Проектирование легкового автомобиля с разработкой сцепления
Министерство образования и науки Российской федерации
Федеральное государственное бюджетное общеобразовательное учреждение
высшего профессионального образования
"Воронежский государственный лесотехнический университет
им. Г.Ф. Морозова"
Кафедра автомобилей и сервиса
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
по дисциплине: "Автомобили"
тема проекта: "Проектирование легкового автомобиля с разработкой сцепления"
Выполнил: студент РЭ2-131-ОБ группы
Клейменова И.С.
Проверил: к.т.н. доцент Дорохин С.В.
Воронеж 2015
Реферат
Курсовой проект содержит 43 страниц машинописного текста, 11 графиков, 3 чертежа формата А1, 4 использованных литературных источников.
Основной задачей проектирования автомобиля является расчет тягово-эксплуатационных свойств и разработка существующих конструкций узлов и механизмов автомобиля. В данном курсовом проекте в соответствии с заданием разрабатывается сцепление.
В расчет тягово-эксплуатационных свойств автомобиля входят: определение весовых параметров автомобиля, подбор шин, определение максимальной и стендовой мощности двигателя, расчет и построение внешней скоростной характеристики двигателя, определение передаточного числа главной передачи и передаточных чисел коробки передач, тяговый баланс, мощностной баланс, динамическая характеристика автомобиля, ускорение автомобиля, поперечная устойчивость автомобиля на горизонтальной дороге.
При проектировании узла автомобиля производится его расчет и выполняется его сборочный чертеж.
Содержание
Введение………………………………………………………… |
|
1. Расчет оценочных показателей т |
|
1.1. Определение весовых параметров автомобиля……………….... 6 |
|
1.2. Подбор шин…………………………………………………………7 |
|
1.3. Определение максимальной стендовой мощности двигателя…..7 |
|
1.4. Внешняя скоростная характеристика двигателя………………...9 |
|
1.5. Определение передаточного числа главной передачи…………..11 |
|
1.6. Определение передаточных чисел коробки передач…………..12 |
|
2. Расчет показателей тяговой динамики автомобиля………………….14 |
|
2.1. Тяговый баланс…………………………………………………...14 |
|
2.2. Мощностной баланс……………………………………………….17 |
|
2.3. Динамический паспорт автомобиля……………………………..19 |
|
2.4. Ускорение автомобиля…………………………………………….22 |
|
2.5. Время и путь разгона автомобиля………………………………23 |
|
3. Тормозная динамика автомобиля……………………………………..29 |
|
4. Поперечная устойчивость автомобиля на горизонтальной дороге….33 |
|
5. Сцепление автомобиля……………………………………………….. |
|
5.1. Сцепление автомобиля ВАЗ 1119……………………………….38 |
|
5.2. Основные неисправности сцепления
и способы их устранения.................... |
|
Библиографический список……………………………………………………43 |
|
Приложение |
|
Введение
Пятидверный хэтчбек Лада 1119 Калина - модель семейства "Калина".
Просторный довольно удобный салон с отделкой высококачественного пластика, удобные сидения и достойная шумоизоляция, всё это придаёт комфорт в управлении и доставляет удовольствие от поездки.
Климат - контроль, система безопасности, автозвук все эти данные делают автомобиль достойным представителем B класса.
Лада Калина хэтчбек заметно отстает по размерам от своих собратьев — седана и универсала. Но это не минус этой машины, а даже плюс. Ведь покупают калину в кузове хэтчбек те люди, которым нечего возить в багажнике, поэтому он им попросту не нужен. Уменьшенная длина автомобиля позволяет с легкостью парковаться в тесных дворах. Что касается технических характеристик Лада Калина хэтчбек, то они абсолютно такие же как и седана или универсала. Хотя отличие есть... Более меньший вес машины, поэтому многим кажется что Лада Калина хэтчбек гораздо шустрее при том, что двигатели стоят теже — объемом 1,4 и 1,6 литра.
