Теория автомобилей

Масса авто	Толщина льда
2 3 5 7.5 10 20	16 20 30 35 40 60

 

 

 

 

 

05. 12. 12.

Динамика КШМ

При работе двигателя в  КШМ силы и моменты, которые не только воздействуют и вызывают неравномерность  хода двигателя.

К таким силам относятся:

Уравновешиваются в самом  двигателе и на его опоры  не воздействуют.

И вызывает колебания двигателя  на опору, как давления на поршень  со стороны картера, и сила тяжести  КШМ. Все действующие в двигателе  силы взаимодействуют с сопротивлением на колен. вале силами трения и воспринимаются опорами двигателя. В течении каждого рабочего цикла. Силы, действующие в КШМ, непрерывно меняются по величине и направлению. Их определяют через каждые 10-30 градусов для определения положения колен. вала.

Силы давления газов.

Действуют на стенки и головку  цилиндра. Для упрощения расчетов их заменяют одной силой, которая  приложена к оси поршневого пальца и направлена по оси цилиндра. Силу давления газов на поршень определяют по формуле  

Силы инерции движущихся масс.

Силу инерции возвратно-поступательно  движущихся масс определяют по формуле

Скоростная характеристика представляет собой график зависимости  основных параметров.

 

22.12.2012

Динамика автомобилей

 

Тяговая динамичность автомобиля, уравнение силового баланса.

Уравнение силового баланса  представляет вид:

Для анализа динамических свойств автомобиля можно вместо соотношения сил использовать составляющие тяговой мощности с мощностью, которая  необходима для преодоления сопротивления  движению. На основании уравнении  силового баланса можно составить  уравнение мощностного баланса, которое примет вид:

 

Степенью использования  мощности двигателя называют отношение  мощности, необходимой для движения автомобиля, к мощности, которую  двигатель может развить при  полностью открытой дроссельной  заслонке

 

 

 

Чем меньше коэффициент сопротивления  дороге и скорость и чем больше передаточное число, тем хуже используется мощность двигателя.

Динамический фактор автомобиля – это отношение разности силы тяги и силы сопротивления воздуха  к весу автомобиля. Величина динамического  фактора зависит только от конструктивных параметров автомобиля и поэтому  ее можно определять для каждой конкретной модели. При движении автомобиля на нижних передачах, динамический фактор больше, чем при движении на высших передачах. Из-за увеличения силы тяги и уменьшения сопротивления силы воздуха. Так как при движении с малой скоростью автомобиля сила сопротивления воздуха невелика, то ею можно пренебречь. Динамический фактор на низших передачах до 4-5 м/с, можно определить по формуле.

 

 

17.01.13

Тормозная динамика автомобиля

Понятие о  тормозной динамике. Определение  показателей тормозных свойств  автомобиля. Измерители тормозной динамичности автомобиля. Распределение тормозной  силы между мостами автомобиля. Тяговые и тормозные свойства автомобиля связаны между собой. Чем выше средняя скорость автомобиля, тем лучше должны быть тормозные свойства автомобиля. Вместе с тем, чем интенсивнее разгон и эффективное торможение, тем выше средняя скорость автомобиля. Торможение автомобиля неизбежно связано с увеличением расхода топлива. При обычном служебном торможении основная часть тепла выделяется в тормозных механизмах, а при полном экстренном торможении (когда колеса блокированы), между шинами и дорогой. Торможение автомобиля производится несколькими способами:

1. Тормозной системой
2. Тормозной системой совместно с двигателем
3. Двигателем и периодическим действием тормозной системы

Определение показателей тормозных свойств  автомобиля

Тормозные свойства автомобиля определяют на стенде экспериментальным  путём, дорожных испытаниях, в результате которых определяют путь, время и  замедление при торможении с максимальной интенсивностью, а также значения тормозных сил. Лабораторные испытания  проводят на стенде, который состоит  из измерительной колонки и четырех  рифленых площадок, расположенных на уровне пола. При наезде на площадке со скоростью 10-12 км автомобиль резко  затормаживает, площадки под действием  сил инерции смещаются в направлении  движения. Каждая площадка связана  с помощью рычага и гидравлического  устройства со своим указателем на измерительной колонке. Это время  зависит от эффективности торможения нагрузки автомобиля, типа и состояния  дорожного покрытия. При экстренном торможении автомобиля с блокировкой  всех колес.

