3653
.pdfМинистерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова»
ДИНАМИКА АВТОМОБИЛЯ
Методические указания к выполнению расчетно-графической работы для студентов по направлению подготовки
23.03.01 – Технология транспортных процессов
Воронеж 2018
2
УДК 629.33.016.5
Злобина, Н.И. Динамика автомобиля [Текст] : методические указания к выполнению расчетно-графической работы для студентов по направлению подготовки 23.03.01 – Технология транспортных процессов / Н.И. Злобина, В.А. Зеликов, Г.А. Денисов, Р.А. Кораблев; М-во образования и науки РФ, ФГБОУ ВО «ВГЛТУ». – Воронеж, 2018. – 36 с.
Печатается по решению учебно-методического совета |
|
ФГБОУ ВО «ВГЛТУ» (протокол № ... от ...................... |
г.) |
Рецензент Заведующий кафедрой электротехники и автоматики агроинженерного факультета ФГБОУ ВО «ВГАУ им. императора Петра I» д.т.н, проф. Афоничев Д.Н.
3
ВВЕДЕНИЕ
Многообразны требования к конструкции подвижного состава автомо-
бильного транспорта в зависимости от вида груза, объема и расстояния перево-
зок, других факторов, определяющих транспортные условия эксплуатации ав-
томобилей. Основной задачей автомобильного транспорта является полное и своевременное удовлетворение потребностей народного хозяйства и населения в перевозках при наименьших материальных и трудовых затратах при обеспе-
чении высокого уровня безопасности дорожного движения и экологичности.
Современный автомобильный транспорт играет важную роль в системе народ-
ного хозяйства страны. Автомобилизация многих отраслей экономики – отли-
чительная черта нашего времени. Практически ни одна отрасль народного хо-
зяйства не может обходиться без автотранспортного обслуживания. В добы-
вающих отраслях промышленности, строительстве, сельском хозяйстве авто-
мобиль стал неотъемлемой частью средств механизации производства. Хорошо налаженные транспортные связи во многом определяют ритм общественного производства, темпы социально-экономических преобразований. Автомобиль-
ным транспортом перевозиться более 85% народнохозяйственных грузов, 90%
пассажиров [1].
Эффективность работы автомобильного транспорта, затраты на осущест-
вление транспортной работы, влияние на окружающую среду во многом опре-
деляются тем, насколько совершенен, пригоден к выполнению заданных функ-
ций в конкретных условиях эксплуатации его подвижной состав. Основопо-
ложник науки об автомобиле академик Е.А. Чудаков отмечал, что конструкция автомобиля в своем развитии должна подчиняться эксплуатационным требова-
ниям. Вот почему конструкторам необходимо знание особенностей эксплуата-
ции автомобилей в разнообразных дорожных и природно-климатических усло-
виях, вытекающих отсюда требований к его конструкции.
4
Многообразны требования к конструкции подвижного состава автомо-
бильного транспорта в зависимости от вида груза, объема и расстояния перево-
зок, других факторов, определяющих транспортные условия эксплуатации ав-
томобилей.
Увеличение объема перевозок в условиях безопасности дорожного дви-
жения является основной задачей автомобильного транспорта. Решение этой задачи должно осуществляться комплексно, с учетом возможностей всех звень-
ев системы «водитель - автомобиль - дорога - среда» (ВАДС). Первостепенное значение при этом приобретает человеческий фактор. По статическим данным,
70-80% дорожно-транспортных происшествий (ДТП) происходит из-за ошибок водителей [1]. Ошибка – это результат побочного действия, т.е. действия, не достигшего цели. У водителя это выражается в неправильных, преждевремен-
ных или запаздывающих действиях или их отсутствии при управлении автомо-
билем в условиях быстро меняющейся дорожной обстановки и особенно в кри-
тических ситуациях. К ошибкам относится любое нарушение водителем правил дорожного движения (ПДД), что часто приводит к ДТП.
5
1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКОЙ РАБОТЫ
Разнообразие условий эксплуатации обусловило широкую специализа-
цию автотранспортных средств (АТС), которые отличаются специфическими свойствами, обеспечивающими их использование в конкретных условиях экс-
плуатации с наибольшей эффективностью.