- Расчет оценочных показателей тягово-скоростных свойств
Тяговый расчет автомобиля ведется в следующем порядке:
– определение полного веса автомобиля;
– подбор шин;
– определение максимальной мощности двигателя (скорости);
– определение передаточного числа главной передачи;
– определение передаточных чисел коробки передач и дополнительной коробки.
- Определение весовых параметров автомобиля
Сила тяжести автомобиля определяется по формуле
, Н,
где mо – масса снаряженного автомобиля,m0=1080 кг,
g – ускорение свободного падения, g=9.81 м/с2 .
Сила тяжести полностью груженого автомобиля Ga определяется по следующей формуле:
Для легковых автомобилей:
, Н,
где Go – сила тяжести автомобиля в снаряженном состоянии, G0=10594,8Н,
Gб – сила тяжести багажа, Gб=70кг,
n – число пассажиров, включая водителя,n=5.
Распределение силы тяжести по осям полностью груженого автомобиля можно приближенно определить по следующим зависимостям:
,
Высота центра масс для легкового автомобиля
,
где L – база автомобиля, L=2,47 м (берется по прототипу).
- Подбор шин
Для подбора шин необходимо определить нагрузку, приходящуюся на наиболее нагруженное колесо автомобиля.
По величине рассчитанной нагрузки, заданной максимальной скорости движения автомобиля Vmax и типу автомобиля по справочнику [4] выбирается шина.
При тяговых расчетах можно принять допущение, что
м,
где rд – динамический радиус колеса, м; rк – радиус качения колеса, м; rст – статический радиус колеса, м.
1.3. Определение максимальной и стендовой мощности двигателя
Если задана максимальная мощность двигателя Nemax, то необходимо с учетом работы ограничителя определить максимальную скорость, которую будет в заданных дорожных условиях развивать автомобиль.
Задача решается графическим методом в следующей последовательности.
Определяется потребная мощность двигателя
, кВт,
где a=b=c=1 – коэффициент для построения внешней скоростной характеристики; λ=1,1 – коэффициент ограничителя оборотов.
С учетом потерь в трансмиссии определяются необходимые затраты
мощности двигателя для преодоления воздушных и дорожных сопротивлений.
,кВт,
где для легковых автомобилей
м2 – лобовая площадь автомобиля.
где Bг , Hг – соответственно габаритные ширина и высота автомобиля,Вг=1,875 м, Нг=1,42м.
Суммарное дорожное сопротивление Yn при движении с максимальной скоростью определяется соответствующим образом.
,
kв=0,3 – коэффициент обтекаемости для легкового автомобиля с закрытым кузовом;
f0 =0,06 – коэффициент сопротивления качению,
В момент достижения равенства автомобиль будет развивать максимальную скорость. Обнаружение этой точки удобно производить графически по рис. 1.1.
Таблица 1.1 – Данные для определения максимальной скорости автомобиля
Va |
Yn |
Nд+Nв |
0 |
0,06 |
0 |
5 |
0,061 |
4,59 |
10 |
0,064 |
9,70 |
15 |
0,069 |
15,84 |
20 |
0,076 |
23,51 |
25 |
0,085 |
33,24 |
30 |
0,096 |
45,54 |
35 |
0,109 |
60,91 |
40 |
0,124 |
79,88 |
45 |
0,141 |
102,95 |
Рис.1.1 – Схема к определению максимальной скорости автомобиля
Максимальная скорость равна 43 м/с.
1.4. Внешняя скоростная характеристика двигателя
После определения максимальной мощности двигателя Nemax производятся расчеты для построения внешней скоростной характеристики двигателя.
На первичном этапе выбирается угловая скорость wN вращения коленчатого вала, соответствующая максимальной мощности двигателя. Обычно угловая скорость wN коленчатого вала при Nemax находится в пределах:
Карбюраторные двигатели легковых автомобилей wN = 500¼580 с-1
Карбюраторные двигатели грузовых автомобилей wN = 270¼500 с-1
Дизельные
Меньшие угловые скорости wN относятся к двигателям большого литража.
