

Приближенное интегрирование по графику (см. рис. 2. 4) позволяет определить время разгона (t, сек) при принятых размерностях скорости (км/ч) и ускорения j (м/с2) по формуле:

(2. 23)

Расчет времени разгона проводим непосредственно в таблицу 2.5.

Таблица 2. 5

Расчет времени разгона.

п.п.

Передача

I

II

III

IV

V

Номер участка

1

2

3

4

5

1

Скорость, км/ч начальная (VH)

конечная (VК)

4

43

43

70

70

105

105

151

151

195

2

Ускорение, м/с2 в начале участка (jH)

в конце участка (jК)

1,52

1,66

1,23

1,32

0,89

0,91

0,61

0,53

0,45

0,25

3

Среднее ускорение (jСР)

1,585

1,275

0,9

0,57

0,35

4

Время разгона на участке (ti), с

2,345

3,56

4,22

5,88

18,37

5

Суммарное время разгона (t), с

74

6

Средняя скорость на участке Va cp i

23,5

56,5

87,5

128

173

7

Путь разгона на участке, Si, м

7,05

14,87

36

102

274,1

8

Суммарный путь разгона, Sq, м

433,87

По данным табл. 2.5 строим график времени разгона автомобиля от скорости до

Рисунок 2.6 График времени разгона автомобиля

Общая закономерность пути S разгона от времени разгона и скорости движения выражается интегралом:

(2. 24)

Приближенное интегрирование по графику (см. рис. 2. 5) позволяет определить путь разгона (S, м) при принятых размерностях скорости, (км/ч) и времени t (сек.) по формуле:

(2. 25)

где: — средняя скорость на участке, км/ч;

— время разгона на участке, с.

Для повышения точности расчет пути разгона проводят с использованием данных по определению времени разгона. При этом определяют как середину интервала скоростей на каждом участке предыдущего расчета, а приращение времени принимают равным, т. е. различным для каждого участка. Без ввода дополнительной информации, определяя последовательно:

1) путь разгона на участке —;

2) суммарный путь разгона —

Расчет приводим в таблицу 2. 5, расчет времени разгона.

По результатам расчета строим график пути разгона (рис. 2. 7).

Рисунок 2.7 График пути разгона автомобиля

2.5 Мощностной баланс автомобиля

Графиком мощностного баланса автомобиля называют график, имеющий кривые мощности, подводимой к ведущим колесам на передачах, и кривые мощности, затрачиваемой на преодоление сопротивления качению и сопротивления воздуха, в зависимости от скорости движения.

Мощность, подводимую к ведущим колесам автомобиля (), определят по формуле:

(2. 26)

Мощность, необходимую для преодоления сопротивления дороги () вычисляют по формуле:

(2. 27)

где: — суммарная сила сопротивления дороги, определяемая по формуле (7), кН;

— скорость движения автомобиля, км/ч.

Мощность, необходимую для преодоления сопротивления воздуха () находят по формуле:

(2. 28)

где: — сила сопротивления, воздуха определяемая по формуле (2. 11), кН.

Результаты расчета мощностного баланса сводят в таблицу 2.6.

Таблица 2. 6

Результаты расчета графика мощностного баланса автомобиля

п.п.

ne мин-

Ne

кВт

Nk

кВт

Передача (Vа, км/ч)

кВт

NW

кВт

NШ+NW

кВт

I

II

III

IV

V

1

540

5,7

5,2

4

7

10

15

20

1,2

0,1

1,3

2

1080

12,7

11,4

9

14

21

30

39

2,4

0,6

3,0

3

1620

20,4

18,3

13

21

31

45

59

3,5

2,0

5,5

4

2160

28,4

25,6

17

28

42

61

78

4,7

4,7

9,4

5

2700

36,5

32,9

22

35

52

76

98

8,7

9,2

17,9

6

3240

44,1

39,7

26

42

63

91

117

12,0

15,9

27,9

7

3780

51,0

45,9

30

49

73

106

137

16,0

25,3

41,3

8

4320

56,6

50,9

35

56

84

121

156

21,0

37,7

58,7

9

4860

60,5

54,5

39

63

94

136

176

27,1

53,7

80,8

10

5400

62,5

56,3

43

70

105

151

195

34,4

73,6

108,0

По данным таблицы 2.6 на рисунке 2.8 построены кривые и на передачах, кривая и кривая +.