Инженер по организации движения должен знать, какими свойствами обладают АТС, чтобы на дорогах различных категорий вероятность возник-
новения дорожно-транспортных происшествий была, возможно, меньшей; ка-
кие ограничения должны накладываться на параметры движения в соответст-
вии со свойствами АТС.
Расчетно-графическая работа (РГР) выполняется с целью закрепления знаний по основам эксплуатационных свойств транспортных средств и разви-
тия навыков по их практическому применению.
Для этого при выполнении РГР предусмотрено решение следующих основных задач: анализ конструктивных параметров транспортных средств и выбор необходимых показателей для расчетов, определение параметров тяго-
во-скоростных и экономических свойств транспортных средств в заданных условиях эксплуатации.
Кроме того, выполнение РГР включает дополнительное самостоятельное изучение требований стандартов и других нормативно-технических докумен-
тов к транспортным средствам, дорожным условиям, правилам перевозок гру-
зов и пассажиров, а также к степени воздействия транспортного процесса на окружающую среду.
6
2. ПОДГОТОВКА ИСХОДНЫХ ДАННЫХ
В качестве исходных данных задаются:
-марка автомобиля;
-колесная формула;
–номинальная вместимость Z, чел;
–максимальная скорость автомобиля (Vmax), км/ч;
–тип двигателя;
–габаритные размеры: ширина (BГ) и высота (НГ);
–рабочий объем двигателя (Vh), л;
–ширина шины, м;
–посадочный диаметр обода, (dn) м;
–частота вращения коленчатого вала при максимальной мощности (nN),
об / мин
– число ступеней коробки передач (k).
7
3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ АТС
Для проведения тяговых, экономических и других расчетов необходимо выбрать и обосновать ряд конструктивных параметров автомобиля, к которым
впервую очередь относятся полная масса и ее распределение по осям.
3.1.Определение полной массы АТС
Полную массу грузового АТС Ма, кг, рассчитывают по формуле
|
M a M 0 M Г M П (Z 1) . |
(3.1) |
Полную массу легкового АТС и городского автобуса Ма считывают по |
||
формуле |
|
|
M a |
M 0 M П (Z 1) Нб (Z 1) . |
(3.2) |
Полную массу междугороднего автобуса Ма , кг, рассчитывают по фор- |
||
муле |
|
|
M a |
M 0 M П (Z 2) Нб (Z 2) . |
(3.3) |
где Мо – снаряженная масса, кг; МГ – грузоподъемность, кг; МП – масса пасса-
жира, кг; Z – пассажировместимость (без водителя), чел.; Нб – норма багажа, кг.
Снаряженную массу грузового АТС Мо, кг, определяют по формуле
M 0 М M Г , |
(3.4) |
где М – коэффициент снаряженной массы, кг/кг.
Снаряженную массу легкового АТС и автобуса Мо, кг, определяют по
формуле |
|
M 0 М Z . |
(3.5) |
Коэффициент снаряженной массы определяется либо методом интерполя- |
|
ции коэффициентов снаряженной массы прототипов, |
либо из таблиц 3.1, 3.2, |
3.3. [6] |
|
8
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 3.1 |
||
|
|
|
Коэффициент снаряженной массы грузовых АТС |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
МГ, т |
|
|
8,0 |
|
6,0 |
|
4,0 |
|
|
|
2,0 |
|
1,0 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ηм, т/т |
|
|
0,7 |
|
0,75 |
|
0,8 |
|
|
|
1,0 |
|
1,3 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 3.2 |
||
|
|
|
Коэффициент снаряженной массы городских автобусов |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Z, чел. |
100 |
|
|
80 |
60 |
|
40 |
|
20 |
|
|
10 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
ηм, кг/чел. |
98 |
|
|
100 |
110 |
|
120 |
|
145 |
|
|
180 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 3.3 |
||
|
|
|
Коэффициент снаряженной массы легковых АТС |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Vh, л |
|
до 0,9 |
|
0,9÷1,2 |
1,2÷1,5 |
|
1,5÷1,8 |
|
1,8÷2,5 |
|
2,5÷3,5 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
ηм, кг/чел. |
|
140÷180 |
|
170÷230 |
190÷240 |
|
210÷260 |
|
220÷291 |
260÷326 |
|
где Vh – рабочий объем двигателя, л.
