Расположение руля – слева.

Исходные данные ВАЗ 2106

Тип кузова – седан.

Количество дверей – 4.

Расположение руля – слева.

Колёсная база – 2424мм.

Дорожный просвет – 170мм.

Длина – 4116мм.

Ширина – 1611мм.

Высота – 1446мм.

Колея передняя – 1365мм.

Колея задняя – 1321мм.

Масса снаряжённая – 1030кг.

Масса полная – 1430кг. Перед. ось – 656кг, зад. ось – 774кг.

Количество мест – 5.

Расположение двигателя – спереди.

Ориентация – продольно.

Система питания – карбюратор.

Цилиндры/клапаны – R4/2.

Диаметр цилиндров – 76мм.

Ход поршня – 80мм.

Степень сжатия – 8,5.

Объём – 1452см³.

Мощность – 77л.с. при 5600 об/мин.

Крутящий момент – 106Нм при 3500об/мин.

Марка топлива – АИ-93.

Привод трансмиссии – задний.

Сцепление – однодисковое сухое.

Коробка передач – МКПП 4 передачи.

Тип рулевого управления – глобоидальный червяк и ролик.

Максимальная скорость – 150км/ч.

Разгон до 100км/ч – 19,0сек.

Тормоза передние – дисковые.

Тормоза задние – барабанные.

Диаметр разворота – 11,8м.

Объём топливного бака – 39л.

Рис. 1. Внешние параметры автомобиля ВАЗ-2106.

Рис. 2. Кинематическая схема трансмиссии автомобиля ВАЗ-2106.

1- Двигатель.

2- Сцепление.

3- Коробка передач.

4- Главная передача.

1. Тяговая динамика

При конструировании автомобиля производятся расчёты и обоснование следующих его параметров: мощность двигателя, передаточное число главной передачи, число передач, передаточные числа коробки передач и т.д.

2. Статический радиус колеса

Статический радиус колеса () – расстояние от опорной поверхности до центра неподвижного колеса. Он зависит от нагрузки, приходящейся на колесо, а также от давления воздуха в шине. При возрастании нагрузки, либо снижении давления в шине статический радиус уменьшается.

, где

d – диаметр колеса, он равен 575мм.

В – давление в шине колеса, оно равно 1,7кг/см²,

- коэффициент отношения высоты колеса к ширине колеса,

- коэффициент радиальной деформации шины, учитывается прогиб шины под нагрузкой. Он равен 0,85.

.

3. Максимальная сила сцепления с дорогой

Нахожу максимальную силу сцепления колёс с дорогой.

- максимальная сила сцепления колёс с дорогой.

Где,

- вес автомобиля, приходящийся на ведущие колёса,

- коэффициент сцепления шин с дорогой.

Найду максимальную силу сцепления колёс с дорогой на сухом асфальтобетонном покрытии.

При этом =0,7.

Н.

Найду максимальную силу сцепления колёс с дорогой на мокром асфальтобетонном покрытии.

При этом =0,3.

Н.

Найду максимальную силу сцепления колёс с дорогой на сухом щебёночном покрытии.

При этом =0,6.

Н.

Найду максимальную силу сцепления колёс с дорогой на мокром щебёночном покрытии.
При этом =0,3.

Н.

Найду максимальную силу сцепления колёс с дорогой на сухой грунтовой дороге.

При этом =0,5.

Найду максимальную силу сцепления колёс с дорогой на мокрой грунтовой дороге.

При этом =0,2.

Найду максимальную силу сцепления колёс с дорогой на дороге, покрытой укатанным снегом.

При этом =0,2.

Найду максимальную силу сцепления колёс с дорогой на обледенелой дороге.

При этом =0,1.

4. КПД трансмиссии

Определение КПД трансмиссии.

- КПД трансмиссии.

Где,

- нагрузочный КПД механической передачи,

- скорость движения автомобиля [м/с],

- потери на трение в трансмиссии при холостом ходе [Н],

- мощность двигателя [кВт].

Найду нагрузочный КПД механической передачи.

,

Где,

К1, К2, К3 – число пар цилиндрических и конических шестерён и карданов, передающих крутящий момент от двигателя на данной передаче.

.

Найду потери на трение в трансмиссии при холостом ходе.

,

Где полная масса автомобиля = 1030кг.

Приму скорость автомобиля =16,6м/с.

.