Выбрав угловую скорость wN, задаются промежуточными значениями угловых скоростей w в интервале от wmin до wmax.
Текущие значения мощности определяют по эмпирической зависимости
Лейдермана-Красикова:
Зная текущее значение мощности Ne двигателя, соответствующие текущим значениям угловой скорости вращения его коленчатого вала, по
формуле:
определяются текущие значения крутящего момента.
Полученные значения заносят в таблицу 1.2, и на их основе строится график внешней скоростной характеристики двигателя.
Таблица 1.2 – Данные для построения внешней скоростной характеристики двигателя
ω, с-1 |
Ne, кВт |
Mk, Hм |
116,0 |
23,2 |
200 |
220,4 |
46,953 |
213,0345 |
324,8 |
69,798 |
214,8966 |
429,2 |
88,238 |
205,5862 |
533,6 |
98,771 |
185,1034 |
638,0 |
97,9 |
153,4483 |
Рис.1.2 – Внешняя скоростная характеристика двигателя
- Определение передаточного числа трансмиссии
Передаточное число главной передачи Uo определяется из условия обеспечения максимальной скорости движения автомобиля на высшей передаче в коробке передач по формуле:
где uкв- передаточное число коробки передач на высшей передаче; uдв- передаточное число дополнительной коробки на высшей передаче.
Если высшей является прямая передача, то uкв=1,0, если же высшей является ускоряющая передача, то ее передаточным числом следует предварительно задаться. Передаточное число ускоряющей передачи для грузовых автомобилей выбирается в пределах uкв= 0,7¼0,85.
Если на автомобиле есть дополнительная коробка передач, то передаточное число uдв ¹ 1. Обычно дополнительная коробка передач устанавливается на автомобилях повышенной проходимости или большегрузных. В этом случае uдв= 1,3¼1,5.
Для получения достаточного дорожного просвета и простой конструкции главной передачи не рекомендуется превышать следующие значения передаточных чисел главной передачи:
– грузовые автомобили с массой груза до 4¼5 т, u0 - не более 7;
– тяжелые грузовые автомобили, u0- не более 10.
- Определение передаточных чисел коробки передач
Передаточное число u1 первой передачи коробки передач определяется из условия преодоления заданного максимального дорожного сопротивления по формуле:
где a - угол подъема, i – продольный уклон дороги.
Рассчитанное значение u1 проверяется по условию сцепления колес с дорогой по формуле :
где mв – коэффициент перераспределения нагрузки на ведущие колеса; mв=1,1¼1,3 - для автомобиля с ведущими задними колесами; mв = 0,7¼0,9 - для автомобиля с ведущими передними колесами; Gвщ – масса, приходящаяся на ведущие колеса.
По выбранному uк1 и известному uк =1,0 для прямой передачи, определяются промежуточные передаточные числа коробки передач с «n» ступенями, не считая ускоряющую и передачу заднего хода, по формуле:
где n- число ступеней коробки передач (не считая ускоряющей и заднего хода);
k - порядковый номер рассчитываемой передачи.
- Расчет показателей тяговой динамики автомобиля
В данной части курсового проекта выполняются расчеты, необходимые для построения следующих графиков:
• Тягового (силового) баланса.
• Мощностного баланса.
• Динамического паспорта.
• Ускорений автомобиля при разгоне.
• Времени и пути разгона автомобиля.
2.1. Тяговой баланс
График тягового (силового) баланса автомобиля строится на основании уравнения
где Рт - тяговая сила на ведущих колесах, Н; Рд - сила дорожного сопротивления, Н;
Рв - сила сопротивления воздуха, Н; Рu - сила инерции, Н.
Тяговая сила на ведущих колесах автомобиля для «n»-ной передачи в коробке передач, в свою очередь, определяется по выражению:
где uкn - передаточное число «n»-й передачи в коробке передач.