Массу пассажира принимают МП = 75 кг.
Для грузовых АТС [5]:
–грузоподъемностью до 5 тонн Z = 1;
–грузоподъемностью более 5 тонн Z = 2.
Норму багажа принимают [6]:
–для грузовых АТС и городских автобусов Нб = 5 кг / чел;
–для междугородних автобусов Нб = 15 кг / чел;
–для легковых АТС Нб = 10 кг / чел.
3.2. Распределение полной массы по мостам
Распределение полной массы по мостам необходимо знать для выбора шин и определения по их размерам радиусов колес, а также для определения
9
максимально возможной по сцеплению тяговой силы, величина которой ис-
пользуется при выборе передаточного числа низшей передачи трансмиссии.
Для грузовых АТС распределение нагрузки между мостами зависит глав-
ным образом от того, для каких дорог предназначен автомобиль.
У грузовых АТС, предназначенных для эксплуатации по дорогам I и II
категории, массу, приходящуюся на задний мост M2, кг, можно определить по формуле
М 2 |
(0,67 0,7) М а . |
(3.6) |
У грузовых АТС, предназначенных для эксплуатации по дорогам всех ка- |
||
тегорий (I V), массу, приходящуюся на задний мост M2, кг, можно определить |
||
по формуле |
|
|
М 2 |
(0,7 0,75) М а . |
(3.7) |
Для АТС повышенной проходимости с колесной формулой 4 4 и |
6 4, |
|
6 6 (масса, приходящаяся на балансирную тележку) соответственно |
|
|
М 2 |
(0,5 0,54) М а ; |
(3.8) |
М 2 |
(0,7 0,72) М а . |
(3.9) |
Улегковых автомобилей распределение полной массы по мостам зависит
восновном от компоновки.
Для легковых автомобилей, имеющих классическую компоновку, массу,
приходящуюся на задний мост, можно определить по формуле:
М 2 (0,52 0,55) М а , кг (3.10)
У автомобилей заднеприводной компоновки, массу, приходящуюся на задний мост, можно определить по формуле:
М 2 (0,56 0,6) М а , кг |
(3.11) |
У автомобилей переднеприводной компоновки: |
|
М 2 (0,43 0,47) М а . |
(3.12) |
Распределение полной массы у автобусов в основном зависит от их на-
значения.
10
Массу городских, пригородных и междугородных автобусов, приходя-
щуюся на задний мост можно определить по формуле:
М 2 (0,63 0,66) М а , кг |
(3.13) |
У автобусов местного сообщения: |
|
М 2 (0,7 0,73) М а . |
(3.14) |
Для микроавтобусов распределение полной массы находят аналогично легковым автомобилям.
Нагрузка на задний (обычно ведущий) мост тем больше, чем чаще при-
дется двигаться автомобилю по дорогам низших категорий. Увеличение на-
грузки, приходящейся на ведущий мост автомобиля, улучшает его проходи-
мость, а ее уменьшение – повышает грузоподъемность (пассажировмести-
мость). Последнее объясняется тем, что масса, приходящаяся на ведущий мост,
ограничена законодательствами всех стран. В России [4]:
– нагрузка, приходящаяся на ведущий (наиболее нагруженный) мост двухосного автомобиля, предназначенного для движения по дорогам I IV кате-
гории, не должна превышать 100 кН (10 т);
–на тележку трехосных автомобилей, предназначенных для тех же дорог,
–180 кН (18 т);
–на ведущий мост двухосных автомобилей, предназначенных для дорог
V категории, – 60 кН (6 т);
–на тележку трехосных автомобилей, предназначенных для тех же дорог,
–110 кН (11 т);
–на ведущий мост двухосных самосвалов, предназначенных для тех же дорог, – 65 кН (6,5 т).
Нагрузку, приходящуюся на передний мост М1, кг, рассчитывают по формуле
М1 М а М 2 . |
(3.15) |