ГЛАВА 1. НАГРУЗКИ И МЕТОДЫ ИХ МОДЕЛИРОВАНИЯ

ГЛАВА 1. НАГРУЗКИ И МЕТОДЫ ИХ МОДЕЛИРОВАНИЯ

 

Расчетные режимы деталей двигателей

При расчете деталей на прочность выбирают наиболее тяжелые из возможных режимов работы двигателей. Учитывая, что инерционная нагрузка обычно снижает… - режим максимально крутящего момента (Мк=Мк мак, n=nм); - режим холостого хода при максимальном числе оборотов коленчатого вала ( Мк = О, n = nx max);

Расчетные нагрузки деталей двигателей

Детали двигателей внутреннего сгорания подвергаются воздействию: - нагрузок от сил давления газов, сил инерции, сил трения и сил полезных… - тепловых нагрузок;

Подбор двигателя

Одной из основных задач тягового расчета является выбор мощности двигателя для рассчитываемой машины. Мощность двигателя должна быть достаточной для… Под максимальной скоростью машины понимается ее скорость движения в наиболее… Однако при этом следует иметь в виду, что с увеличением ƒ и ί возрастает недоиспользованная мощность…

Кинематический расчет трансмиссии

Определение диапазона трансмиссии

Кинематический расчет трансмиссии сводится к определению передаточных чисел агрегатов и механизмов, составляющих трансмиссию машины. Для определения передаточных чисел КП и БП необходимо знать реализуемый на… При расчетах ступенчатых механических трансмиссий пользуются кинематическим диапазоном, который определяется как…

Определение передаточных чисел коробки передач

Передаточное число I-ой передачи выбирается из условия получения максимальной величины динамического фактора машины. Чтобы полностью использовать… ДImax = Дφ = ψmax (2.23) Исходя из условия получения заданной максимальной величины устанавливается следующая зависимость:

Определение передаточного числа главной передачи

Передаточное число главной передачи iгп определяется исходя из получения максимальной скорости на высшей передаче по формуле:   . (2.32)

Определение основных размеров деталей муфты сцепления

Основной задачей расчета является выбор числа и размеров поверхностей трения муфты. Расчетный статический момент трения Mм расч муфты может быть определен: Mм расч = μ·Q·Rо·iф ,

Выбор основных размеров и параметров зубчатых колес

  Исходными данными для предварительного выбора основных размеров и параметров… Последнее ограничение, как было отмечено выше, для автомобилей большой грузоподъемности приводит к необходимости…

Определение основных параметров сцепления

Сцепление автомобиля представляет собой блокировочную муфту, служащую для кратковременного разъединения двигателя и трансмиссии и плавного… Сцепление устанавливается между двигателем и коробкой передач, т.е. перед… Отсоединение двигателя от коробки уменьшает инерционные массы, связанные с ведущим валом коробки и принадлежащие…

Расчет сцепления на удельную работу буксования

Задачей расчета сцепления является определение по заданному передаваемому крутящему моменту двигателя геометрических и силовых параметров сцепления…   5.2.1. Определение момента трения

Конструкция и расчет механического привода

Механический привод состоит из педали управления, системы рычагов, валов и тяг, связывающих педаль с муфтой выключения сцепления. Валы и тяги изготовляются из стали 30 и 35, педаль – из ковкого чугуна марки… При расчете привода определяются передаточное число, усилие и ход педали и геометрические размеры рычагов и тяг.

Требования к карданным передачам. Выбор основных параметров

  К карданной передаче автомобиля предъявляют следующие основные требования: обеспечение необходимой равномерности вращения валов двух соединяемых агрегатов при расчете вращения и углах между…

Карданные передачи ведущих мостов

Рис. 5.3. С одним задним ведущим мостом (автомобили общетранспортного назначения с колесной формулой 4х2)

Рис. 5.4. Три двухшарнирные карданные передачи (двухосные полноприводные автомобили)

Рис. 5.5. Автомобили с индивидуальным приводом мостов

Рис.5.6. Полноприводные автомобили со средним проходным мостом

 

1. Коробка передач

2,4,7.9,10. Карданные валы

3. Промежуточная опора

5. Задний ведущий мост

6. Раздаточная коробка

8. Средний мост

11. Передний мост

12. Дополнительный редуктор

 

Размер шарнира карданного вала

Согласно отраслевого стандарта «Шарниры карданные неравных угловых скоростей», «Основные размеры и технические требования» определяют типаж… Практика проектирования карданных передач показала, что подбор карданных…

