МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Южно  – Российский государственный  университет экономики  и сервиса

          Кафедра Организация и безопасность движения

  Работа допущена  к защите

______________________________

                                                                             (дата, подпись

  КУРСОВАЯ  РАБОТА

Тема: Расчет параметров безопасности автомобиля ВАЗ-2107 
 
 
 
 

    по дисциплине: Безопасность транспортных средств 
 
 
 
 
 

  Разработал(а)                                                                                         ст. группыОБД-СаD41

                                                                                                                           Махкамов М.А. 
 
 

Руководитель                                                                                                 Калмыков Б.Ю.

                                                          Шахты – 2011  г.

Оглавление

                                                                              Стр.

Введение                     4

1. Расчет  ширины динамического коридора      5

2. Расчет  дистанции безопасности при движении  автомобиля   9

3. Расчет  показателей тормозных свойств  автомобиля    11

4. Расчет  показателей устойчивости автомобиля      18

5. Расчет показателей шинной поворачиваемости автомобиля   24

6. Определение  показателей эффективности автономного  освещения

 автомобиля           30

Заключение                                    34

Библиографический список         35

Приложение  А          36

Приложение Б          37 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      Введение 

      Повышение интенсивности движения на автомобильном  транспорте в результате непрерывного роста автомобильного парка страны в сочетании с неудовлетворительным состоянием имеющейся дорожной сети и недостаточным её развитием в будущем служат основными причинами роста числа и тяжести дорожно-транспортных происшествий в нашей стране. Усугубляет ситуацию увеличение производства автомобилей для индивидуального пользования и высокоскоростных автопоездов большой грузоподъёмности, а также существенные недостатки в организации движения и обеспечении профессионального уровня и дисциплины водителей и пешеходов. Таким образом, все эти проблемы требуют для своего решения реализации большого комплекса мероприятий. Уровень безопасности транспортных средств в большей степени определяет безопасность дорожного движения (БДД) в целом.

      Учитывая  совершенные требования к технической  эксплуатации автомобиля, которые нормативно-законодательной  базой усиливают направление безопасности автотранспортных средств, становится очевидной необходимость повышения уровня квалификации будущих специалистов в области обеспечения безопасности автотранспортных средств (АТС).

      Конструктивная  безопасность АТС, является преимущественной, определяющей частью понятия безопасности ТС в целом, тем не менее, не может учесть и применить в своей методологии современные тенденции в области обеспечения безопасности АТС.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1 Расчет ширины динамического коридора

      Под динамическим коридором автотранспортного  средства понимается ширина полосы дороги (проезжей части), необходимой для безопасного его движения с заданной скоростью.

      На  прямолинейном участке динамический коридор определяют по эмпирическим формулам следующего типа:

       ,     (1.1)

где α - коэффициент, зависящий от квалификации водителя и его психофизиологического состояния, α ≈ 0,015÷0,054, (принимаем по заданию α =0,015);

      B_а - габаритная ширина автомобиля, м;

      V - скорость движения автомобиля, м/с.

      Значение  B_а выбираем по заданию (из Приложения А для марки автомобиля ВАЗ - 2107 - В_а = 1,68 м), а скорость движения задаем в интервале от 10 до 100 км/ч.

      Рассчитаем  значение В_к для скорости V = 10 км/ч по формуле 1.1:

       м.

      Расчетные значения B_к полученные для последующих значений скорости, указываем в таблице 1.1, по ним строим график зависимости динамического коридора от скорости автомобиля ВАЗ-2107 - B_к=f(V) (рисунок 1.1). 

Таблица 1.1 - Значения В_к в зависимости от V

Рисунок 1.1 - График зависимости ширины динамического  коридора от скорости автомобиля ВАЗ-2107 на прямолинейном участке (B_к=f(V)) 

      На  криволинейном участке дороги ширину проезжей части (динамический коридор) можно вычислить на основе схемы, приведенной на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 - Схема движения одиночного

автомобиля  на криволинейном участке 

      Из  этой схемы очевидно, что

где R_н - наружный радиус поворота автомобиля;

      R_вн - внутренний радиус поворота автомобиля;

      В¹_к - габаритная ширина проезжей части дороги в статике, то есть без учета скорости и поправочного коэффициента (запаса), принимаемого в расчетах равным 0,3.

