Передняя подвеска автомобиля ГАЗ-53А (L=1450 мм)

Министерство образования Российской Федерации

Вологодский государственный технический университет

Факультет: ФПМ

Кафедра: А и АХ

Дисциплина: К и РА

РАiЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ

Тема: передняя подвеска автомобиля ГАЗ-53А

(L=1450 мм)

Руководитель: профессор, к. т. н. Баринов А. А.

Разработчик: студент МАХ-41

Мамонов Д.С.

Вологда

2001 г.

Содержание

Введение 3

1.Расчет тяговой динамичности автомобиля_ 5

1.1. Выбор основных параметров автомобиля_ 5

1.3. Построение лучевой диаграммы_ 6

1.4. Построение тяговой характеристики автомобиля_ 7

1.5. Построение динамической характеристики автомобиля_ 8

1.6. Построение линейного ускорения автомобиля_ 9

1.7. Построение обратного ускорения_ 9

1.8. Определение времени и пути разгона_ 10

1.9. Построение мощностного баланса_ 11

2.Расчет подвески_ 13

2.1.Назначение, требования к конструкции, классификация. 13

2.2.Упругая характеристика подвески_ 14

2.2.1.Основные параметры подвески_ 14

2.2.2.Упругая характеристика с двумя упругими элементами. 16

2.3. Нагрузки на упругий элемент и прогиб. 18

2.4.Упругие элементы подвески и их расчет. Листовые рессоры. 19

2.5.Расчет амортизаторов. 23

2.5.1.Расчет амортизаторов и быстрота затухания колебаний, 23

2.5.2.Характеристика амортизатора и определение его геометрических параметров. 24

Список литературы_ 30

Введение

Перед автомобильной промышленностью в настоящее время стоят задачи, связанные с увеличением выпуска экономичных автомобилей с дизельными двигателями, позволяющих значительно сократить расход топлива, а следовательно и затраты на него. Одновременно с ростом производства автомобилей особо большой грузоподъемности (110 и 180 тонн) необходимо создавать мощности для выпуска грузовых автомобилей малой грузоподъемности- полтонны. В настоящее время проводятся значительные работы по увеличению выпуска и повышению надежности автомобилей, работающих на сжатом и сжиженном газах. Возрастает производство специализированных автомобилей и прицепов для перевозки различных грузов. Предусматривается уменьшить на 15-20% удельную металлоемкость, увеличить ресурс, снизить трудоемкость технического обслуживания автомобилей, повысить все виды безопасности.

Курсовой проект по дисциплине "Конструирование и расчет автомобилей" является творческой работой, целью которой служит приобретение навыков использования знаний, полученных как в самом курсе, так и в ряде профилирующих дисциплин, на которых базируется этот курс. Получение навыков аналитического определения показателей эксплуатационных свойств и конструктивных параметров автомобиля, закрепление навыков четкого изложения и защиты результатов самостоятельной работы как в рукописных формах, так и при публичном выступлении.

Таблица 1.1.

Основные параметры автомобиля ГАЗ-53А

N	Обозначение и наименование размеров	Размерность	Значение параметра
1	G_a- полная масса транспортного средства	кг	7400
2	G- грузоподъемность	кг	4000
3	N_emax- максимальная мощность двигателя	кВт	84,6
4	w_N- угловая частота вращения коленчатого вала двигателя при максимальной мощности	рад/с	335
5	M_emax- максимальный крутящий момент двигателя	Н*м	284,4
6	w_M- угловая частота вращения коленчатого вала двигателя при максимальном моменте	рад/с	220
7	V_max- максимальная скорость автомобиля	км/ч	80
8	kF- фактор обтекаемости	Н*с²/м²	0,33
9	h_тр- КПД трансмиссии	-	0,9
10	i₀- передаточное число главной передачи	-	6,83
11	i_к1- передаточное число первой передачи	-	6,55
12	i_к2- передаточное число второй передачи	-	3,09
13	i_к3- передаточное число третьей передачи	-	1,71
14	i_к4- передаточное число четвертой передачи	-	1,00

Основные параметры приняты согласно [5, стр. 60].

