Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Расчет эксплуатационных свойств АТС

Введение
1. Цели и задачи курсового проектирования
1.1. Цель разработки и область применения
1.2. Технические требования
1.2. 1. Основные размеры и параметры АТС
1.2.2. Эксплуатационные свойства
1.2. 3. Надежность конструкции
1.2.4. Эксплуатационная и ремонтная технологичность
1.2.5. Безопасность конструкции
1.2.6. Эстетические и эргономические показатели
1.2.7. Составные части, исходные и эксплуатационные материалы.
2. Расчет эксплуатационных свойств АТС
2.1. Внешняя скоростная характеристика двигателя
2.2. Определение максимальной скорости АТС
2.3. Выбор передаточных чисел трансмиссии
2.4. Тяговый баланс АТС
2.5. Динамическая характеристика АТС
2.6. Ускорение АТС
2.8. Мощностной баланс АТС
2.7. Время и путь разгона АТС
2.9. Остановочный путь АТС
Список рекомендуемой литературы

СОДЕРЖАНИЕ

Задание на курсовой проект

Тип транспортного средства – легковой автомобиль

Колесная формула – 2х4

Тип двигателя – бензиновый

Максимальная мощность –20 кВт

Пассажировместимость – 4 человек

Максимальный динамический фактор ψ_max=0,31

Цели и задачи курсового проекта

Задача расчета: закрепление знаний полученных студентом при изучении курса «Транспортные средства».

Цель разработки и область применения АТС

Тип АТС – легковой трех дверный седан.

Назначение АТС – перевозка пассажиров в количестве четырех человек, включая водителя, а также незначительных грузов, т.к. имеется багажник объемом 50 л. Предназначен для различных расстояний по городским и загородным магистралям, а так же по проселочным дорогам с асфальтобетонным покрытием, использование АТС в личных целях;

Дорожные условия: асфальтобетонное, щебеночное покрытие.

Для сравнительной характеристики проектируемого АТС с зарубежными и отечественными аналогами легковых автомобилей. Был принят в качестве прототипа легковой трех дверный седан, четырех местный включая водителя, с бензиновым 2-х цилиндровым двигателем, расположенном спереди, поперек главной оси симметрии автомобиля, с МКПП пятиступенчатой, марка прототипа ВАЗ 11113 Ока 0.75 33. Для сравнения технических параметров прототипа выбраны следующие автомобили аналоги: TOYOTA VITZ, NISSAN March, Smart Sity 0.8 cdi, DAEWOO MATIZ. Технические параметры показаны в таб.1

Таблица 1 – Сравнительная характеристика АТС

Марка АТС Пара- метры АТС	TOYOTA VITZ	NISSAN March	Smart Sity 0.8 cdi	DAEWOO MATIZ	ВАЗ 11113 Ока 0.75 33
Тип кузова	5 дверный хэтчбек	5 дверный хэтчбек	2 дверный хэтчбек	5 дверный хэтчбек	3 дверный хэтчбэк
Снаряженная масса, кг	810	975	780	826	645
Полная масса, кг	1085	1475	1050	1230	975
Рабочий объем, см³	989	1386	799	995	750
Максимальный крутящий момент, Н*м	94/3600	128/3200	108/2200	87/4200	52/3200
Максимальная мощность, л.с	52	88	45	64	35
Шины	155/80 R13 S	175/60 R15	155/60R15; 175/55 R15	155/65 R13	135/80 R12
Максимальная скорость, км/ч	140	172	135	152	130
Продолжение таблицы 1
Марка АТС Пара- метры АТС	TOYOTA VITZ	NISSAN March	Smart Sity 0.8 cdi	DAEWOO MATIZ	ВАЗ 11113 Ока 0.75 33 +
Время разгона, 0-100 км/ч	7.4	11.9	17	15.3	24
Расход топлива, л/100 км	3.8	6.3	3.3	6.4	4.7
Городской цикл	5.2	7.9	3.4	8.2	6.0
Загородный цикл	3	5.4	3.2	5.3	3.9
Габаритные размеры, д/ш/в мм	3750/1695/1520	3715/1660/1525	2500/1515/1549	3495/1495/1985	3200/1420/1400

1.2. Технические требования

1.2.1. Основные параметры и размеры АТС

Масса автомобиля и ее распределение по осям:

(1.1)

где Ма – полная масса АТС, т;

Мсух – сухая масса автомобиля, кг;

М’сн – масса снаряжения, кг;

Мб – масса богажа, кг;

n – число пассажиров (включая водителя), чел;

Распределение полной массы по осям АТС.