Зная, что мощность двигателя равна = 52,5 кВт, найду КПД трансмиссии.

.

5. Максимальный преодолеваемый угол подъёма

Определение максимального преодолеваемого угла подъёма.

,где

- динамический фактор автомобиля,

- коэффициент сопротивления качению.

Найду динамический фактор автомобиля.

, где

- мощность, подведённая к ведущим колёсам [кВт],

- мощность, необходимая для преодоления сопротивления воздуха [кВт].

Найду .

.

.

Найду .

, где

=1,86м² - среднее значение лобовой площади,

=0,314кг/м³ - коэффициент сопротивления воздуха.

Значение скорости приму =16,6м/с.

Тогда.

.

Найду .

Найду коэффициент сопротивления качению .

, где

- коэффициент сопротивления качению при движении автомобиля с малой скоростью (менее 14 м/с).

Приму =0,012 – для дорог с асфальтобетонным покрытием в отличном состоянии.

.

Найду максимальный преодолеваемый угол подъёма.

.

6. Максимальная скорость

Максимальная скорость автомобиля усмотренная заводом изготовителем равна:

Следовательно, максимальная скорость автомобиля ВАЗ-2103 равна 40,97м/с.

7. Динамическая характеристика

Динамической характеристикой автомобиля называют зависимость динамического фактора от скорости автомобиля на различных передачах.

С целью получения данных для построения динамической характеристики автомобиля проведу ряд расчётов в следующей последовательности:

Тяговый расчёт. При расчёте основных характеристик тяговой динамики зададим шаг варьирования числа оборотов коленчатого вала двигателя

Расчёт для первой ступени трансмиссии.

Подбираем скорость вращения коленчатого вала:

Находим мощность двигателя при заданной скорости коленчатого вала:

Находим скорость автомобиля:

Находим момент:

Находим мощность, подведённую к ведущим колёсам:

Находим мощность, необходимую для преодоления сопротивления воздуха:

Находим динамический фактор автомобиля:

Таблица 1. Тяговый расчёт автомобиля при его движении на первой передаче.

ne, об/мин	Ne, кВт	V,м/с	Ме, Н*м	Nk, кВт	Nf, кВт	Nw, кВт	D	A, %
……..	7,85 10,17 12,52 14,97 17,39 19,72 22,42 24,94 …….. 49,11 50,26 51,19 51,68 52,29 52,5	1,7 2,1 2,6 3,06 3,51 3,97 4,42 4,88 ……. 10,32 10,44 10,88 11,69 11,76 12,71	99,96 102,24 103,97 105,9 107,14 107,61 109,8 110,78 ……... 103,07 101,05 98,76 95,83 93,34 89,53	1,8 9,56 11,77 14,07 16,35 18,54 21,07 23,44 ……... 46,16 47,24 48,12 48,58 49,15 49,35	0,05 0,068 0,072 0,085 0,098 0,11 0,123 0,136 ……... 0,287 0,29 0,302 0,325 0,327 0,353	0,003 0,025 0,011 0,017 0,025 0,036 0,05 0,068 ……... 0,642 0,664 0,752 0,933 0,95 1,199	4,213 4,27 4,39 4,46 4,53 4,58 4,62 4,65 ……... 4,29 4,26 4,23 4,08 3,98 3,68	50,11 61,33 57,76 57,62 58,04 18,98 57,27 57,27 ……... 57,9 57,83 58,04 58,6 58,74 59,4

Таблица 2. Тяговый расчёт автомобиля при его движении на второй передаче.

ne, об/мин	Ne, кВт	V,м/с	Ме, Н*м	Nk, кВт	Nf, кВт	Nw, кВт	D	A, %
……..	7,85 10,17 12,52 14,97 17,39 19,72 22,42 24,94 …….. 49,11 50,26 51,19 51,68 52,29 52,5	2,69 3,51 4,25 4,99 5,73 6,47 7,21 7,95 …….. 16,82 17,56 18,3 19,04 19,78 20,71	99,96 102,24 103,97 105,9 107,14 107,61 109,8 110,78 ……... 103,07 101,05 98,76 95,83 93,34 89,53	1,8 9,56 11,77 14,07 16,35 18,54 21,07 23,44 ……... 46,16 47,24 48,12 48,58 49,15 49,35	0,075 0,098 0,118 0,139 0,159 0,18 18,54 0,221 …….. 0,468 0,488 0,509 0,529 0,55 0,576	0,011 0,025 0,045 0,072 0,11 0,158 0,219 0,293 …….. 2,78 3,16 3,58 4,03 4,52 5,19	0,65 2,64 2,68 2,72 2,75 2,76 2,81 2,83 ……… 2,5 2,44 2,36 2,19 2,14 2,07	64,96 61,02 61,26 61,18 61,09 61,02 60,94 60,87 ……… 61,64 61,78 61,93 62,32 62,46 62,64