Рисунок 2.8 График мощностного баланса автомобиля

2.6 Тормозная динамика автомобиля

Теоретический минимальный тормозной путь до остановки автомобиля (), имеющего тормозные механизмы на всех колесах, определяют по формуле:

(2. 29)

где: — скорость движения автомобиля в начале торможения, км/ч;

ц — коэффициент сцепления шин с дорогой.

Остановочный путь автомобиля (, м) определяют по формуле:

(2. 30)

где: — время реакции водителя, с;

— время срабатывания тормозов, т. е. период времени от начала торможения до момента времени, в который тормозная сила достигает наибольшей величины, с;

— коэффициент эффективности торможения.

Результаты расчета сведены в таблицу 2.7.

Таблица 2. 7

Результаты подсчета тормозного и остановочного путей автомобиля

V0,км/ч

ST, м

S0, м

10

0,7

3,5

20

2,6

8,6

30

5,9

15,1

40

10,5

23,2

50

16,4

32,8

60

23,6

43,8

70

32,2

56,4

80

42,0

70,5

90

53,1

86,1

100

65,6

103,2

110

79,4

121,9

120

95,4

142,0

130

110,9

163,6

140

128,6

186,8

150

147,6

211,5

160

168

237,6

170

189,6

265,3

180

212,6

294,5

190

236,9

325,2

195

249,5

341,1

Рисунок 2.8 График тормозного и остановочного путей автомобилей

2.7 Топливная экономичность автомобиля

Требуется определить расход топлива в литрах на 100 км пробега автомобиля при движения с полной нагрузкой и постоянной скоростью 60 км/ч при значениях коэффициента суммарного сопротивления дороги, равных 0,015 и 0,05.

Расход топлива () определяют по формуле:

,(л/100км) (2. 31)

где: — эффективный удельный расход топлива, г/кВт·ч;

— мощность двигателя, необходимая для равномерного движения автомобиля, кВт;

— скорость движения автомобиля, км/ч;

с — плотность топлива, кг/л (для бензина принимаем 0,72).

Мощность двигателя (), необходимую для равномерного движения автомобиля, определяют по формуле:

(2. 32)

где: и — мощности, затрачиваемые на преодоление сопротивления дороги и воздуха соответственно, кВт.

Величина эффективного удельного расхода топлива () входящая в формулу (2. 31), зависит от частоты вращения коленчатого вала и степени использования мощности двигателя. Минимальная величина эффективного расхода топлива двигателя внутреннего сгорания () наблюдается при частоте вращения коленчатого вала, примерно соответствующей 70%, и при мощности двигателя, равной примерно 80% максимальной при этих оборотах. Допускается принимать величину равной 300−325 г/кВт·ч

Величину удельного расхода топлива двигателем (г/кВт·ч) в конкретных условиях движения определяют по формуле:

(2. 33)

где: и — коэффициенты, учитывающие изменение удельного расхода топлива в зависимости от частоты вращения коленчатого вала и от степени использования мощности двигателя соответственно.

kN=3,27−8,22И+9,13И2−3,18И3 (2. 34)

kn=1,25−0,99Е+0,98Е2−0,24Е3 (2. 35)

где: И и Е — соответственно степень использования мощности двигателя и степень использования частоты вращения

Результаты расчета сводим в таблицу 2.8.