Ограничение поной массы АТС – до

Масса, приходящиеся на заднюю ось АТС для переднеприводного:

База автомобиля – 2320 мм;

Габаритные размеры:

длина – 3256 мм;

ширина –1476 мм;

высота – 1470 мм;

Расстояние между осями автомобиля – 2200 мм;

Проходимость (дорожный просвет) –170 мм;

Колея колес –1210 мм;

Мощность АТС – 33 л.с.;

Рабочий объем двигателя –750 см³;

Отношение рабочего объема двигателя к массе снаряженного автомобиля до 2;

1.2.2. Эксплуатационные свойства

Максимальная скорость до 130 км/ч;

Время разгона до заданной скорости не более 24 с;

Максимальный преодолеваемый подъем до 30^о

Максимальное замедление до 38 м/с²

Тормозной путь со скорости 100 км/ч – 54 м;

Контрольный расход топлива для городского цикла на 100 км – 4,5 л;

Для загородного цикла на 100 км – 4 л;

Для смешанного цикла на 100 км – 4,7 л;

Дорожный просвет до 170 мм;

Углы свеса –

Радиус проходимости -

Коэффициент сцепной массы удельное давление в контакте колеса с дорогой –

Минимальный радиус поворота до 4,8 м;

Габаритный радиус поворота до 6 м;

Габаритная полоса движения 2,8-3,1 м;

Запас хода по топливу 30 л;

КПД трансмиссии для легкового автомобиля η_тр=0,92

Коэффициент обтекаемости к=0,23Нс²/м⁴

Лобовая площадь проекции автомобиля на плоскость, перпендикулярную продольной оси

(1.2)

где В₂ – габаритная ширина АТС, м;

Н₂ – габаритная высота АТС, м;

Фактор обтекаемости:

Выбор шин:

Наиболее нагруженные колеса передние.

Масса приходящиеся на ведущие колеса:

Масса, приходящиеся на одно колесо:

(1.3)

По ГОСТ 4754-97 выбираем шины 135/80 R12

1.2.3 Надежность конструкции

Амортизационный пробег АТС 30 тыс.км

Срок службы автомобиля 480 тыс.км

Пробег до капитального ремонта 240 тыс. км

1.2.4Эксплуатация и ремонтная технологичность

Периодичность технологического обслуживания:

ТО-1 составляет 3,5 тыс. км;

ТО-2 составляет 7 тыс. км;

Трудоемкость технического обслуживания должна быть не более

ТО-1- 3,2 чел/час;

ТО-2 – 11,3 чел/час;

ЕО – 0,5 чел/час.

Трудоемкость текущего ремонта – не более 3,9 чел/час

1.2.5 Безопасность конструкции

Требования к безопасности тормозной системы:

эффективность торможения рабочей тормозной системы должна соответствовать нормам;
герметичность гидравлического привода тормозов (падение давления более чем на 0,5 кгс/см² не допустимо);
стояночная тормозная система должна обеспечивать неподвижное состояние АТС с полной нагрузкой на уклоне до 16 %, в снаряженном состоянии – на уклоне до 23 %.

Требования к рулевому управлению:

суммарный люфт в рулевом управлении не должен превышать 10%;
максимальный поворот рулевого колеса должен ограничиваться устройствами, предусмотренными конструкцией;

Требования к безопасности тормозной системы:

время срабатывания системы должно быть минимальным, а замедление автомобиля – максимальным во всех условиях эксплуатации;
тормозные силы на колесах должны нарастать плавно, в системе не должно быть заеданий;
все колеса автомобиля должны затормаживаться одновременно и с одинаковой интенсивностью;
эффективность действия системы должна быть постоянной в течение всего срока службы автомобиля, а вероятность отказа минимальна.

Требование к обеспечению конструктивной безопасности подвески:

детали подвески и карданной передачи автотранспортных средств не должны иметь ослабления момента затяжки;
рессоры не должны иметь разрушений коренного места;

Требования к приборам сигнализации и освещения:

для автомобиля обязательно наличие двух задних красных световозвращающих приспособлений не треугольной формы:
световозвращатели не должны быть похожими на буквы и должны вписываться в окружность диаметром 200 мм.
система пассивной световой сигнализации должна отвечать ГОСТ 8769-75 и Правилам №3 ЕЭК 004.