      Как известно, средний радиус поворота (траектория движения точки пересечения  оси заднего моста и продольной оси автомобиля) определяется по формуле:

                            ,      (1.3)

где L - база автомобиля, м; (принимаем по заданию L = 2,424);

      Θ - угол поворота управляемых колес, град.

     Из  рисунка 1.1 видно, что:

      ,      (1.4)

       ,    (1.5)

где С₁ - передний свес автомобиля, м; (принимаем по заданию С₁ = 0,664).

      Для расчета динамического коридора В_{к. кр} на криволинейном участке, в зависимости от скорости и угла поворота управляемых колес, значения V задаем с учетом показателей устойчивости АТС, а предельное значение Θ задаем по техническим характеристикам автомобиля ВАЗ - 2107.

      Рассчитаем  значения R_ср, R_вн, R_н для угла поворота Θ = 2⁰  по формулам 1.3, 1.4, 1.5:

       м.

       м.

       м.

       м.

      Расчетные значения R_ср, R_вн, R_н полученные для последующих значений угла поворота указываем в таблице 1.2.

      Рассчитаем  значения В_{к.кр .}при скорости движения V = 10 км/ч, V = 20 км/ч, V = 30 км/ч  для угла поворота Θ = 2⁰ по формуле 1.1, подставляя в нее вместо B_а значения В¹_к:

       м. (для V = 10 км/ч)

       м. (для V = 20 км/ч)

       м. (для V = 30 км/ч)

      Расчетные значения В_к.кр, полученные для последующих значений угла поворота указываем в таблице 1.2. По полученным данным строим графики зависимости динамического коридора от угла поворота управляемых колес при разных значениях скорости автомобиля ВАЗ-2107 - В_{к. кр}=f(Θ) (рисунок 1.3). 

Таблица 1.2 - Расчетные значения R_ср, R_вн, R_н, В¹_к и В_{к. кр} в зависимости от угла поворота Θ

Продолжение таблицы 1.2

Рисунок 1.3 - Графики зависимости ширины динамического  коридора от угла поворота управляемых  колес автомобиля на криволинейном

участке дороги (В_{к. кр}=f(Θ)) при скорости V = 10 км/ч.; V = 20 км/ч. и V = 30 км/ч.

2 Расчет дистанции безопасности при движении автомобиля

      Безопасную  дистанцию между автомобилями Д  определяют по различным эмпирическим формулам, так как на нее влияют очень много факторов: скорость и техническое состояние автомобиля; дорожные условия; среда; вид транспорта; квалификация, степень утомленности и культура вождения водителя и другое.

      Динамический  габарит автомобиля L_Д включает его длину L_a и дистанцию безопасности Д между движущимися транспортными средствами, то есть:

             (2.1)

       Допустим, что дистанция Д должна быть равна полному остановочному пути Sо ведомого (впереди движущегося) автомобиля. Тогда:

       ,    (2.2)

где t_p - время реакции водителя (в расчетах может быть принято в интервале от 0,2 до 1,5 с.); принимаем t_p = 0,8с.;

      t_cp - время срабатывания (запаздывания) тормозных механизмов (в расчетах может быть принято в интервале от 0,2 до 0,5 с. для автомобилей с гидравлическим приводом, и от 0,3 до 0,6 с. для автомобилей с пневматическим приводом); т. к. у автомобиля ВАЗ – 2107 гидравлический привод, то принимаем t_cp = 0,2 с.;

      t_н - время нарастания тормозных сил до максимальных значений при экстренном торможении (t_н, с.: от 0,05 до 0,2 – для легковых автомобилей; от 0,05 до 0,4 – для грузовых автомобилей с гидроприводом; от 0,15 до 1,5 – для грузовых автомобилей с пневмоприводом; от 0,2 до 1.5 с. – для автобусов); т. к. автомобиль ВАЗ – 2107 – легковой, то принимаем t_н = 0,05 с.;

      j₃ - установившееся замедление, м/с² (принимается по ГОСТ Р 51709-2001 «Автотранспортные средства. Требования безопасности к техническому состоянию и методы проверки», для соответствующего класса автомобиля); принимаем по заданию j₃ = 5,8 м/с²;