Таблица 3. Тяговый расчёт автомобиля при его движении на третьей передаче.

ne, об/мин	Ne, кВт	V,м/с	Ме, Н*м	Nk, кВт	Nf, кВт	Nw, кВт	D	A, %
……..	7,85 10,17 12,52 14,97 17,39 19,72 22,42 24,94 …….. 49,11 50,26 51,19 51,68 52,29 52,5	4,28 5,42 6,56 7,7 8,85 9,99 11,13 12,27 …….. 25,97 27,11 28,25 29,39 30,53 31,96	99,96 102,24 103,97 105,9 107,14 107,61 109,8 110,78 ……... 103,07 101,05 98,76 95,83 93,34 89,53	1,8 9,56 11,77 14,07 16,35 18,54 21,07 23,44 ……... 46,16 47,24 48,12 48,58 49,15 49,35	0,119 0,151 0,182 0,214 0,246 0,278 0,309 0,341 …….. 0,722 0,753 0,786 0,817 0,849 0,889	0,046 0,093 0,164 0,267 0,405 0,582 0,805 1,079 ……. 10,229 11,636 13,166 14,825 16,618 19,065	0,398 1,696 1,797 1,809 1,749 1,745 1,768 1,769 ……. 1,343 1,275 1,201 1,115 1,034 0,92	64,54 63,58 63,34 63,26 63,42 63,44 63,41 63,33 …….. 64,62 64,87 65,11 65,53 66,03 65,69

Таблица 4. Тяговый расчёт автомобиля при его движении на четвёртой передаче.

ne, об/мин	Ne, кВт	V,м/с	Ме, Н*м	Nk, кВт	Nf, кВт	Nw, кВт	D	A, %
……..	7,85 10,17 12,52 14,97 17,39 19,72 22,42 24,94 …….. 49,11 50,26 51,19 51,68 52,29 52,5	5,51 6,98 8,41 9,88 11,34 12,8 14,27 15,73 …….. 33,29 34,76 36,22 37,68 39,15 40,97	99,96 102,24 103,97 105,9 107,14 107,61 109,8 110,78 ……... 103,07 101,05 98,76 95,83 93,34 89,53	1,8 9,56 11,77 14,07 16,35 18,54 21,07 23,44 ……... 46,16 47,24 48,12 48,58 49,15 49,35	0,153 0,194 0,234 0,275 0,315 0,356 0,397 0,437 ……. 0,926 0,967 1,007 1,048 1,089 1,139	0,098 0,198 0,347 0,563 0,852 1,225 1,697 2,273 …….. 21,545 24,527 27,75 31,242 35,043 40,161	0,3 1,302 1,319 1,327 1,3267 1,313 1,318 1,306 ……. 0,718 0,634 0,546 0,447 0,35 0,218	64,46 64,705 64,507 64,656 64,657 64,698 64,693 64,72 ……. 65,033 64,869 64,73 64,6 64,51 64,421

График результатов вычислений динамической характеристики ВАЗ-2106 приведён в рисунке 4.

8. Внешняя скоростная характеристика двигателя.

Скоростные характеристики двигателя определяются экспериментально или строятся по одной из эмпирических формул, предложенных различными авторами.

Данные для построения графика берём из таблиц результатов расчёта динамической характеристики. Рис. 3.

Рис. 3. Внешние скоростные характеристики карбюраторного двигателя.

9. Мощностной баланс

Мощностной баланс – зависимость мощности автомобиля от скорости движения автомобиля на различных передачах.

Данные для построения графика берём из таблиц результатов расчёта динамической характеристики. Рис. 5.

10. Плавность хода

Под плавностью хода понимают совокупность свойств, обеспечивающих выполнение ограничений в пределах установленных норм вибронагруженности водителя, пассажиров, грузов, элементов шасси и кузова. Нормы вибонагруженности устанавливаются такими, чтобы на дорогах, для которых предназначен автомобиль, в диапазоне эксплуатационных скоростей вибрации водителя и пассажиров не вызывали у них неприятных ощущений и быстрой утомляемости, а вибрации грузов, элементов шасси и кузова – их повреждений.