Таблица 2. 8

Результаты расчета расхода топлива

Ш

kN

Kn

Qs,

л/100км

qe,

г/кВтч

NeH,

кВт

ne/nN

N,

Об/мин

1

0,015

1,1

1. 06

7,7

241,6

13,8

0,41

2300

2

0,05

1. 2

1. 08

26,2

268,5

42,1

0,55

3100

Анализ и выводы по разделу

При проведении расчетов данного раздела выяснил что: 1. наиболее эффективный режим работы двигателя достигается на средних частотах вращения коленчатого вала двигателя; 2. значение коэффициента запаса тяги будет максимальным примерно при 60 км/ч, что хорошо подходит для эксплуатации автомобиля в городе; 3. движение автомобиля со скоростью выше критической будет устойчивым так, как при движении со скоростью меньше критической увеличение коэффициента сопротивления дороги будет сопровождаться уменьшением скорости и динамического фактора, что может привести к тому, что двигатель остановится если не включить более низкую передачу; 4. анализируя результаты пункта «ускорение, время и путь разгона автомобиля», можно сделать вывод, что наиболее целесообразно производить переключение передач на средних частотах вращения коленчатого вала двигателя. Это связано с тем, что дальнейшее увеличение частоты вращения коленчатого вала будет сопровождаться падением ускорения автомобиля, увеличением расхода топлива, нагрузки на двигатель; 5. топливная экономичность автомобиля Москвич 214 122 полностью соответствует данным завода.

3. Эксплуатационные качества автомобиля

3.1 Управляемость и маневренность автомобиля

Управление автомобилем является главной производственной функцией водителя. Основное назначение автотранспортных средств — перемещение грузов и пассажиров в пространстве, поэтому под управляемостью следует понимать целенаправленную организацию процесса движения.

Управляемость автомобиля определяется степенью соответствия траектории его движения положению управляемых колес.

3.1.1 Управление автомобилем при движении на повороте

Если на автомобиль установлены жесткие шины, а колеса повернуты на угол (средний угол поворота обоих колес) (рис. 3. 1), то точка, лежащая на середине оси неуправляемых колес, должна двигаться по дуге радиуса:

, (3. 1)

где R — радиус поворота оси колес автомобиля, м;

L — база автомобиля, м;

— средний угол поворота управляемых колес автомобиля, 23 °.

м.

При нейтральном положении управляемых колес =0, R= т. е. траектория движения — прямая линия. Однако при движении автомобиля на повороте при некоторой скорости движения может начаться боковое скольжение колес.

По условиям управляемости критическая скорость, с которой может двигаться автомобиль на повороте без поперечного скольжения управляемых колес, определяется из выражения:

, (3. 2)

где — коэффициент сцепления шин с дорогой в поперечном направлении, в расчетах принимается 0,6;

— коэффициент сопротивления качению, принимаем равным 0,02;

— средний угол поворота управляемых колес автомобиля, в расчетах принимаем от 0 до 0,7 рад. (диапазон с шагом 0,1);

L — база автомобиля, м.

Таблица 3. 1

Значения критической скорости по условиям управления

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

6,864

5,70

5,055

4,58

4,190

3,83

3,49

По полученным расчетам строим график зависимости от при заданных и (рисунок 3. 1).

Рисунок 3.1 Зависимость критической скорости по управляемости от угла поворота управляемых колес

При установке на автомобиле эластичных в поперечном направлении шин мгновенный центр поворота смещается с линии, лежащей на продолжении оси задних колес, а радиус поворота R (рис. 3.1 б) определяется по формуле:

, (3. 3)

где L — база автомобиля, м;

— средний угол поворота управляемых колес автомобиля, рад. ;

и — средние углы увода шин передней и задней осей, рад

Т.к., R = 6,43 м.

Измерителем управляемости в данном случае является критическая скорость по боковому уводу (по курсовой устойчивости), которая определяется из условия, что при нейтральном положении управляемых колес, т. е. при =0, траектория движения автомобиля под влиянием бокового увода колес становится криволинейной.

