ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение
ТВЕРСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
КИНЕМАТИЧЕСКИЙ И ДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ДВИЖЕНИЯ АВТОМОБИЛЯ
( Методические указания для выполнения лабораторных работ по механике для спец. ОПУТ )
Доцент КАНДАУРОВ А.В.
ТВЕРЬ 2008 г.
УДК 656.13:531.3 ( 0758)
ББК 39.33:22.21я7
Кинематический и динамический анализ движения автомобиля. Методические указания для выполнения лабораторных работ по механике для студентов специальности ОПУТ. А.В. Кандауров, Тверь 2008 г.- 25 стр.
В методических указаниях излагаются теоретические основы анализа движения автомобиля. Дается иллюстрация законов кинематики и динамики на примере реального автомобиля, при этом расчетным путем устанавливаются и анализируются основные эксплуатационные параметры автомобиля.
Методические указания предназначены для студентов специальности ОПУТ и могут быть использованы в качестве практикума для решения прикладных задач студентами механических специальностей по курсу «теоретическая механика»
Рецензенты: к.т.н доцент Рекошев В.С.
к.т.н. доцент Харламов В.Е.
С О Д Е Р Ж А Н И Е
ВВЕДЕНИЕ…….. ………………………………………………………….. 4
Лабораторная работа № 1.Анализ кинематики разгона автомобиля при трогании с места ………………………………………………………….. 5
Лабораторная работа № 2.Анализ кинематики обгона при движении в транспортном потоке…………………………………………………..… 7
Лабораторная работа №3.Анализ кинематики вращения коленчатого вала двигателя………….………………………………………………….. 9
Лабораторная работ № 4. Кинематика качения колеса автомобиля:
а) определение скоростей и ускорений точек колеса автомобиля методами плоского движения………………………………………… . 9
б) определение скоростей и ускорений точек колеса автомобиля методом сложного движения…………………………………………… 10
Лабораторная работ №5.Анализ движения автомобиля как материальной точки…………………………………………………….. 12
Лабораторная работа №6 .Анализ процесса материальной точки………………………………………………………………………. 14
Лабораторная работа №7. Определение бокового усилия , приложенного к автомобилю при движении по повороту дороги……………………. 16
Лабораторная работа № 8. Анализ движения автомобиля при выбеге. Баланс кинетической энергии автомобиля………………………….. 18
Лабораторная работа №9. Динамика качения колес автомобиля….. 20
Лабораторная работа № 10. Перераспределение нагрузки по осям автомобиля при разгоне и торможении……………………………… 22
Лабораторная работа №11. Перераспределение нагрузки на колеса автомобиля при движении по повороту дороги. Роль уклона дороги. 23
ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………….. 25
ЛИТЕРАТУРА...…………………………………………………………. 25
Введение
Современный автомобиль, являясь сложной механической системой, может рассматриваться как классическое воплощение основных положений кинематики и законов динамики, иллюстрируя их проявление в полном объеме.
При этом профилированные лабораторные работы, рассматриваемые как одна из форм практикума по предмету, несомненно должны способствовать формированию профессионального интереса студентов.
В качестве объекта исследования в каждой лабораторной работе студент имеет возможность выбрать реальный автомобиль и более глубоко изучить и понять кинематические и динамические принципы функционирования как его отдельных систем , так и объекта в целом.
Исследовательская часть работы должна содержать алгоритмы расчетов, программную реализацию этих алгоритмов и графическую иллюстрацию результатов расчетов.
Каждая лабораторная работа должна начинаться с постановки задачи и завершаться выводом.
Данный лабораторный практикум предусматривает возможность расширения круга решаемых задач в зависимости от типа выбранного студентом автомобиля и проявленного интереса к изучаемому объекту.
Исходная информация по типам и маркам отечественных автомобилей содержится в Кратком автомобильном справочнике НИИ АТ.
Можно пользоваться и иными источниками информации, в том числе Internet.
При этом инструментом для выполнения расчетной части каждой лабораторной работы являются положения, теоремы и принципы классического курса кинематики и динамики.
Расчеты кинематических и динамических параметров движения автомобиля требуют определенных навыков пользования Microsoft Office Excel.
Результаты расчетов по каждой лабораторной работе должны быть представлены в виде графиков, либо таблиц , что дает возможность установить определенные закономерности и зависимости и проанализировать их.
Лабораторная работа № 1 Анализ кинематики автомобиля на участке разгона при трогании с места.
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ. В условиях реальной эксплуатации автомобиля принципиально возможны два режима разгона при трогании с места до достижения заданной скорости.
Если необходимо за минимальное время достичь определенной скорости , то такой режим разгона считается форсированным. При этом реализуются максимальные технические возможности автомобиля.
Если же критерием оценки является экономичность , то такой режим разгона реализуется при определенных параметрах и считается рабочим.
Целью данной работы является определение времени разгона автомобиля при трогании с места в двух режимах (форсированном и рабочем) с переключением передач до достижения заданной скорости и пути , преодоленном автомобилем за это время в режиме разгона также в двух режимах.
Исходные данные для каждого автомобиля принимаются из справочных источников , упомянутых выше, и должны содержать следующую информацию :
- максимальное ускорение автомобиля на каждой передаче,
-диапазон технически возможной скорости движения на каждой передаче,
- время переключения передач,
-конечная скорость автомобиля при разгоне 90 км\час или принимается равной максимальной скорости данного автомобиля по техническим характеристикам его завода – производителя.
Алгоритм расчетов:
1) движение на
первой передаче.
;
, здесь
- скорость , при которой происходит
переключение с 1 передачи на 2-ю,
- ускорение автомобиля на 1 передаче,
2) движение при
переключении передач с 1 на 2-ю
;
3) движение на
второй передаче
;
,
здесь
скорость,
при которой происходит переключение
с 2 передачи на 3-ю,
ускорение автомобиля на 2 передаче,
4) движение при
переключении со 2 на 3 передачу
;
5) движение на
третьей передаче
;
;
и т.д. до достижения заданной скорости.
При этом время переключения передач принимается по справочным данным для конкретного автомобиля, для форсированного режима разгона минимально возможное , для рабочего – максимальное, или близкое к максимальному.
Конечным результатом расчета в данной работе должно быть определение суммарного времени разгона до достижения заданной скорости и общего расстояния , преодоленного к моменту достижения этой скорости при двух режимах разгона ( форсированном и рабочем)
Для этого можно воспользоваться очевидными соотношениями :
+ ….. и
т.д.
….
и т.д.
Результаты расчетов для двух режимов разгона должны быть представлены в виде графиков , на которых необходимо показать ускорения на различных передачах, принятые в качестве исходных данных для последующих расчетов, моменты времени переключения передач , интервалы времени переключения передач, зависимости скорости автомобиля от времени в двух режимах разгона и зависимости преодоленного расстояния также в двух режимах.
На этих графиках должны быть указаны конечные результаты расчетов , т.е. значения времени разгона автомобиля и преодоленного им расстояния в двух режимах разгона.