      L_а - длина автомобиля, м. (принимается из справочника НИИАТ для марки автомобиля ВАЗ - 2107); принимаем L_а = 4,145;

      L_о - зазор между медленно движущимися автомобилями, м. (по разным рекомендациям, зазор между медленно движущимися автомобилями L_о должен составить в пределах 2 - 4 м.); принимаем L_о = 2.

      Для более точного расчета Д₁ в формулу (2.2) нужно ввести поправку на то, что при включении сигнала торможения ведомого автомобиля следующий за ним водитель тоже обязан замедлить скорость своего автомобиля. В случае экстренного торможения или при необходимости существенно снизить скорость движения дистанцию безопасности нужно определить по следующей формуле:

       ,    (2.3)

где j₁ и j₂ - замедление сзади движущегося и ведомого автомобилей соответственно, м/с², ( принимаем по заданию j₁ = 5,8, j₂ = 5,0).

      V - средняя скорость их движения, м/с.

      Рассчитаем  значение L_Д и Д₁ по формулам 2.2. и 2.3 для скорости V = 30 км/ч:

       м.;

       м.

      Расчетные значения L_Д и Д₁ , полученные для последующих скоростей автомобилей V вписываем в таблицу 2.1 и строим графики зависимости Д₁ = f(V) и L_Д = f(V) (рисунок 2.1). 

Таблица 2.1 - Расчетные значения динамического габарита L_Д и дистанции безопасности Д₁ в зависимости от скорости V

Рисунок 2.1 - График зависимости динамического  габарита L_Д и дистанции безопасности Д₁ в зависимости от скорости V (L_Д = f(V) и Д₁ = f(V)) 

3 Расчет показателей тормозной динамичности автомобиля

     Одним из важных параметров активной безопасности АТС следует считать тормозную  динамичность. К основным показателям  тормозной динамичности относится: максимальное замедление при торможении j_з, минимальное время t_т и путь торможения S_т при заданной скорости; тормозная сила, интенсивность ее нарастания и распределения по осям и колесам автомобиля.

     Из  уравнения движения автомобиля при торможении замедление можно определить расчетным методом по следующей формуле:

      ,    (3.1)

где Р_тор - суммарная тормозная сила на колесах, равная силе сцепления шин с дорогой;

     Р_д и Р_в - сила сопротивления дороги и воздуха соответственно;

     Р_тр - сила трения двигателя и трансмиссии,

     δ_вр - коэффициент учета вращающихся масс при торможении (может приниматься равным δ_вр = 1,04 - 1,08);

     G_а - вес автомобиля, Н;

     g - ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с².

     При экстренном торможении, когда тормозные силы на всех колесах достигли значения сил сцепления, а также пренебрегая Р_д, Р_в и Р_тр из уравнения (3.1) имеем:

      ,     (3.2)

где φ_х - коэффициент сцепления шины с дорогой (принимается согласно принятым дорожным условиям, по заданию);

     Ψ - коэффициент, учитывающий сопротивление дороги, Ψ=f±i;

     f - коэффициент сопротивления качению;

     i - уклон дороги (i = t_{g д}).

     Если  учитывать сопротивление воздуха, то:

      ,    (3.3)

где к - коэффициент обтекаемости, Н·с/м²;

     F - лобовая площадь автомобиля, м²;

     V - его скорость, м/с (снижается от V₀ до нуля),V = 2;V =7;V =12.

     Коэффициент сцепления шин с дорогой φ_х при торможении зависит от многих факторов. Предельные значения коэффициента φ_х для неизношенных шин выбирается по заданию для трех состояний, (принимаем по заданию φ_х= 0,2; φ_х= 0,25; φ_х= 0,3).

      Величина  тормозных сил зависит от конструкции  тормозной системы, ее технического состояния, распределения нагрузки на осях автомобиля и от управляющего воздействия водителя.