Радиус кривизны траектории средней точки оси неуправляемых колес определяется из выражения:

, (3. 4)

где Rэ — радиус кривизны траектории средней точки оси неуправляемых колес автомобиля, м.

Т.к., то т. е. траектория движения автомобиля будет прямолинейной.

Чем больше коэффициент сопротивления уводу, тем выше боковая жесткость шины, и тем эффективнее она сопротивляется уводу.

Принимаем коэффициенты сопротивления боковому уводу шин колес соответственно переднего и заднего мостов 27,89 кН/рад.

Величина углов увода автомобиля выражается следующей зависимостью:

, (3. 5)

где, А — диаметр обода, мм;

Критическая скорость по боковому уводу:

, (3. 6)

где ma1,2 — массы, отнесенные соответственно к переднему и заднему мостам, кг.

м/с

3.1.2 Управление автомобилем при круговом движении

Угловую скорость автомобиля при круговом движении можно определить из выражения:

, (3. 7)

где v — скорость автомобиля, м/с.

Радиус поворота автомобиля при круговом движении:

. (3. 8)

Выполняем расчет при =0 — max, рад и v=2 — 36 м/с.

Таблица 3. 2

Результаты расчета угловой скорости и радиуса поворота автомобиля при круговом движении.

И, рад

V, м/с

щa, сек-1

R, м

0,1

2

0,77 392

25,6 715 136

0,2

8

0,604 204

12,3 915 242

0,3

14

1,506 133

7,66 609 738

0,4

20

2,843 195

4,88 392 458

0,5

28

4,100 290

3,19 531 265

0,6

32

5,353 904

1,97 284 577

0,7

40

6,364 758

1,42 551 855

Рисунок 3.2 График изменения и R.

Значение коэффициента поворачиваемости определяем из выражения:

, (3. 9)

.

Значения удельного коэффициента сопротивления соответственно передней и задней осей автомобиля при различных v и R определяются из выражений:

, (3. 10)

Таблица 3. 3

Результаты расчета удельного коэффициента сопротивления

v, м/с

0,1

2

0,01

0,01

0,2

8

0,17

0,19

0,3

14

0,54

0,61

0,4

20

0,96

1,07

0,5

28

1,88

2,09

0,6

32

1,86

2,07

0,7

40

1,55

1,73

3.1.3 Кинематика поворота

Характеристика угла увода колеса

Значение угла увода колеса на сухой твердой опорной поверхности, равно = 0,127 523 рад.

Тип шины, для которой производился расчет: 165/80 R 14, максимально допустимое значение нагрузки = 450 кгс, при нагрузке на переднюю ось автомобиля = 6860 Н.

Характеристика коэффициента сопротивления уводу

С учетом того, что коэффициент сопротивления уводу у легкового автомобиля имеет максимальное значение при силе, близкой к той, которая соответствует полной массе автомобиля, были установлены его значения соответственно для переднего и заднего мостов автомобиля: и

Кув1,2=27. 89 кН/рад.

3.2 Устойчивость автомобиля

Потеря устойчивости может произойти при продольном и поперечном опрокидывании, а также при боковом перемещении и скольжении на подъеме. В соответствии с этим устойчивость разделяют на продольную и поперечную.

3.2.1 Продольная (курсовая) устойчивость

Опрокидывание теоретически может произойти при движении на подъеме, когда составляющая веса, параллельная полотну дороги, вызовет отрыв передних колес от дороги.

Критическая скорость по курсовой устойчивости автомобиля определяется из выражения:

, (3. 13)

.

где L — база автомобиля, м;

— коэффициенты сопротивления боковому уводу шин колес соответственно переднего и заднего мостов, Н/рад. ;

— массы, отнесенные соответственно к переднему и заднему мостам, кг.

При автомобиль не может двигаться с постоянной угловой скоростью, если =const. В частности, при =0 невозможно без участия водителя поддерживать прямолинейное движение. Для сохранения некоторой средней кривизны траектории или движения, близкого к прямолинейному, необходимо все время поворачивать управляемые колеса то в ту, то в другую сторону.