фары должны быть расположены спереди на рваном расстоянии от плоскости симметрии автомобиля, на одинаковой высоте и в одной плоскости, перпендикулярной к его продольной оси. Цвет фар должен быть одинаковым. Регулировка фар должна соответствовать требованиям ГОСТ Р 51709-2001. Сигнализаторы включения световых приборов, находящиеся в склоне должны быть в исправном состоянии, на автомобиле должны быть установлены фары одной системы светораспределения, указатели поворотов и боковые повторители должны работать в проблесковом режиме в соответствии с нормами.

Требования к безопасности автомобиля:

геометрические размеры основных проемов и очищаемых зон стекла, т.е. угловые размеры конструктивных элементов остекления кабины, углы обзорности с места водителя, величины которых определяются расположением непрозрачных элементов кабины относительно основных пространственных плоскостей, должны обеспечивать оптимальную обзорность для водителя;
геометрические размеры и площади «слепых» зон, когда автомобиль стоит на горизонтальной площадке;
оптимальный угол обзорности должен обеспечивать водителю видимость различных дорожных сигналов, установленных над проезжей частью;
максимальная высота верхний кромки переднего окна, ограничивающая верхний предел обзорности, должна обеспечивать водителю видимость светофора, подвешенного на 5 м над серединой проезжей части, а так же должна исключать возможность утомления водителя от избытка света и тепловых лучей;
стеклоочистители должны очищать, как можно большую площадь лобового стекла и хорошее качество очистки за каждый ход щеток;
система обдува и обогрева стекол должна устранять запотевание и обмерзание лобового стекла при низкой температуре окружающей среды;
для обеспечения безопасности движения автомобиль должен быть оснащен зеркалами заднего вида, расположенными как внутри, так и снаружи транспортного средства.

Требования к безопасности рабочего места водителя и пассажиров:

автомобиль должен быть укомплектован подушками безопасности;
рабочее место водителя должно определяться размерами кабины или салона, удобством доступа к органам управления, положениям сиденья, расположенным к нему органов управления и эргонометрическими параметрам среды в кабине;
рабочее место должно оснащаться оборудованием рабочего места в соответствии с антропометрическими и психофизическими характеристиками человека;

сидень должно обеспечивать удобство посадки водителя и способствовать минимальному утомлению водителя, что достигается конструкцией.

Обеспечение безопасности водителя, пассажиров и пешеходов при аварии:

создание защитной зоны вокруг водителя и пассажиров путем устройства жесткого каркаса, в сочетании с легко сменяющимся при ударах передней и задней части кузова, ослабления лонжеронов и поперечины, уменьшения их сечения, предусматривая отверстия в слабонагруженных местах или применяя хрупкие материалы;
ступицу рулевого колеса делают большего диаметра и снабжают упругой оболочкой. Спицы и каркас обода рулевого колеса при больших нагрузках изгибают, в результате рулевое колесо располагается перпендикулярно направлению удара.
для уменьшения возможности проникновения рулевого колеса внутрь салона применяют рулевые валы с карданными шарнирами, отключающимися при ударах вверх или в сторону.
для ограничения перемещения людей применяются ремни безопасности комбинированные диагонально-поясные, крепящиеся к кузову в трех точках
применение подушек безопасности, ограничивающих перемещение людей только при аварии, имеющих датчики, распределители и надувные мешки
детали автомобиля, ограничивающие жизненное пространство должны быть без острых граней и узлов, выступающие части (кнопки, ручки) должны быть утоплены и покрыты мягкой обивкой
стекла (лобовое, задние, боковые) должны быть упругими и амортизировать при ударе, не должны при ударе образовывать осколков с острыми углами и гранями.
для уменьшения травматизма при опрокидывании автомобиля усиливают стойки кузова и крыши, вводят жесткие дуги над головами пассажиров
замки дверей должны иметь два положения: полностью закрытые и полностью закрытые, дверные петли должны выдерживать продольную нагрузку 11,31 кН и поперечную 9 кН.

