Проектирование автомобиля ГАЗ

     Сила, необходимая для поворота управляемых колёс стоящего на горизонтальной поверхности автомобиля, находится исходя из суммарного момента на цапфах управляемых колес:

М_∑ = М_f + M_φ + M_β + M_γ ;         (4.6)

М_f = fG₁[l-πr₀(λ + β)/180] = 0, 018*12949[0, 2-3, 14*0, 339(10+12)/180] = 30 Нм;

M_φ = φG₁r_φ = 0, 8*12949*0, 049 = 507 Нм;

M_β = G₁r_f sinβ sin θ_m =12949*0, 18 sin 12*sin36, 5 = 288 Нм;

M_γ = -G₁r₀ sin²γ sin θ_m = -12949*0, 339*sin²10*sin36, 5 = -78 Нм;

М_∑ = 30 + 507 + 288 -78 = 747 Нм.

М_f – момент сопротивления перекатыванию управляемых колёс при их повороте вокруг шкворней;

M_φ – момент сопротивления деформации шин;

M_β – момент трения в контакте с опорной поверхностью;

M_γ – моменты, обусловленные поперечным и продольным наклонами шкворней;

r_φ = 0, 14r_c = 0, 14*0, 354 = 0, 049 м;

r_o = 0, 96r_c = 0, 96*0, 354 = 0, 339 м;

r_φ – плечо силы трения скольжения относительно центра отпечатка шины;

r_c – свободный радиус колеса;

Достаточно близкое значение М_∑ к опытным дает полуэмпирическая формула:

М_∑ = 10^-3μ/3 = 10^-3*0, 8/3 = 729 Нм.     (4.7)

р_ш – давление в шине, МПа;

μ – коэффициент трения шины о дорогу.

Усилие на ободе рулевого колеса:

F_p = М_∑/(R_pUη) = 729/(0, 38*17*0, 85) = 214 Н.

R_p – радиус рулевого колеса, м;

η – КПД рулевого управления;

U – передаточное число рулевого управления.

Полученное значение сопоставляется с допустимым [ F_p ] на рулевом колесе.

F_p < [ F_p ] = 250 Н.

5. ТОРМОЗНАЯ СИСТЕМА.

 

     Современные автомобили должны иметь рабочую, запасную и стояночную тормозные системы. На проектируемом автомобиле применен гидравлический тормозной привод, который состоит из двухкамерного вакуумного усилителя, двухпоршневого главного тормозного цилиндра с бачком, регулятора давления, установленного в приводе задних тормозных механизмов. Передний контур привода воздействует на дисковые тормозные механизмы передних колес, задний контур — на барабанные тормозные механизмы задних колес. В бачке главного цилиндра установлен поплавковый сигнализатор аварийного падения уровня тормозной жидкости.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 12. Схема привода рабочей тормозной системы.

 

1 — передний тормозной  механизм; 2 — главный тормозной  цилиндр; 3 — вакуумный усилитель; 4 — задний тормозной механизм; 5 — регулятор давления (гидравлический);   6 — корпус полуоси заднего моста; 7 — сигнализатор.

 

      Данная схема рабочей тормозной системы получила большое распространение на современных легковых и грузовых (малого класса) автомобилях в силу своей простоты, надёжности.

 Дисковый тормозной  механизм имеет следующие преимущества  перед колодочными: меньшие зазоры между дисками и колодками в незаторможенном состоянии, что повышает быстродействие и передаточное число тормозного привода, меньше масса, больший тормозной момент. К недостаткам можно отнести абразивное воздействие окружающей среды на тормозной диск, непостоянство коэффициента трения.

 

 

 

5.1. Тормозные механизмы.

     Тормозные  механизмы должны обеспечивать  создание необходимого момента  трения при минимальных габаритах  и массе, стабильность действия  и высокую надежность, кроме этого  должно быть обеспечено отсутствие  самозаклинивания.

Момент трения в тормозных  механизмах ограничивается условиями сцепления шин с дорогой:

М_трi = М_φ = Z_φi*φ*r_к;          (5.1)

М_тр1 = М_φ = Z_φ1*φ*r_к = 9795, 6 * 0, 7*0, 354 = 2427, 3 Нм;

М_тр2 = М_φ = Z_φ2*φ*r_к = 6390, 8 * 0, 7*0, 354 = 1583, 6 Нм.

М_φ – тормозной момент;

r_к – радиус качения колеса, м;

φ – коэффициент сцепления (0, 7);

Z_φi – нормальная реакция на колесе, Н.