1.Расчет тяговой динамичности автомобиля

1.1. Выбор основных параметров автомобиля

Внешней скоростной характеристикой двигателя называется зависимость эффективной мощности и эффективного крутящего момента от частоты вращения коленчатого вала при полном открытии дроссельной заслонки [2].

Внешняя скоростная характеристика двигателя имеет следующие характерные точки:

1. wмах- максимальная угловая частота вращения коленчатого вала двигателя;

2. wN- угловая частота вращения коленчатого вала, соответствующая максимальной мощности двигателя;

Участок характеристики w_N- wмах характеризуется повышенными механическими потерями и ухудшенным наполнением цилиндра, поэтому кривая мощности и момента на этом участке падает. Эта часть скоростной характеристики обычно используется только у легковых автомобилей. Обычно принимают wmax=(1,05- 1,25)w_N

Внешняя скоростная характеристика автомобиля ГАЗ- 53А строится до wmax=1,2w_N=400 рад/с.

3. w_M- угловая частота вращения коленчатого вала, соответствующая максимальному крутящему моменту;

4. Диапазон изменения частоты вращения wmin=60.100 рад/с является наиболее употребительным для автомобильных двигателей. Для автомобиля ГАЗ-53А wmin=63 рад/с.

Для построения кривых эффективной мощности и эффективного крутящего момента двигателя рассчитывают 8 точек. [1, стр. 9]

Определение текущих значений мощности производится по формуле:

где Ne- текущее значение эффективной мощности двигателя, кВт;

Nemax- максимальная мощность, кВт;

we- текущее значение угловой частоты двигателя, рад/с

w_N- угловая частота вращения при максимальной мощности, рад/с;

a, b, c- постоянные коэффициенты, для данного двигателя a=0,667 b=1,4 c=1,066.

Крутящий момент двигателя определяется по формуле:

, Н*м

Таблица 1.2.

Результаты расчета внешней скоростной характеристики

Параметр	Единицы измерения	1	2	3	4	5	6	7	8
w_e	рад/с	63	100	150	200	250	300	335	400
N_e	кВт	14,2	25,0	40,9	56,7	70,6	80,7	84,7	82,7
M_к	Н*м	225,4	250,0	272,8	283,6	282,4	269,2	252,8	206,8

Графики внешней скоростной характеристики представлены на рис.1, 2.

1.3. Построение лучевой диаграммы

Лучевой диаграммой называется зависимость скорости автомобиля от частоты вращения коленчатого вала двигателя при постоянном значении передаточного числа. Лучевая диаграмма строится для каждой передачи.

Лучевую диаграмму строят исходя из условия:

, отсюда ,

где w- частота вращения; i₀- передаточное число главной передачи; i_km- передаточное число m- й передачи; - радиус качения колеса,

где d- диаметр обода колеса, м; D- отношение высоты покрышки к ширине, D=0,95- 1; B- ширина покрышки, м; l_см- коэффициент смятия шины, l_см=0,85- 0,9 для диагональных шин. Размер шин: 240- 508, следовательно

Расчет ведем для каждой передачи, т. к. зависимость V=f(w) линейная, а при w=0, V=0, то рассчитываем только максимальные значения точек диаграммы; w_N=335 рад/с.

Таблица 1.3.

Результаты расчета лучевой диаграммы

*i_km*	6,55	3,09	1,71	1,00
**V_max, м/с**	3,38	7,17	12,96	22,17

Лучевая диаграмма представлена на рис. 1.3.

1.4. Построение тяговой характеристики автомобиля

Тяговая характеристика или силовой баланс показывает распределение полной окружной силы на ведущих колесах по отдельным видам сопротивлений:

P_k=P_y+P_w+P_j, Н

где P_w- сила сопротивления воздуха;

P_y- сила суммарного дорожного сопротивления;

P_j - сила сопротивления инерции.

Полная окружная сила на всех передачах определяется по формуле:

, Н

Силу суммарного дорожного сопротивления определяют по формуле:

, Н

где - коэффициент сопротивления качению,

f₀=0,02 для грузового автомобиля (на малых скоростях);

i- коэффициент сопротивления подъему, i=0 (горизонтальный участок дороги).