Требования к внешней пассивной безопасности:

бампер должен обеспечивать внутреннюю пассивную безопасность, а также внешнюю и поглощать большую часть кинетической энергии, развивающиеся при ударе; передний и задний бампера должны находиться на одинаковой высоте от покрытия
для уменьшения травмаопасности при наезде на пешехода автомобиль должен иметь скругленные острые углы облицовки радиатора, устранены выступающие предметы (в том числе декоративные детали).

1.2.6 Эстетические и эргономические показатели

Требования к комфортабельности и использованию внутреннего объема кузова:

рабочее место водителя должно обеспечивать удобство доступа к органам управления, оптимальное положение сиденья
рабочее место водителя и пассажиров должно оснащаться и планироваться в соответствии с психофизическими и антропометрическими характеристиками человека
конструкция сиденья водителя и пассажиров должны в соответствии с объемом кузова обеспечивать наименьшую утомляемость человека
подушка и спинка сидений должны быть регулируемыми по высоте и в продольном направлении
расстояние между сиденьем и органами управления, измеряемое от поверхности дифференцируемого сиденья должно быть оптимальным, т.к. это расстояние определяет усилие, которые водитель должен прилагать к органам управления.
обивка сидений должна быть плотной и шероховатой, обладать достаточной прочностью
прилагаемое усилие рулевого колеса при его вращении не должно превышать 30-50 Н для одной руки и 100-110 Н – для двух; его угловая скорость должна обеспечивать надежное управление автомобилем при любой скорости движения; передаточное число рулевых механизмов должно находиться в пределах 15-40, а диаметр обода рулевого колеса 300-500 мм; для уменьшения усилия прилагаемого к рулевому колесу, необходимо применять гидроусилителя, который частично гасит колебания кузова.

формы рычагов и рукояток органов управления, их размещение относительно тела водителя, удаленность друг от друга, направления перемещения должны быть оптимальными для удобства и безопасности водителя; органы постоянного использования следует размещать в оптимальной рабочей зоне, а органы эпизодического использования – в нормальных и максимальных зонах. Предельные значения внешнего шума – не более (84÷92)дБ, внутреннего шума – не более 80 дБ. Для уменьшения вибраций, возникающих при движении автомобиля и влияющих на психологическое состояние и утомляемость водителя, применяют балансировку деталей, увеличивают жесткость вибрирующих деталей, используют вибропрокладки, вибропоглащающие смазочные материалы и покрытия. Токсичность отработавших газов не должна превышать (количество вредных примесей в воздухе кузова ограничивается предельно допустимой концентрацией): окись углерода – 0,02, двуокись углерода – 0,4, акролеин – 0,007, пары бензина – 0,1. окислы серной кислоты – 0,001.

Предельные значения параметров обитаемости салона:

Объем кабины, приходящийся на одного человека до 1,2 м³; объем подаваемого воздуха системой вентиляции для одного человека (94÷133) м³/ч при стоянке автомобиля при скорости автомобиля 14 м/с - (91÷125) м³/ч; допустимый перепад температур наружного воздуха и в салоне автомобиля (62÷67)^о С; температура в кабине зимой не ниже 17⁰С; неравномерность температуры в салоне автомобиля - не более (5÷8)^о С; скорость подачи воздуха вентиляторной не более 0,3 м/с; влажность воздуха - (50÷60)%; подача воздуха для обдува на ветровое стекло – 1,2 м³/мин; уровень шума двигателя на 10-15 дБ ниже уровня шума в салоне от работающего двигателя на стоянке.

1.2.7 Составные части, исходные и эксплуатационные материалы

Полиэтилен высокого давления применяется, как прокладочный материал. Из него изготавливаем колпачки для защиты резьбы, пробки топливных баков, трубки, шланги и др.

Полиэтилен низкого давления применяют для изготовления педали привода дроссельной заслонки, топливного бака, крана отопителя.

Полипропилен – применяется для изготовления кожухов и каналов отопителя, вентилятора, рулевого колеса, панели приборов, облицовку потолка и дверей, внутреннюю облицовку багажника.

Пластикой при переработке методом экструзии получают из него уголки, трубы, шланги листового и рулонного материалов.

Из удара прочного полистирола изготавливаем детали внутреннего интерьера кузова; из полистиролов МС и МСН изготавливаются отражатели света, рассеиватели, подфарники.

