Расчет тормозного управления автомобиля ВАЗ -21213

Министерство сельского хозяйства  Российской Федерации

Департамент научно-технологической  политики и образования

ФГБОУ ВПО Костромская ГСХА

 

 

 

Инженерно-технологический факультет

Кафедра Тракторы и автомобили

 

 

 

 

 

 

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

 По дисциплине: «Автомобили»

раздел: «Рабочие процессы и основы расчета автомобилей»

на тему: «Расчет тормозного управления автомобиля ВАЗ -21213»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                               Выполнил: студент 4 курса

                                                                     7 группы инженерно-

технологического факультета

                                                          Мозохин А.А.

                                                                         Принял: Молодов А.М.

 

 

 

 

 

 

Кострома 2012

Министерство сельского хозяйства  Российской Федерации

Департамент научно-технологической  политики и образования

ФГБОУ ВПО Костромская ГСХА

 

 

Инженерно-технологический факультет

Кафедра Тракторы и автомобили

 

 

 

 

 

 

 

Расчётно-пояснительная  записка

на тему:

«Расчет тормозного управления автомобиля ВАЗ-21213»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   Выполнил: студент 4 курса

                                                                       7 группы инженерно-

технологического факультета

                                                          Мозохин А.А.

                                                                                    Принял: Молодов А.М.

 

 

 

 

 

 

Кострома 2012

 

Содержание

 

 

Аннотация………………………………………………..….…………………..4

Введение………………………………………………………............................5

Задание………………………………………………………...............................7

1. Данные для расчёта………………………………………..………..........8
2. Оценка тормозных механизмов передних и задних колёс………………………………………………………....…………....10
3. Расчёт параметров рабочей тормозной системы....................................14
4. Расчёт тормозного гидропривода ………………………………………18
5. Регуляторы тормозных сил…………………………………….…..…....23
6. Список использованной литературы……………………….….……….35

 

                                                                           

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Аннотация

   Курсовой проект студента 4 курса 7 группы инженерно-технологического факультета Мозохина Алексея Андреевича.

В курсовом проекте проведен расчет рабочей  тормозной системы автомобиля ВАЗ - 21213

Пояснительная записка состоит из 34 листов машинописного текста, 5 рисунков, 2 таблиц, 4 библиографических источников.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

  На автомобиле «Нива» ВАЗ-21213 установлено:

1. Рабочая тормозная система – гидравлическая, двухконтурная, с регулятором давления, вакуумным усилителем и датчиком недостаточного уровня жидкости в бачке главного тормозного цилиндра. Один контур связан с рабочими цилиндрами передних и задних колес, другой контур – только с рабочими цилиндрами передних колес. В нормальном режиме (когда система исправна) работают оба контура. При отказе (разгерметизации) одного из контуров второй обеспечивает торможение автомобиля, хотя и с меньшей эффективностью.  
2. Стояночный тормоз - с механическим приводом на задние тормозные механизмы.
3. Запасной тормоз - один из контуров рабочей тормозной системы.

 

 

 

 

1 – тормозной механизм заднего  колеса;

2 – рычаг привода регулятора  давления;

3 – задний трос стояночного  тормоза; 

4 – регулятор давления;

5 – направляющая заднего троса; 

6 – передний трос стояночного  тормоза; 

7 – рычаг стояночного тормоза;  

8 – педаль тормоза; 

9 – вакуумный усилитель; 

10 – тормозной механизм переднего  колеса;

11 – трубопровод контура передних  и задних тормозов;

12 – трубопровод контура передних  тормозов;

13 – главный цилиндр; 

14 – бачок главного цилиндра.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Таблица  данных для расчета

 

	передние	задние
Марка автомобиля	ВАЗ - 21213
Тип тормозного механизма	дисковый	барабанный
Диаметр диска, мм	272
Ср. радиус поверхности тр., мм	112
Площадь накладки, см2	12,6 х 4,5 = 56,7	26,5 х 5 = 132,5
Диаметр барабана, мм		250
Ширина накладок, мм		50
Угол охвата, град		110
Плечо действия силы Pn a, мм		89
Плечо действия силы P h, мм		178

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.1. Расчетная схема передних тормозных механизмов

 

 

 

P - приводная сила;

- равнодействующая нормальных  сил, действующих на колодки  со стороны тормозного барабана;

- тормозные силы, действующие  на колодки;

- реакции опор;

- радиус барабана;

β - угол обхвата

 

Рис.2. Расчетная схема задних тормозных  механизмов 

2. Оценка передних и задних тормозных механизмов

2.1.  Передние тормозные  механизмы

 

Тормозной механизм неуравновешен, в нем присутствуют большие удельные давления на тормозные  накладки, из-за чего они быстро изнашиваются.

Тормозной момент 

,

где  P - приводная сила;

         - коэффициент трения;

        r_тр- средний радиус трения.

 

Коэффициент тормозной эффективности 

 

Дисковый  тормозной механизм обладает малой  эффективностью, т.к. тормозной момент в 3 раза меньше приводного момента. Основное достоинство дисковой тормозной  системы – стабильность, поскольку  статическая характеристика имеет  линейный характер. Стабильности отдается предпочтение, поскольку необходимый  тормозной момент можно получить за счёт увеличения диаметров рабочих  тормозных цилиндров и применения усилителей в приводе.