 

 

 

 

ty

Автомобили	ty
Легковые	0,05-0,2
Грузовые и автобусы с  гидравлическим приводом тормозов	0,05-0,4
Грузовые с пневматическим приводом до 4500т	0,15-1,2
Свыше 4500т	0,2-1,5
Автобусы с пневмоприводом тормозов	0,2-1,3

 

Меньшее значение ty  соответствует дорогам с малым коэффициентам сцепления. Движение автомобиля с полной нагрузкой с большим коэффициентом сцепления. Время срабатывание от начала нажатия на педаль, до начала замедления.

 

 

Зависимая подвеска

 

В зависимой подвеске рассчитывают серьги пальцы и зависимые рессоры.

В независимой, рассчитывают стержни и другие элементы, кроме  того определяют частоту колебаний  всего автомобиля, на рессорах, при  наезде колес на неровности дороги. Эффективный прогиб подвески, под действием статической нагрузки, должен лежать в пределах, которые обеспечивают. А динамический прогиб – это отсутствие частых ударов в ограничителе на плохих дорогах. Тип подвески определяется конструкцией упругого элемента и направляющего устройства. Возможность выполнения функций направляющего устройства. Допускаемое напряжение в продольном прогибе 8000 – 9000, а прогиб менее 20см. Допускается напряжения на смятие 30 – 90кг. Винтовые пружины в качестве основного упругого элемента. Напряжение кручения определяют по формуле:

Устанавливают на автомобили с натягом. Пневматические резинокордные  элементы устанавливают на автомобили у которых масса подрессоренных частей значительно изменяется от нагрузки (автобусы). При независимой подвеске, регулирование дорожного просвета. Пневматические резинокордные упругие элементы, имеют высокую долговечность на автомобилях большой грузоподъемности. Применение пневматической подвески обеспечивает снижение веса. Нагрузка, воспринимаемая пневматическим элементом, определяется по формуле.

Жесткость подвески определяется по формуле

Воспринимает нагрузку. При  торможении расчет определяется на передней подвески, а при разгоне на задней. При повороте автомобиля, за счет центробежной силы.

Секундный расход жидкости, который вытесняется поршнем  амортизатора определяется по формуле:

Qпл=Мо Fкл корень 2 103 g

 

 

Расчет на прочность  проводится по максимальной динамической нагрузке, при резком включении сцепления  или сцепления ведущих колес  с дорогой. Полностью разгруженная полуось предает только крутящий момент и ее рассчитывают на кручение по опасному сечению, к шлицевому  концу.

D0 – внутренний диаметр вала по впадинам шлица

Полуось рассчитывается на угол закручивания

Угол закручивания на один метр длины равен 9 – 15 градусов. Шлицы полуосей рассчитываются на смятие и срез. Материалы полуосей, шестерни главной передачи и дифференциалов из стали 12ХН3А.

Определение размеров шин.

Параметры шин приводятся в ГОСТах, где указаны посадочный или наружный диаметр, ширина профиля. Подбор шин производится, исходя из полученных величин весовых нагрузок на колеса и внутреннего давления в шинах. Нагрузка на колеса определяется по нагрузкам на оси по формулам

Динамический диаметр  определяется по формуле:

Внутренний диаметр  шины или внутренний диаметр обода. Вш – высота профиля шины. Динамический радиус колеса сравнивают со статическим, если отношение не превышает 3 – 5% найденную величину динамического радиуса принимают к расчетам. При установке шин иметь ввиду, что все шины грузового автомобиля должны иметь один размер, а размер шин прицепа или полуприцепа, размер шин легкового автомобиля выбирают по наиболее нагруженной шине. Так как нормальные реакции и касательные силы трения колодок не равны друг другу, тормоз является неуравновешенным.

 

 

 

Расчет деталей  КШМ

Блок картер не рассчитывают на прочность из – за сложности его конструкции и невозможности найти распределения усилий по отдельным элементам. Размеры элементов блок картера принимают на основании существующих конструкций, в зависимости от хода поршня и диаметра цилиндров. Расстояние между осями отдельных цилиндров оценивают по величине отношения:

Максимальное расстояние между траекторией и внутренней поверхностью стенки картера, составляет 10 – 15 мм. Минимальная толщина стенки водяной рубашки и перегородок  чугунного блок картера ограничивается производственными возможностями  литейного цеха. Стенки цилиндров  и гильз при работе двигателя  испытывают нагрузки от действия сил  давления газов, боковой силы поршня и перепада температур стенки. За расчетную  нагрузку принимают максимальное давления сгорания Рz max . При полной нагрузке действует по всей длине цилиндра. Толщина стенки цилиндров не поддается точному расчету и её выбирают из условий получения степени жесткости. Толщину стенки карбюраторного двигателя определяют в зависимости от его диаметра.