Силу сопротивления воздуха находят по формуле:

, Н

Сила сопротивления инерции определяется: P_j=P_k-P_y-P_w, Н

Результаты вычислений заносятся в таблицу 1.4.

Таблица 1.4.

Результаты расчета силового баланса

*i_km*	Параметр	Единицы измерения	1	2	3	4	5	6	7
6,55	w	рад/с	63	100	150	200	250	300	335
	V₁	м/с	0,6	1,0	1,5	2,0	2,5	3,0	3,4
	P_k1	Н	20079	22269	24298	25259	25152	23976	22518
	P_w1	Н	1,3	3,4	7,6	13,5	21,1	30,3	37,8
3,09	V₂	м/с	1,3	2,1	3,2	4,3	5,4	6,4	7,2
	P_k2	Н	9472	10505	11463	11916	11866	11311	10623
	P_w2	Н	6,0	15,1	34,1	60,5	94,6	136,2	169,9
1,71	V₃	м/с	2,4	3,9	5,8	7,7	9,7	11,6	13,0
	P_k3	Н	5242	5814	6343	6594	6566	6259	5879
	P_w3	Н	19,6	49,4	111,2	197,7	308,9	444,8	554,7
1,00	V₄	м/с	4,2	6,6	9,9	13,2	16,5	19,9	22,2
	P_k4	Н	3065	3400	3710	3856	3840	3661	3438
	P_w4	Н	57,4	144,5	325,2	578,1	903,3	1300,7	1622,0
	P_y₄	Н	1462,0	1477,3	1509,1	1553,6	1610,8	1680,8	1737,3
	P_S₄	Н	1519,3	1621,8	1834,3	2131,7	2514,1	2981,5	3359,3
	P_j4	Н	1542,1	1778,9	1877,4	1728,3	1331,6	671,8	73,4

По данным таблицы 1.4. строят силовой баланс рис. 1.4.

1.5. Построение динамической характеристики автомобиля

Тяговая характеристика недостаточно удобна для правильной оценки тяговых свойств автомобилей, обладающих различной массой, т. к. при одинаковых значениях P_св=P_k- P_w они будут иметь на одной и той же дороге различные максимальные скорости, различные ускорения, преодолевать неодинаковые предельные подъемы и др.

Более удобно пользоваться безразмерной величиной D- динамическим фактором .

На основании силового баланса можно записать:

где d- коэффициент учета вращающихся масс; j- ускорение автомобиля, м/с²; g- ускорение свободного падения, м/с².

При равномерном движении D=Y, в этом случае динамический фактор определяет дорожное сопротивление, которое может преодолеть автомобиль на соответствующей передаче при определенной скорости.

Результаты вычислений заносим в таблицу 1.5.

Таблица 1.5.

Результаты вычислений динамической характеристики

*i_km*	Параметр	Единицы измерения	1	2	3	4	5	6	7
6,55	V₁	м/с	0,6	1,0	1,5	2,0	2,5	3,0	3,4
	P_k1	Н	20079	22269	24298	25259	25152	23976	22518
	P_w1	Н	1,3	3,4	7,6	13,5	21,1	30,3	37,8
	P_св1	Н	20078	22265	24291	25246	25131	23946	22480
	D₁	-	0,277	0,307	0,335	0,348	0,347	0,330	0,310
3,09	V₂	м/с	1,3	2,1	3,2	4,3	5,4	6,4	7,2
	P_k2	Н	9472	10505	11463	11916	11866	11311	10623
	P_w2	Н	6,0	15,1	34,1	60,5	94,6	136,2	169,9
	P_св2	Н	9466	10490	11429	11856	11771	11175	10453
	D₂	-	0,131	0,145	0,158	0,163	0,162	0,154	0,144
1,71	V₃	м/с	2,4	3,9	5,8	7,7	9,7	11,6	13,0
	P_k3	Н	5242	5814	6343	6594	6566	6259	5879
	P_w3	Н	19,6	49,4	111,2	197,7	308,9	444,8	554,7
	P_св3	Н	5222	5764	6232	6397	6257	5815	5324
	D₃	-	0,072	0,079	0,086	0,088	0,086	0,080	0,073
1,00	V₄	м/с	4,2	6,6	9,9	13,2	16,5	19,9	22,2
	P_k4	Н	3065	3400	3710	3856	3840	3661	3438
	P_w4	Н	57,4	144,5	325,2	578,1	903,3	1300,7	1622,0
	P_св4	Н	3008	3255	3384	3278	2937	2360	1816
	D₄	-	0,041	0,045	0,047	0,045	0,040	0,033	0,025
	Y₄	-	0,020	0,020	0,021	0,021	0,022	0,023	0,024

Динамическая характеристика рис. 1.5.