Конструкция и расчет карданных передач

карданный вал (на кручение, растяжение – сжатие, угол закручивания); вилку и крестовину (на прочность и износ); подшипники карданного шарнира (на долговечность);

Конструкция и расчет рамы и корпуса гусеничной машины

Типы рам и требования, предъявляемые к раме   Рама является остовом автомобиля. На ней устанавливаются двигатель, агрегаты трансмиссии и ходовой части, механизмы…

Конструкция рам

Лонжероны изготавливаются штамповкой из листовой стали и обычно имеют профиль поперечного сечения в виде швеллера с отношением высоты поперечного… В соответствии с характером нагружения рамы для двухосных автомобилей… Сечение лонжеронов трехосных многоцелевых и народнохозяйственных автомобилей (Зил-131, Урал-4320, КамАЗ-4310 и…

Расчет рамы на кручение

Закручивающий раму момент зависит от высоты дорожных неровностей, по которым движется автомобиль, ширины его колеи, а также жесткости рамы и… Мкр = , где Мкр – момент, закручивающий раму;

Выбор типа и основных параметров подвески

Подвеска состоит: - из упругих элементов, которые воспринимают энергию динамических воздействий… - из направляющих устройств или кинематических звеньев; они определяют характер относительных перемещений колес и…

Двухосная схема

Эта схема распространена у автомобилей транспортного или многоцелевого назначения.

Связи между колесами обычно обеспечиваются балками мостов. Данная схема позволяет получить наиболее простую конструкцию узлов.

На легковых автомобилях наряду с этой схемой применяется смешанная с независимыми узлами для передних колес

Рис. 6.7. Схема смешанной подвески двухосного автомобиля

Упругими элементами для передних узлов могут служить спиральные пружины, торсионы, а также листовые рессоры. Независимая подвеска управляемых колес при правильном выборе схемы позволяет улучшить управляемость автомобиля.

Наконец, возможна полностью независимая схема, может применяться, в частности, на боевых машинах и плавающих автомобилях.

Рис. 6.8. Схема независимой подвески двухосного автомобиля

Трехосная схема

Эта схема применяется на автомобилях многоцелевого назначения (с колесной формулой 6х6, 6х4) наиболее типична зависимая схема с поперечной связью в переднем узле и продольно-поперечной (балансирная подвеска задних мостов) в заднем узле.

 

 

Рис. 6.9. Схема зависимой подвески трехосного автомобиля

 

Многоосные автомобили различаются, прежде всего, по полноте подрессоривания. Наряду с полностью подрессоренными автомобилями применяются частично подрессоренные и в редких случаях неподрессоренные: это делается на тихоходных автомобилях в целях

упрощения конструкции.

Выбранная схема рассчитывается при проектировании автомобиля в два основных этапа:

- предварительный расчет;

- поверочный расчет.

Предварительный расчет имеет задачей определение нагрузок на колеса и основных параметров подвески, частот собственных колебаний автомобиля, коэффициента затухания, статических и рабочих ходов колес.

При поверочном расчете найденные параметры уточняются на основе анализа характеристик подвески.

Исходными данными для расчета служат:

- собственный вес автомобиля;

- грузоподъемность;

- вес прицепа;

- момент инерции автомобиля (с грузом);

- схема автомобиля, на которой указываются его база, положение центра тяжести (ненагруженной С_а и нагруженной С машины), расстояние от него до осей и до прицепного устройства (крюки).

Рис. 6.10. Расчетная схема автомобиля

Двухосные автомобили

, где Jу – момент инерции автомобиля относительно поперечной оси; М – масса автомобиля.

Трехосные автомобили

Если подвеска задних колес балансирная, расчет ведется как и для двухосного автомобиля, но все величины определяются не для задней оси, а для тележки. Нагрузки на колеса обратно пропорциональны их расстояниям от оси тележки, а при наиболее распространенной симметричной схеме равны между собой.

Конструкция и расчет рессор и амортизаторов

Расчет рессор

Рис.6.12. Схема полуэллиптической симметричной листовой рессоры В таком случае рессору можно рассматривать как брус равного сопротивления. Коренной лист имеет 2 ушка, посредством…

Напряжение изгиба в коренном листе рессоры

σ_изг = , кгс/см²,

где W = - расчетный момент сопротивления;

h_к - толщина коренного листа.