Нормальные реакции на колёсах автомобиля:

Z_φ1 = mg(b+φ*h_g)/2L = 3300*9, 81(1, 16+0, 7*0, 85)/2*2, 9 = 9795, 6 Н;

Z_φ2 = mg(a-φ*h_g)/2L = 3300*9, 81(1, 74-0, 7*0, 85)/2*2, 9 = 6390, 8 Н.

m – полная масса автомобиля, кг;

L – база автомобиля, м;

h_g – высота центра масс, м;

a, b – расстояние от передней и задней осей до центра масс, м.

Тормозной момент для дискового тормозного механизма:

М_тр = n*P*μ*ρ_ср = 2*3668, 3*0, 32*0, 13 = 305, 2 Нм.     (5.2)

n – количество рабочих цилиндров;

μ – коэффициент трения;

ρ_ср – средний радиус колодки, м;

Р – сила, действующая  на колодку, Н.

Сила действующая на колодку:

P = p_п*π*d_к²/L = 7*10⁶*3, 14*0, 022²/2, 9 = 3668, 3 Н.     (5.3)

p_п – давление в приводе, МПа;

d_к – диаметр цилиндра, м.

Тормозной момент для барабанного тормозного механизма:

М_тр = μ*h*R_{δ =} 0, 32*0, 2*0, 125 ₌ 653, 8 Нм.   (5.4)

h = 1, 6 R_δ = 1, 6*0, 125 = 0, 2 м;

a = b= 0, 8 R_δ = 0, 8*0, 125 = 0, 1 м;

R_δ – внутренний рабочий радиус барабана, м (125 мм).

Тормозной момент на стояночном тормозе:

М_тр = mg*r_к*φ (a*cos α – h_g*sin α)/L = 3300*9, 81*0, 354*0, 7 (1, 74*cos15 –

-0, 85*sin 15) / 2, 9 = 404, 6 Нм.        (5.5)

α – угол продольного наклона дороги.

φ – коэффициент сцепления.

 

5.2. Тормозные приводы.

     К тормозным приводам предъявляются следующие требования. На режимах торможения тормозные моменты должны быть пропорциональны усилию, приложенному водителем к тормозной педали; время срабатывания тормозного привода не должно превышать 0, 6 с; при оттормаживании 1, 2 с; привод должен иметь не меньше двух независимых контуров.   

Усилие на педали управления гидравлического привода:

Р_п = ∑ Р_кi*d_r²/d_k²*U_мп*η_п = 3668, 3*0, 026² / 0, 022² *4*0, 9 = 837, 7 Н.   (5.6)

Р_к – сила на колодках, Н;

η_п – КПД привода;

U_мп – передаточное отношение механической части привода;

d_r – диаметр главного цилиндра, м (26 мм);

d_к – диаметр колёсного цилиндра, м (22 мм).

     Величина Р_п > 400 Н, поэтому требуется установить усилитель. В данном случае устанавливаем вакуумный усилитель. Для ограничения тормозных сил на задние колеса необходимо установить регулятор тормозных сил для предотвращения юза и возможного заноса. Управляющими параметрами регулятора является давление в главном тормозном цилиндре и нагрузка на заднюю ось.

5.3 Проверка на  прочность трубопроводов гидропривода

Проверку трубопровода на прочность проводим по максимальным напряжениям

 

Где P давление в трубоповоде P= 3МПа

К радиус до нейтральной  оси сечения трубы

T толщина стенки трубы

Радиус до нейтральной  оси трубы равен:

R=d/2+t/2=3/2+1/2=2 мм

Где d внутренний диаметр трубопровода.

Допускаемое напряжение для стальных цельнотянутых труб при внутреннем давлении

 

Где допускаемое напряжение по касательным напряжениям.

Запишем условия прочности  в численном выражении:

 

Условие прочности  выполнено

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

     В данной курсовой работе рассмотрены основные узлы и агрегаты автомобиля, и их проектировочный расчет с учетом современных и перспективных конструкций автомобилей. Для технического обслуживания и трансмиссии автомобиля требуются значительные материальные затраты, поэтому при проектировании уделяется большое внимание на такие факторы как долговечность и надежность элементов трансмиссии.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ  ЛИТЕРАТУРЫ.

 

1. Гришкевич А.И. “ Конструкция,  конструирование и расчёт системы  управления и ходовая часть”. М.: 1987.

2. Богатырёв А.В. “Автомобили”. М.: 2006.

3. Васильев Н.Г. “Методические указания”. Ч.: 1988.

4. Кудрявцев Ю.В. “ГАЗ 3110 Устройство, ремонт, эксплуотация, техническое обслуживание”