Скорость движения автомобиля для «n»-й передачи в коробке передач определяется по формуле:
Используя данные табл. 1.2, определяются, соответственно, значения тяговой силы Pт на ведущих колесах автомобиля и скорости его движения Vа на всех передачах при изменении угловой скорости коленчатого вала двигателя w от wmin до wv. Полученные данные сводятся в табл. 2.1, на основании данных которой строится тяговая характеристика автомобиля, то есть график зависимости
Pт =f(Vа) при движении на всех передачах (кривая Pт на рис. 2.1).
Сила дорожного сопротивления при этом определяется по формуле
где y - коэффициент дорожного сопротивления, который при построении графика тягового баланса здесь принимается равным коэффициенту сопротивления качению fn .
Сила сопротивления воздуха определяется по формуле
где kв и F соответственно коэффициент фронтального аэродинамического сопротивления и лобовая площадь автомобиля; Va - скорость автомобиля, м/с.
Сила Рв определяется для скоростей движения автомобиля на высшей передаче, так как при малых скоростях движения она мала.
Таблица 2.1 – Показатели тягового баланса автомобиля
w |
V1 |
V2 |
V3 |
V4 |
V5 |
116,0 |
3,55 |
4,29 |
5,18 |
6,25 |
7,82 |
220,4 |
6,75 |
8,15 |
9,84 |
11,88 |
14,85 |
324,8 |
9,95 |
12,01 |
14,50 |
17,51 |
21,89 |
429,2 |
13,14 |
15,87 |
19,16 |
23,14 |
28,93 |
533,6 |
16,34 |
19,73 |
23,83 |
28,77 |
35,96 |
638,0 |
19,54 |
23,59 |
28,49 |
34,40 |
43,00 |
Pt1 |
Pt2 |
Pt3 |
Pt4 |
Pt5 |
Pb5 |
Рв5+Рд |
5878,0 |
4867,8 |
4031,2 |
3338,4 |
2670,7 |
41,8 |
943,7 |
6261,0 |
5185,0 |
4293,9 |
3555,9 |
2844,8 |
151,0 |
1052,9 |
6315,8 |
5230,3 |
4331,4 |
3587,0 |
2869,6 |
328,0 |
1229,8 |
6042,1 |
5003,7 |
4143,8 |
3431,6 |
2745,3 |
572,7 |
1474,6 |
5440,1 |
4505,2 |
3730,9 |
3089,7 |
2471,8 |
885,3 |
1787,1 |
4509,8 |
3734,7 |
3092,9 |
2561,3 |
2049,1 |
1265,5 |
2167,4 |
Рис.2.1 – График тягового (силового) баланса автомобиля
2.2. Мощностной баланс
График мощностного баланса автомобиля строится в координатах N-V на
основании уравнения
где Nk - тяговая мощность на ведущих колесах, кВт; Nд- мощность, затрачиваемая на преодоление дорожного сопротивления, кВт; Nв- мощность, затрачиваемая на преодоление воздушного сопротивления, кВт; Nu- мощность, затрачиваемая на разгон автомобиля, кВт.
Мощность Nu берется со знаком «+» при ускоренном движении и со знаком «-» при замедленном движении.
Мощность дорожного сопротивления:
Мощность, затрачиваемая на преодоление воздушного сопротивления:
Построение графика мощностного баланса ведется в последовательности, аналогичной построению графика тягового баланса. Все значения и результаты расчетов, необходимые для построения графика мощностного баланса сводятся в табл. 2.2.