В цилиндрах имеются вставные гильзы. Для мокрых чугунных гильз  величина нагрузки составляет . А для остальных 800 – 1000 кг.

Толщина направляющих посадочных поясков гильз на 2 -3 мм больше толщины  стенки. Для удобства сборки диаметр  верхнего пояска гильзы делают от двух до шести мм больше диаметра нижнего  пояса. Поверхность верхнего торца  для обеспечения герметичности  газового стыка должна выступать  над верхней плоскостью блока  на 0.07 – 0.025 мм. Длину гильзы устанавливают  из условия возможного выхода из нее  нижней кромки поршня, которая находится  в нижней мертвой точке. Материалом для блока картера служит серый  чугун или из легированного чугуна. Основными материалами для изготовления гильз служит кислотоупорный высоколегированный чугун, а также азотируемая сталь. Шпильки крепления головки цилиндров  должны иметь общую суммарную  площадь сечения, для двигателей с нижним расположением клапанов, равную от 0,4 – 0,6 площади поршня, а  для двигателей с верхним расположением  клапанов 0,25 – 0,30 площади поршня. Шпильки  головки блока должны быть расположены  с таким расчетом, чтобы обеспечить её плотное прилегание к блоку по всей поверхности. Силовые шпильки растягиваются силой предварительной затяжки, силой давления газов, достигающей наибольшего значения в момент сгорания и силой, которая возникает при нагреве двигателя, в результате неравенства температур и коэффициента линейного расширения и материала головки блока и шпильки. Сила затяжки шпилек берется на 25% больше силы давления газов Рз=1,25Рz . Pz=Pz Fпр . Если число шпилек, которые приходятся на один цилиндр равно z шпилек, то сила затяжки приходится на одну шпильку определяется по формуле:

Напряжение растяжения в  сечении шпильки, которые вызывается силой затяжки определяется по формуле

Внутренний диаметр резьбы шпилек определяется по формуле:

Допускаемое напряжение на растяжение для шпилек, изготовленных  из углеродистой стали равно 1000 – 1500 кг/см2

Силовые шпильки выполняют  диаметром 12 – 14 мм. Расчет деталей  поршневой группы. Расчет поршня на прочность производится по его конструктивным элементам. Днище поршня рассчитывают на изгиб как круглую пластинку. Напряжение изгиба в днище поршня определяют по формуле:

 должно быть 200 – 250 кг/см2

 

Практически толщину днища  поршня устанавливают из конструктивных изображений, принимая во внимания условия  теплоотвода от днища.

Для проверки головки поршня на сжатие берется сечение по кантовке маслосъемного кольца

Для алюминиевых сплавов  сила сжатия равна 300 – 400 кг/см2

Направляющая часть поршня (юбка) проверяется на условное давление от максимальной величины бокового усилия по формуле:

Величины условного давления двигателей автомобилей изменяются в следующих пределах

Дп = 1,5 – 2,5 кг/см2; для грузовых 2,5 – 5 кг/см2.

Поверхность отверстия под  поршневой палец также проверяется  по наибольшему условному давлению.

При плавающем пальце для  алюминиевых сплавов условное давление составляет 150 – 350 кг/см2. Соотношение для определения размеров отдельных частей поршня в зависимости от диаметра цилиндра даются в таблицах. Основным материалом для изготовления поршней являются алюминиевые сплавы. Расчет поршневого пальца заключается в определении размеров в зависимости от диаметра цилиндра. Трущиеся поверхности пальца выбранных размеров проверяют на условное давление. При расчете пальца на прочность определяют напряжение изгиба, среза. Палец рассчитывается на предельно допустимую деформацию. Овализацию. Во избежание его заклинивания в верхней головке шатуна. Условное давление пальца на втулку верхней головки шатуна определяется по формуле Дш = 200 – 400 кг/см2. Максимальное напряжение изгиба определяется по формуле:

Допустимое напряжение при  расчете пальцев на изгиб изготовленных  из легированной стали составляет 2500 – 5000 кг/см2. Максимальная связывающая сила действует на палец в сечениях, которые расположены в зазорах между торцами бобышки и головкой шатуна. Максимальная касательная в этих сечения определяется по формуле

Допускаемое напряжение при  расчет пальцев на срез равно от 600 – 1000 кг/ см2. Максимальная овализация пальца или увеличение его диаметра, под действием нагрузок наблюдается на среднем, наиболее нагруженном участке пальца, на длине 0,2 lп. Величина овализации пальца в ДВС не должна превышать 0,02 – 0,05. Сплавы для изготовления пальцев должны обладать высокой прочностью. Частота обработки пальца должна быть не ниже десятого класса точности