Подставив значение J_о, получим

σ_изг =

Как видно из формулы, напряжения в рессоре обратно пропорциональны квадрату ее длины. Поэтому рессоры подвески целесообразно делать возможно более длинными при данных компоновочных условиях.

Прогиб рессоры ƒ выбирается исходя из требований к «мягкости» подвески, необходимой для обеспечения плавности хода машины.

Проведя расчет для данных рессор получим, что жесткость их в ненагруженном состоянии примерно на 18% меньше, чем в выпрямленном положении.

Расчет амортизаторов

В настоящее время с увеличением скоростей движения и повышением требований к плавности хода автомобилей амортизаторы стали одним из основных… Для армейских автомобилей применение амортизаторов обязательно. Гасящее действие амортизатора обеспечивается работой трения.

Конструкция и расчет торсионов и балансиров

Торсионы

Торсионы классифицируются: по числу элементов: - одиночные;

Балансир

Торсионный вал Торсионный вал является упругим элементом подвески. Торсионный вал изготовлен из специальной стали. Он представляет собой цилиндрический стержень со шлицованными…

Общая характеристика плавности хода

Кроме того подвеска с помощью рессор и амортизаторов осуществляет гашение колебаний автомобиля, вызванных наездом колёс на неровность. При эксплуатации, как уже сказано выше, основными устройствами, защищающими… Опытом установлено, что дорожные неровности, вызывающие колебания подвижного состава, ведут к значительному снижению…

Измерители плавности хода

Рассмотрим измерители плавности хода на примере колебания подрессоренных масс автомобиля как наиболее характерного типа подвижного состава.

К числу основных измерителей плавности хода автомобиля

относятся:

1. Частота ω собственных колебаний подрессоренных масс, рад. с^-1

где τ – период колебаний, т.е. время в течение которого подрессоренные массы совершают полное колебательное движение, С

 

Рис. 7.2. Схема колебательной системы тела

с одной степенью свободы

 

При проведении расчетов пользуются также технической частотой колебаний подрессоренных масс в минуту:

n_т = (7.1)

Частоты ω и n₁ могут быть выражены с помощью конструктивных параметров – статического прогиба подвески f_ст и жесткости рессор С

ω = , (7.2)

где С = , а М = - масса колеблющегося тела

G_ст = статическая нагрузка на рессору.

С учетом этих обозначений будем иметь:

ω = (7.3)

Следовательно, для n_т с учетом уравнения (7.1) получим:

n_т =

Из уравнений (7.2) и (7.3) следует, что чем больше статический прогиб подвески f_ст , тем меньше частота собственных колебаний подрессоренных масс, тем, в принципе, выше плавность автомобиля.

Человек хорошо воспринимает частоту колебаний, испытываемую при ходьбе, которая составляет 1,0...1,5 Гц.

2. Амплитуда вертикальных колебаний Z наибольшее отклонение (перемещение) подрессоренных масс от положения равновесия.

3. Ускорение колебаний z – вторая производная перемещения подрессоренных масс по времени, м/с².

Согласно ГОСТ плавность хода автомобиля оценивается величиной среднеквадратических значений виброускорений (м/с²) подрессоренных масс в диапазоне частот 0,7...22.4 Гц.

Для грузовых автомобилей вертикальные ускорения на сиденье водителя при заданных предельно допустимых скоростях движения по цементобетонной дороге (при среднеквадратическом значении неровностей 0,6 см) не должны превышать 1,3 м/с², а для булыжной дороги с выбоинами (среднеквадратическое значение неровностей 2,9 см) должны быть не более 2,7 м/с².

Максимальные ускорения при испытаниях автомобиля на плавность хода определяются в тех же характерных местах, что и среднеквадратические величины ускорений при частичном диапазоне от 0 до 22,5 Гц.

4. Критическая скорость движения автомобиля ν_к, при которой еще не наступает ударов в ограничители хода подвески.

На плавность хода, кроме перечисленных показателей, влияет

(особенно при эксплуатации автомобилей на дорогах с неровной поверхностью) удельный запас потенциальной энергии.

Н_о и коэффициент динамичности m_q подвески

Величина Н_о = , где А – запас потенциальной энергии подвески

 

Рис. 7.3. Характеристика и жесткость подвески автомобиля

(подвеска с линейной характеристикой)

 

при максимальном её ходе f_max. Для грузовых автомобилей желательно иметь Н_о = 20...25 . Чем больше величина Н_о , тем выше максимально допустимая скорость автомобиля для заданных высот дорожных неровностей.