1.6. Построение линейного ускорения автомобиля

Величину ускорения на каждой передаче можно определить по формуле:

где j- ускорение при разгоне, м/с²; d- коэффициент учета вращающихся масс, его величину можно вычислить по эмпирической формуле: , где d- постоянный коэффициент, d=0,03-0,07. Принимаем d=0,05, тогда:

i_k	6,55	3,09	1,71	1,00
d	3,19	1,52	1,19	1,09

Результаты расчета заносим в таблицу 1.6

Таблица 1.6.

Результаты расчета линейного ускорения автомобиля

*i_km*	Параметр	Единицы измерения	1	2	3	4	5	6	7
6,55	V₁	м/с	0,6	1,0	1,5	2,0	2,5	3,0	3,4
	D₁	-	0,358	0,375	0,387	0,385	0,369	0,339	0,310
	Y₁	-	0,020	0,020	0,020	0,020	0,020	0,020	0,020
	j₁	м/с²	1,037	1,091	1,127	1,120	1,071	0,979	0,890
3,09	V₂	м/с	1,349	2,142	3,213	4,283	5,354	6,425	7,175
	D₂	-	0,169	0,177	0,182	0,181	0,173	0,158	0,144
	Y₂	-	0,020	0,020	0,020	0,020	0,020	0,020	0,020
	j₂	м/с²	0,958	1,011	1,044	1,035	0,983	0,889	0,797
1,71	V₃	м/с	2,4	3,9	5,8	7,7	9,7	11,6	13,0
	D₃	-	0,093	0,097	0,099	0,098	0,092	0,082	0,073
	Y₃	-	0,020	0,020	0,020	0,020	0,021	0,021	0,021
	j₃	м/с²	0,601	0,635	0,652	0,636	0,587	0,505	0,428
1,00	V₄	м/с	4,169	6,618	9,927	13,236	16,545	19,854	22,170
	D₄	-	0,054	0,055	0,055	0,051	0,044	0,034	0,024
	Y₄	-	0,020	0,020	0,021	0,021	0,022	0,023	0,024
	j₄	м/с²	0,303	0,314	0,304	0,264	0,195	0,096	0,001

Линейное ускорение автомобиля рис. 1.6.

1.7. Построение обратного ускорения

График обратного ускорения строится для определения времени и пути разгона. Поскольку величина, обратная ускорению при скорости, близкой к максимальной имеет большое, то построение ограничивают скоростью V=0,8V_max. В данном случае V=0,8*22,2=17,76 м/с

Таблица 1.7.

Результаты расчета обратного ускорения

*i_km*	Параметр	Единицы измерения	1	2	3	4	5	6	7
6,55	V₁	м/с	0,6	1,0	1,5	2,0	2,5	3,0	3,4
6,55	1/j₁	с²/м	0,964	0,917	0,887	0,893	0,934	1,021	1,124
3,09	V₂	м/с	1,3	2,1	3,2	4,3	5,4	6,4	7,2
3,09	1/j₂	с²/м	1,044	0,990	0,958	0,966	1,017	1,125	1,255
1,71	V₃	м/с	2,4	3,9	5,8	7,7	9,7	11,6	13,0
1,71	1/j₃	с²/м	1,663	1,574	1,533	1,572	1,703	1,979	2,336
1,00	V₄	м/с	4,2	6,6	9,9	13,2	16,5	19,9	22,2
1,00	1/j₄	с²/м	3,304	3,184	3,291	3,786	5,130	10,396	-

Вместе с этим смотрят:

Автоматизированная система оперативного управления перевозками

Автоматика и автоматизация на железнодорожном транспорте

Автоматика и телемеханика на перегонах

Автомобили ВАЗ

Автомобили и автомобильное хозяйство