Таблица 2.2 – Показатели мощностного баланса автомобиля
w |
V1 |
V2 |
V3 |
V4 |
V5 |
116,0 |
3,55 |
4,29 |
5,18 |
6,25 |
7,82 |
220,4 |
6,75 |
8,15 |
9,84 |
11,88 |
14,85 |
324,8 |
9,95 |
12,01 |
14,50 |
17,51 |
21,89 |
429,2 |
13,14 |
15,87 |
19,16 |
23,14 |
28,93 |
533,6 |
16,34 |
19,73 |
23,83 |
28,77 |
35,96 |
638,0 |
19,54 |
23,59 |
28,49 |
34,40 |
43,00 |
Ne |
Nk |
Nb |
Nд |
Nв+Nд |
23,20 |
20,88 |
0,33 |
7,05 |
7,38 |
46,95 |
42,26 |
2,24 |
13,40 |
15,64 |
69,80 |
62,82 |
7,18 |
19,74 |
26,92 |
88,24 |
79,41 |
16,57 |
26,09 |
42,66 |
98,77 |
88,89 |
31,84 |
32,43 |
64,27 |
97,90 |
88,11 |
54,42 |
38,78 |
93,20 |
Рис.2.2.1 – График мощностного баланса автомобиля
2.3 Динамический паспорт автомобиля
Построение динамического паспорта необходимо начинать с построения динамической характеристики D=f(V).
Вычисление динамического фактора удобно производить табличным способом, используя данные силового баланса.
Результаты расчета значений динамического фактора на отдельных передачах сводятся в табл. 2.3.
Скорость движения автомобиля V на передачах и соответствующие значения силы тяги Рm принимаются из табл.2.1 тягового баланса.
Сила сопротивления воздуха при движении автомобиля определяется по формуле
Так как при изменении массы автомобиля изменяется и динамический фактор, то для его определения слева от динамической характеристики строится номограмма нагрузки в процентах (масштаб -1мм:1 % нагрузки).
С этой целью влево от начала координат на продолжении оси абсцисс откладывается отрезок 100 мм. На этом отрезке откладывается масса автомобиля в кг: слева - снаряженная, справа - полная, соответствующая 100 % загруженности заданного автомобиля.
Из точки, означающей нулевую загрузку, проводится вертикальная ось, на которую наносятся значения динамического фактора D0 порожнего автомобиля.
Масштаб а0 для шкалы D0 находится по формуле:
где а- масштаб динамического фактора D при полной загрузке автомобиля.
После этого одинаковые значения D и D0 соединяются сплошными линиями (то есть точки, соответствующие D=0,1 при Н=0 и при Н=100 %, соединяются сплошной прямой. Далее таким же образом соединяются точки, соответствующие D=0,2; 0,3;¼ и т.д.). Для определения возможности буксования колес при различных нагрузках строится график контроля буксования, совмещаемый при построении с номограммой нагрузок. Динамический фактор по сцеплению определяется по следующим формулам:
где -динамический фактор по сцеплению для автомобиля с полной нагрузкой; Dfo - динамический фактор по сцеплению для порожнего автомобиля; Gовщ ,Gвщ-соответственно масса автомобиля, приходящаяся на ведущие колеса автомобиля в порожнем и полностью груженом состоянии, Н. (Gовщ- берется из справочника).
Таблица 2.3 – Показатели динамической характеристики автомобиля
V1 |
V2 |
V3 |
V4 |
V5 |
Pt1 |
Pt2 |
Pt3 |
Pt4 |
Pt5 |
3,55 |
4,29 |
5,18 |
6,25 |
7,82 |
5878,0 |
4867,8 |
4031,2 |
3338,4 |
2670,7 |
6,75 |
8,15 |
9,84 |
11,88 |
14,85 |
6261,0 |
5185,0 |
4293,9 |
3555,9 |
2844,8 |
9,95 |
12,01 |
14,50 |
17,51 |
21,89 |
6315,8 |
5230,3 |
4331,4 |
3587,0 |
2869,6 |
13,14 |
15,87 |
19,16 |
23,14 |
28,93 |
6042,1 |
5003,7 |
4143,8 |
3431,6 |
2745,3 |
16,34 |
19,73 |
23,83 |
28,77 |
35,96 |
5440,1 |
4505,2 |
3730,9 |
3089,7 |
2471,8 |
19,54 |
23,59 |
28,49 |
34,40 |
43,00 |
4509,8 |
3734,7 |
3092,9 |
2561,3 |
2049,1 |