Полиамиды применяются для изготовления вкладышей и втулок шарниров рулевой трансмиссии, вкладышей шаровой опоры и других изолирующих втулок, крыльчатки, шестерни, корпуса деталей карбюратора, отопителя, топливной аппаратуры, втулки и др.

Из поликарбонатов изготавливаем рассеиватели осветительной аппаратуры, воздушные заслонки системы отопления салона, бампера.

Лакокрасочные материалы

Применяем двухкомпонентную эмаль типа «Металлик» с золотисто-белым оттенком цвет. В качестве пигмента-наполнителя базового покрытия используем хлопья металла, частички слюды; марка эмали МЛ-197.

В качестве грунтовки применяем грунтовку ГФ-073. Разбавляем грунт ГФ-073 кислородом и сольвентом. Так же наносим 2 слоем грунт ЭФ-083, который обеспечивает более надежную адгезию с синтетической эмалью. Разбавляют ЭФ-083 кислородом или растворителем РЭ11В.

Для склеивания металлов с пластмассовыми и теплоизоляционными материалами различных эластичных материалов применяем клей на основе термоактивных полимеров БФ-2.

Для склеивания металлов и неметаллических термостойких материалов, тормозных накладок применяем клей ВС-10Т, БФТ-52.

Резиновые материалы применяем на основе синтетического бутадиен-нитрильного каучука, этиленпропилендиенового каучука.

Эксплуатационные материалы

В качестве топлива для двигателя проектируемого автомобиля в соответствии с характеристиками двигателя рекомендуется применять бензин АИ-92.

В качестве моторного масла применяем масло «ЛУКОЙЛ – СУПЕР» 5W30 по ТУ-0253-00148636-99.

В качестве трансмиссионного масла применяют масло ЛУКОИЛ-ТМ-3,ТЭп-15, ЛУКОИЛ-ТМ.

Технические жидкости

В качестве охлаждающей жидкости применяем антифриз ТОСОЛ А-40.

Для гидравлической передачи тормозной системы применяем тормозную жидкость на гликолевой основе «Роса» (ТУ 6-01-1163-73).

В качестве амортизационной жидкости применяем всесезонную амортизационную жидкость АЖ-16 или АЖ-12Т.

2. Расчет эксплуатационных свойств АТП

2.1 Внешняя скоростная характеристика двигателя

Внешняя скоростная характеристика строиться с помощью формул:

(2.1)

где - значение мощности развиваемых двигателем, кВт;

- максимальная мощность двигателя, кВт;

- задаваемая частота вращения коленчатого вала двигателя, об/мин;

- частота вращения коленчатого вала двигателя при максимальной мощности (номинальной), с^-1;

(2.2)

где - крутящий момент двигателя, Нм.

Принимаем начальные обороты двигателя (обороты холостого хода)

= 550 об/мин; номинальные обороты двигателя = 5600 об/мин.

Коэффициенты a, b, c зависят от типа конструкции двигателя. Для карбюраторных двигателей принимаем a=b=c=1.

Значения , при соответствующих значениях заносим в таблицу 2.1.

Таблица 2.1 Внешняя скоростная характеристика АТС.

n_e	550	1100	1650	2200	2750	3300	3850	4400	4950	5500	6050	6600
N_e	2,14	4,55	7,12	9,73	12,28	14,64	16,70	18,36	19,49	19,99	19,73	18,61
M_e	37,13	39,49	41,20	42,24	42,63	42,36	41,43	39,85	37,61	34,71	31,15	26,93

2.2. Определение максимальной скорости АТС

Скоростная мощность автомобиля

(2.3)

где – коэффициент обтекаемости, Нс²/м⁴;

– лобовая скорость автомобиля, м²;

– скорость автомобиля, м/с; (0-70 м/с)

– КПД трансмиссии;

– масса автомобиля (полная), кг;

коэффициент общего дорожного сопротивления.

Принимаем значение

При :

(2.4)

где - коэффициент общего дорожного сопротивления при ,

Полученные значения и заносим в таблицу 2.2.

Таблица 2.2 Скоростная мощность АТС.

Va, м/с	0	5	10	15	20	25	30	35
ψ	0,016	0,016	0,017	0,018	0,020	0,023	0,026	0,029
N_V, кВт	0,000	0,657	1,425	2,364	3,538	5,008	<span class="Normal_0020Table__Char" style=" font-family: 'Times New Roman', 'Ari