Преимущества:

1. Меньшая  чувствительность к попавшей  воде.

2. Возможность  увеличения передаточного числа  привода благодаря малому ходу  поршня.

3. Хорошее  охлаждение тормозного диска.

4. Меньшая  масса.

Недостатки:

1. Дисковый  тормозной механизм неуравновешен.

2. Быстрый  износ накладок.

 

 

2.2. Барабанный тормозной механизм с равными приводными силами и односторонним расположением опор.

 

Сумма моментов сил относительно точки опоры для активной колодки (передней) определена по формуле:

 

Тормозной момент для пассивной колодки определен по формуле:

 

 

Величина  общего тормозного момента создаваемого тормозным механизмом:

 

Оценка механизма: неуравновешен, так как

 

 

 

2.3. Удельное давление  и износ накладок на колодках.

 

По отношению  моментов на активной и пассивной  колодках оценивается удельное давление и износ накладок на колодках:

 

Эффективность тормозной системы оценивается  коэффициентом тормозной эффективности Kэ:

 

 

По эффективности  барабанный тормоз лучше дискового, но статическая характеристика тормозного механизма не линейна, что свидетельствует  о его недостаточной стабильности.

 

2.3. Статическая характеристика.

 

Передний тормозной механизм

 

Рис. 3. Зависимость коэффициента тормозной эффективности от коэффициента трения

 

Передний  тормозной механизм стабилен, статическая  характеристика имеет линейный характер. Стабильности отдается предпочтение перед  эффективностью, т.к. тормозной момент можно обеспечить увеличением приводных  сил. Он менее чувствителен к попаданию  на колодки воды, т.к. удельное давление  на накладки в 3 - 4 раза больше, чем в  барабанных.

Задний тормозной  механизм

 

Рис. 4. Зависимость коэффициента тормозной эффективности от коэффициента трения

 

Статическая характеристика не линейна, что свидетельствует  о нестабильности тормозного механизма.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Расчет параметров  рабочей тормозной системы.

3.1. Удельная нагрузка  на тормозные накладки.

 

,

 

где P_нак – удельная нагрузка на тормозные барабаны, Н/см²;

G_a – вес автомобиля, Н;

ΣF_накл – суммарная площадь тормозных накладок рабочей системы, см².

 

 

Среднее значение удельной нагрузки по статистическим данным для легкового автомобиля составляет 10…20 Н/см². Однако это относится только к автомобилям с барабанными тормозными механизмами. Учитывая, что удельное давление на накладки дисковых тормозов значительно выше имеем суммарное давление, удовлетворяющее статистическим данным.

 

3.2. Удельная работа трения.

 

 

где q – удельная работа трения, Дж/см²;

A – кинетическая энергия затормаживаемого автомобиля, Дж;

ΣF_накл – суммарная площадь тормозных накладок рабочей системы, см²

 

где V – скорость автомобиля, м/с;

m_a – масса автомобиля, кг.

 

 

 

 

 

 

3.3. Нагрев тормозного  диска (передние колеса) за одно  торможение.

 

где m’_a – масса автомобиля, приходящаяся на одно колесо, кг;

V – скорость автомобиля, м/с;

m_б – масса диска, кг;

С – удельная теплоемкость чугуна или стали, Дж/кг*град.

 

 

где m₁ – полная масса автомобиля, приходящаяся на переднюю ось, кг;

K₁ – коэффициент перераспределения веса при торможении K_{1 = 1,1}

 

Масса диска

 

где    D – наружный диаметр диска D = 272;

         d – внутренний диаметр диска d = 108 ;

         s – толщина диска s = 11;

        -  плотность чугуна 7000 кг/м³

Нагрев  тормозного диска определен при торможении со скорости 30 км/ч, 60 км/ч, 90 км/ч, 120 км/ч

 

 

Рис.5. График зависимости температуры нагрева диска передних колёс от начальной скорости торможения

 

3.4. Нагрев тормозного  барабана (задние колеса) за одно  торможение.

 

где m’_a – масса автомобиля, приходящаяся на одно колесо, кг;

V – скорость автомобиля, м/с;

m_б – масса барабана, кг;

С – удельная теплоемкость чугуна или стали, Дж/кг*град.

 

 

где m2 – полная масса автомобиля, приходящаяся на заднюю ось, кг;

K₂ – коэффициент перераспределения веса при торможении

 

 

Масса барабана

где    D – наружный диаметр барабана;

         d – внутренний диаметр барабана;

         s – толщина барабана;

        -  плотность алюминия 2800 кг/м³.

 

Нагрев тормозного барабана определен при торможении со скорости 30 км/ч, 60 км/ч, 90 км/ч, 120 км/ч

 

 

Рис.6. График зависимости температуры нагрева барабана задних колёс от начальной скорости торможения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Расчет тормозного  гидропривода.

4.1. Определение хода  педали.

 

 

где S_пед – ход педали, мм;

d_п1, d_п2 – диаметры рабочих цилиндров тормозов передних колес, мм;

d_з - диаметр рабочих цилиндров тормозов задних колес, мм;

d_г – диаметр главного тормозного цилиндра, мм;

σ´_п, σ´´_п, σ´_з, σ´´_з – перемещение поршней рабочих цилиндров, мм;