      Величина  тормозных сил зависит от конструкции  тормозной системы, ее технического состояния, распределения нагрузки на осях автомобиля и от управляющего воздействия водителя. При торможении на горизонтальной дороге нормальные реакции могут быть найдены по следующим формулам:

       ,     (3.4)

       ,     (3.5)

где a, b, L - компоновочные параметры;

      hg - высота центра тяжести АТС.

      Поскольку силы сцепления колес дорогой  при торможении переднего и заднего мостов равны:

       ,      (3.6)

       ,      (3.7)

то тормозные  реакции колес изменяются в зависимости  от интенсивности торможения и нагрузки на колесах.

     В расчетах часто допускают, что тормозные реакции всех колес практически не отличаются и достигают максимальных значений. Тогда время от начала воздействия водителя на педаль тормоза до полной остановки автомобиля, т.е. время торможения равно:

     t_тор=t_с+t_н+t_уст,      (3.7)

а время  от возникновения опасной ситуации до полной остановки автомобиля (время остановки) равно:

     t_ост=t_р+t_с+t_н+t_уст,      (3.8)

где t_p - время реакции водителя. Водитель, заметив препятствие, оценивает дорожную обстановку, принимает решение о торможении, переносит ногу с педали подачи топлива на тормозную педаль. Время t_р, необходимое для этих действий - время реакции водителя - обычно находится в пределах 0,2-1,5 с. Оно зависит от квалификации водителя, его возраста, степени утомления и других факторов. При неожиданном возникновении опасности это время обычно больше. (В расчетах принимаем t_p ≈ 0,8 с);

      t_с - время срабатывания (запаздывания) тормозной системы. Время t_с (время запаздывания тормозной системы) необходимо для устранения зазоров в соединениях тормозного привода и перемещения всех его деталей. Это время, зависящее от конструкции и технического состояния, тормозного привода, колеблется в среднем от 0,2 - 0,4 с (гидравлический привод) до 0,3 – 0,8 с (пневматический привод). У автопоездов с пневматическим приводом тормозных механизмов оно может достигать 2 - 3 с;(т. к. у автомобиля ВАЗ – 2107 гидравлический привод, то принимаем t_cp = 0,2 с.);

      t_н - время нарастания тормозных сил до максимальных значений при экстренном торможении (t_н, с.: от 0,05 до 0,2 - для легковых автомобилей; от 0,05 до 0,4 – для грузовых автомобилей с гидроприводом; от 0,15 до 1,5 - для грузовых автомобилей с пневмоприводом; от 0,2 до 1.5 с. - для автобусов); т. к. автомобиль ВАЗ – 2107 – легковой, то принимаем t_н = 0,05 с.;

     t_уст - продолжительность снижения скорости до остановки при установившемся замедлении (интервал времени, в котором замедление постоянно).

     Тормозной путь (расстояние, пройденное автомобилем  то момента нажатия на тормозную  педаль до полной остановки) можно определить по следующей формуле:

      ,    (3.9)

а остановочный путь:

         (3.10)

где S_р, S_с, S_н, S_уст - расстояния пройденные АТС за время t_р, t_с, t_н, t_уст, соответственно.

     При полном использовании сцепления  с дорогой всеми колесами автомобиля замедление можно определить по формуле 3.2.

     У многих автомобилей достичь одновременно блокировки всех колес практически  невозможно по различным причинам. Поэтому для приближенных расчетов используют поправочный коэффициент  эффективности торможения К_э. В случае, когда коэффициент сцепления шин с дорогой φ_х ≥0,4, для легковых автомобилей можно принять К_э≈1,15, для грузовых автомобилей полной массой (весом) менее 10 т К_э ≈ 1,3-1,5, для автобусов и грузовых автомобилей с полной массой более 10 т К_э ≈ 1,6-1,7. При малом коэффициенте сцепления шин с дорогой φ_х <0,4 для автомобилей всех типов следует принимать К_э = 1. (т. к. коэффициент сцепления по заданию φ_х <0,4, то принимаем К_э = 1).