Расчет считаем справедливым условно, принимая =const.

Максимальный угол подъема по опрокидыванию:

, (3. 14)

где b — расстояние от задней балки до центра тяжести, м;

hg — высота центра тяжести, м.

Определение критического угла по опрокидыванию в продольной плоскости автомобиля с полной нагрузкой:

, (3. 15)

где — критический угол по опрокидыванию;

b — расстояние от задней балки до центра тяжести, м;

fa — коэффициент сопротивления качению;

rg — динамический радиус колеса, м;

hg — высота центра тяжести автомобиля, м.

.

3.2.2 Поперечная устойчивость

В качестве оценочных показателей поперечной устойчивости автомобиля принимаются критические скорости движения по кривой по условиям бокового скольжения (заноса), м/с, и опрокидывания, м/с. Их можно определить из выражений:

, (3. 16)

, (3. 17)

где R — радиус кривой полотна дороги в плане, м;

g =9,81 м/с2 — ускорение силы тяжести;

— коэффициент сцепления в поперечном направлении;

В — колея автомобиля, м;

hg- высота центра тяжести автомобиля, м.

Задаваясь несколькими значениями радиуса кривой полотна дороги от 20 до 100 м, определяем критические скорости движения автомобиля, по которым строим график поперечной устойчивости.

Таблица 3. 5

Оценочные показатели поперечной устойчивости автомобиля

R

20

30

40

50

60

70

80

90

100

хкр. ц

12,53

15,34

17,72

19,81

21,70

23,44

25,06

26,58

28,01

хкр. оп

14,80

18,13

20,93

23,40

25,63

27,69

29,60

31,39

33,09

Рисунок 3.5 Оценочные показатели поперечной устойчивости автомобиля

Коэффициент поперечной устойчивости можно считать равным:

, (3. 18)

Поскольку коэффициент в одинаковой степени позволяет оценить устойчивость как положения, так и движения, то угол может быть использован как один из обобщающих критериев.

Т. к., то критического угол косогора будет определяться по формуле:

, (3. 19)

.

Минимальное значение боковой скорости, при любом превышении которой произойдет опрокидывание:

, (3. 20)

При исследовании условий потери устойчивости автомобиля рассматриваем условия его равновесия с учетом силы инерции, приложенной в центре масс.

Под действием поперечных сил происходит крен кузова в направлении действия большей из них.

Условие устойчивого равновесия:

, (3. 21)

.

Учитывая, что, составляется таблица изменения при различных значениях скорости и радиуса поворота (таблица 3. 6).

Таблица 3. 6

Изменение силы инерции при различных значениях скорости и радиуса поворота

Радиус поворота, м

Скорость, м/с

2

6

10

14

18

22

20

296

2664

7400

14 504

23 976

35 816

30

197,333

1776

4933,333

9669,333

15 984

23 877,33

40

148

1332

3700

7252

11 988

17 908

50

118,4

1065,6

2960

5801,6

9590,4

14 326,4

60

98,666

888

2466,66

4834,66

7992

11 938,6667

70

84,571

761,14

2114,28

4144

6850,285

10 233,1429

80

74

666

1850

3626

5994

8954

90

65,7777

592

1644,444

3223,111

5328

7959,11 111

100

59,2

532,8

1480

2900,8

4795,2

7163,2

Рисунок 3.6 Изменение силы инерции при различных значениях скорости и радиуса поворота

Рисунок 3.7 — Схема сил действующих на автомобиль на вираже

3.3 Проходимость автомобиля

Проходимостью называется эксплуатационное свойство, определяющее возможность движения автомобиля в ухудшенных дорожных условиях, по бездорожью и при преодолении различных препятствий.

Проходимость делится на профильную и опорную.

3.3.1 Оценка профильной проходимости

Профильная (продольная) проходимость характеризует возможность преодолевать неровности пути, препятствия и вписываться в требуемую полосу движения.