Коэффициент динамичности подвески m_q представляет отношение максимального f_max. к статическому f_ст ходу подвески, т.е.

m_q =

Для грузовых автомобилей величина m_q = 2,0...2,2.

При решении дифференциальных уравнений, описывающих колебания автомобиля, необходимо знать приведенную жесткость подвески и шины, величину которой можно определить через суммарный прогиб упругих

Рис. 7.4. Схема для определения приведенной жесткости подвески

элементов

f_n = f_р + f_ш ,

где f_р и f_ш - прогибы рессоры и шины.

Выразив указанные прогибы через отношение статической нагрузки G_ст к жесткостям рессоры С_р и шины С_ш , получим зависимость для определения приведенной жесткости

С =

Жесткость подвески грузовых автомобилей в среднем составляет 50...60 кН/м, а шин – 400...450 кН/м.

При проезде колесами автомобиля дорожной неровности его подрессоренные массы совершают колебания, которые затухают медленно. С целью более быстрого гашения колебаний автомобиля применяют амортизаторы.

Многообразие конструктивных схем и применяемых видов упругих элементов подвески (спиральные пружины, листовые рессоры, торсионы), устанавливаемых на различных расстояниях от продольной оси автомобиля, велико и имеют различную жесткость. Поэтому для упрощения составления уравнений, описывающих колебания автомобиля, жесткость рессор приводят к оси колеса, т.е. считают, что они опираются на оси колес.

Рис. 7.5. Схема действительной приведенной подвески

 

В этом случае жесткость приведенной подвески и перемещение колеса могут быть найдены из соотношения:

С = S_р · и f_к = f_р ·

Приведенную жесткость С принимают для расчета показателей плавности хода автомобиля.

Характеристика подвески

  Рис. 7.6. Характеристики подвесок:

Расчет свободных (собственных) колебаний

Свободные (собственные) колебания совершает тело, выведенное из состояния равновесия. Они могут быть незатухающими и затухающими. Эти колебания… Вынужденные колебания обуславливаются не только восстанавливающей силой, но и…

Собственные колебания автомобиля

Частота свободных колебаний существенно влияет на плавность хода автомобиля. С ростом частоты свободных колебаний, как это следует из уравнения… Действительная колебательная система автомобиля является значительно сложнее…

Расчет вынужденных колебаний

Вынужденные колебания при наличии сопротивления (трения) в динамической системе имеют зависимость

,

где q(t) – возмущающая сила, действующая на систему, задаваемая в виде гармонической или другой функции.

 

Расчет переходных процессов в силовых цепях

Процесс изменения параметров движения при переходе от одного установившегося режима к другому называют переходным. Переходные процессы предшествуют любому установившемуся движению. Они занимают… Характеристики переходных процессов можно получать, решая равенства:

Конструкция и расчет колесных тормозных механизмов

И механического тормозного привода

На современных автомобилях имеются две системы тормозов: основная и вспомогательная. Обе системы действуют независимо друг от друга. На некоторых… Тормозные системы автомобиля различаются по типу тормозного привода и… Механический привод, состоящий из системы тяг и рычагов, применяют в основном в тормозных системах с ручным…

Расчет колесных тормозных механизмов

Рассмотрим действие этого тормоза и определим тормозной момент, создаваемый его колодками. Рис. 8.1. Силы, действующие на колодку

Расчет механического тормозного привода

В основных тормозных системах механический привод не применяется из-за присущих ему недостатков: конструктивной сложности, неравномерности… В то же время для вспомогательных тормозных систем (для стояночного ручного… Между стояночным тормозом и ведущими колесами располагается главная передача, а на некоторых автомобилях – еще…

Конструкция и расчет гидравлического и пневматического приводов

По принципу действия гидравлические тормозные приводы разделяются на три типа: - простой гидравлический привод; - гидравлический привод с усилителем;

Расчет гидравлического тормозного привода

Рис. 8.6. Схема простого гидравлического привода Рабочая жидкость по магистрали 4 поступает в колесные тормозные цилиндры 5. При одинаковых размерах колесных тормозных…

Расчет пневматического привода

Разновидности привода и принципиальные схемы

К другим преимуществам пневматического привода относятся: - точность слежения, обеспечивающего пропорциональность интенсивности… - простота разводки магистралей к прицепным звеньям;