11. Необходимая расчётная жёсткость по осям автомобиля

Для определения приведённых жёсткостей автомобиля передней оси с1 и задней оси с2 необходимо знать соответствующие жёсткости подвесок и шин передней и задней осей. Предположим, что необходимо определить приведённую жёсткость спр1 передней оси при условиях: вес автомобиля, приходящийся на переднюю ось Gп1 = 656кг.=6433Н, жёсткость подвески сп = 22кН/м, жёсткость шин сш = 250кН/м.

Под действием веса Gп1 упругая система деформируется, величина деформации равна сумме прогибов упругого элемента подвески и шины:

С другой стороны суммарный прогиб равен:

.

Следовательно, решив это равенство относительной жёсткости спр1, получим:

.

Тогда суммарный прогиб будет равен:

м

Определяем жёсткость задней оси спр2 при условиях: вес автомобиля, приходящийся на заднюю ось Gп2 = 774кг.=7590Н, жёсткость подвески сп=25кН/м, жёсткость шин сш = 270кН/м.

Рассчитаем жёсткость задней оси:

Суммарный прогиб будет равен:

м.

12. Упругость подвески

Для смягчения вертикальных колебаний желательно иметь мягкую подвеску, которая значительно деформируется при переезде препятствия. Однако далее начинаются нежелательные, медленно затухающие колебания кузова, для гашения которых используют амортизаторы.

Для передней подвески.

Из условия равновесия стержня относительно центра тяжести запишем:

,

Где , - реакции опор. Решив это уравнение относительно x, получим:

Рассчитаем , .

Н/м.

Т.к. = , то =6464Н/м.

Найдём возмущающую силу Р:

Н.

мм = 0,68м.

Находим расстояние от центра упругости до центра тяжести:

м.

Центр упругости совпадает с центром тяжести.

Для задней подвески.

Рассчитаем , .

Н/м.

Т.к. = , то =7557Н/м.

Найдём возмущающую силу Р:

Н.

мм. = 0,66м.

Находим расстояние от центра упругости до центра тяжести:

13. Расчёт цилиндрической пружины

Исходные данные:

Длина =51мм пружины в свободном состоянии,

Длина =37мм пружины при включенном сцеплении,

Усилие =557Н пружины при включенном сцеплении,

Диаметр =3,2мм проволоки пружины,

Средний диаметр =19,2мм пружины,

Полное число =9 витков,

Модуль упругости G= МПа,

Рабочий ход =8,7мм муфты включения,

Передаточное число =4,2 рычагов.

Решение:

1. Вычисление осадки пружины при включенном сцеплении:

2. Строим характеристику пружины по двум точкам с координатами (0;0) (14;557). Показана на рисунке.

3. Вычисление осадки пружины при выключенном сцеплении.

.

4. По характеристике пружины осадке соответствует усилие пружины при выключении сцепления =82Н.

5. Расчет жёсткости пружины.

с=557/14=40Н/мм.

6. Проверяем жёсткость пружины по зависимости.

G= МПа, где

- рабочее число витков,

14. Расчёт тарельчатой пружины

Исходные данные:

Толщина пружины h=2,0мм,

Высота Н=4,0мм неразрезанной части пружины,

Значение радиусов , , , ,

Угол (0,174рад) подъёма сечения,

Усилие пружины при включенном сцеплении,

Рабочий ход =8,7мм муфты выключения,

Модуль упругости Е= первого рода,

Коэффициент Пуассона.

Решение:

1. Определяем усилие со стороны нажимного диска.

, где

А – коэффициент, учитывающий влияние геометрических параметров,

М – безразмерная характеристика упругости пружины.

2. Проверяем соответствие соотношения

3. Находим экстремальные точки характеристики

4. Определяем ход нажимного диска при max.

Определяем ход нажимного диска при min.

5. Определяем передаточное число лепестков пружины при её повороте около опорных колец

6. Определяем ход нажимного диска при выключении сцепления

7. Определяем суммарный ход нажимного диска при выключении сцепления

8. По характеристике пружины для определяем её усилие при выключении сцепления. (см. рис.)

Дата добавления: 2015-10-21