Большинство единичных показателей профильной проходимости представляет собой геометрические параметры автомобилей и прицепного состава.

Продольную проходимость автомобилей в соответствии с ГОСТ 22 653–77 оценивают по следующим единичным показателям:

1. Дорожный просвет (H1 = 144 мм) — расстояние от одной из наиболее низко расположенных точек автомобиля (прицепа) до опорной поверхности; определяет возможности движения по мягким грунтам и преодоления сосредоточенных препятствий (камней, пней, кочек и т. д.).

2. Передний и задний свес (L6 = 770 мм, L9 = 750мм) — расстояние от крайней точки контура передней (задней) выступающей части по длине автомобиля до плоскости, перпендикулярной опорной поверхности и проходящей через центры передних (задних) колес; влияет на проходимость при переезде через канавы, пороги, кюветы и т. п.

3. Угол переднего и заднего свеса (200,250) — угол между опорной поверхностью и плоскостью, касательной к окружностям наружных диаметров передних (задних) колес и проходящей через точку контура передней (задней) части автомобиля таким образом, что все остальные точки контура оказываются с внешней стороны этого угла; характеризует возможность преодоления препятствий с короткими подъемами и спусками.

4. Продольный радиус проходимости (R5 = 2,0 м) — радиус цилиндра, касательного к окружностям, описанным свободными радиусами соседних колес, наиболее разнесенных по базе, и проходящего через точку контура нижней части автомобиля таким образом, что все остальные точки контура оказываются с внешней стороны этого цилиндра; характеризует проходимость по местности с препятствиями гребнистого характера, складками местности, насыпями, буграми.

5. Наибольший угол преодолеваемого подъема (16,2є) — угол подъема, имеющего протяженность не менее двукратной длины автомобиля или автопоезда и ровную поверхность, преодолеваемый автомобилем без использования инерции, нарушений условий нормальной работы агрегатов и безопасности движения.

6. Наибольший угол преодолеваемого автомобилем косогора () — характеризует возможность движения автомобиля по ровному косогору без бокового скольжения колес более чем на ширину профиля шины и без нарушения условий нормальной работы агрегатов и безопасности. Этот параметр не нормирован стандартами.

3.4 Плавность хода, вибрация, шум

Основными оценочными показателями плавности хода являются уровни вибронагруженности водителя, пассажиров, грузов и характерных элементов шасси и кузова. Оценка уровня вибронагруженности производится по средним квадратичным значениям ускорений колебаний (виброускорений) или скоростей колебаний (виброскоростей) в вертикальном и горизонтальном направлениях.

Нормы допустимых виброскоростей, ГОСТ 12.1. 012−90, различны для разных частот колебаний. Частоты группируют в октавные полосы, каждая из которых определяется средней геометрической величиной граничных (минимальных и максимальных) для данной полосы частот.

Основным измерителем вибронагруженности при оценке плавности хода автомобиля служит среднее квадратичное значение ускорений, которое связано со средним квадратичным значением скорости формулой:

, (3. 26)

где — среднее геометрическое значение частоты октавных полос, Гц.

Нормы виброскоростей в октавных полосах при длительности рабочего дня 8 ч для транспортных вибраций, т. е. вибраций, которые возникают в результате движения различных автомобилей по местностям, агрофонам и дорогам, даны в таблице 3.8.

Таблица 3. 8

Среднегеометрическое значение частот полос

Средние геометрически значения частот полос, Гц

1

2

4

8

16

31,5

63

Допустимые значения виброускорений,

вертикальной

1,1

0,79

0,57

0,6

1,14

2,26

4,49

Допустимые значения виброускорений

горизонтальных,

0,39

0,42

0,8

1,62

3,2

6,38

12,76

Допустимые значения виброскорости

вертикальной,

0,2

0,07

0,02

0,01

0,01

0,01

0,01

Допустимые значения виброскорости

вертикальной, дБ

132

123

114

108

107

107

107

Допустимые значения виброскорости

горизонтальной,

0,06

0,03

0,03

0,03

0,03

0,03

0,03

Допустимые значения виброскорости

горизонтальной, дБ

122

117

116

116

116

116

116

Вибронагруженность оценивают логарифмическим уровнем виброскорости (в дБ):

, (3. 27)

где — среднее квадратичное значение виброскорости в октавной полосе, м/с;

— значение виброскорости, с которой проводят сравнение.

Результаты расчетов сводим в таблицу 3.9.

Таблица 3. 9

Результаты расчетов и

Средние геометрически значения частот полос, Гц

1

2

4

8

16

31,5

63

Среднеквадратичное значения виброускорений,

вертикальной,

1,256

0,2198

0,0314

0,0079

0,0039

0,002

0,0001

Среднеквадратичное значения виброускорений

горизонтальных,

0,3768

0,0942

0,0471

0,0236

0,0118

0,006

0,003

Вибронагруженность

вертикальная, дБ

8,4823

8,3596

8,2276

8,1337

8,1175

8,1175

8,1175

Вибронагруженность

горизонтальной, дБ

8,3454

8,2727

8,2578

8,2578

8,2578

8,2578

8,2578

На плавность хода и некоторые другие эксплуатационные свойства автомобиля большое влияние оказывают колебания колес и жестко связанных элементов.

К подрессоренным массам относят:

тв — масса водителя и пассажиров в кабине;

ттпд — масса кузова тягача (включает массу полезной нагрузки) и рамы с укрепленным на ней двигателем, агрегатов трансмиссии и управления;

тппд — масса рамы полуприцепа с укрепленными на ней элементами (включает массу полезной нагрузки, расположенной на грузовой платформе полуприцепа).

К неподрессоренным массам относятся массы переднего и заднего мостов тягача (тп1пп и mп2пп) и моста полуприцепа mпнп.

Неподрессоренные массы автомобиля:

, (3. 28)

где тзм — масса заднего моста, кг;

mпм — масса переднего моста, кг;

п — количество колес;

тк — масса колеса в сборе с шиной, кг.

.

Подрессоренные массы автомобиля:

, (3. 29)

.

Как подрессоренные, так и неподрессоренные массы совершают сложные двухчастотные колебания. Двухосный автомобиль имеет четыре собственные частоты — две низкие (и) и две высокие (и).

, (3. 30)

, (3. 31)

где сп — жесткость подвески, Н/см;

сш — жесткость шин, Н/см.

Характерны следующие соотношения жесткостей (табл.3. 1).

Принимаем жесткость всех шин автомобиля сш = 3200 Н/см и отношение сш/ср1 = 10, сш/ср2 = 12 тогда:

Н/см,

Н/см,

,

,

В расчетах выразим частоту колебаний подрессоренной массы через статический прогиб подвески — перемещение колес относительно кузова за счет деформации упругого элемента подвески под действием силы тяжести:

, (3. 32)

где — статический прогиб подвески, м; =24,4 м

Gi — статическая весовая нагрузка на подвеску данного моста, Н;

— жесткость подвески, Н/м.

В расчетах принимаем коэффициент распределения подрессоренных масс = 1.

Частоты свободных колебаний подрессоренных масс определяются из выражения:

, (3. 33)

Техническая частота пк — число колебаний в минуту:

, (3. 34)

Анализ и выводы по разделу

Управление автомобиля Москвич 214 122 является оптимальной. Он обладает недостаточной поворачиваемостью, что означает не сложное управление автомобиля, а также его способность к лучшему маневрированию. Автомобиль обладает высокой устойчивостью на дорогах. Свойства проходимости заднеприводных автомобилей меньше по сравнению с переднеприводными автомобилями. Данный автомобиль из-за улучшенной конструкции ходовой части имеет повышенную плавность хода при движении.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой