Расчет и анализ конструкции автомобиля Ford Focus

 














КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

«Расчет и анализ конструкции автомобиля Ford Focus»



Введение


В 1998 году на смену модели Escort VII пришел Ford Focus. Дебют состоялся на автошоу в Женеве, где новинка произвела фурор. Модельный ряд предоставляет полную свободу выбора: трех - и пятидверный хэтчбек, седан и универсал Focus Turnier. Дизайн выполнен в соответствии с концепцией New Edge, в основе которой смешение острых углов и обтекаемых линий. Создатели попытались собрать все мыслимые геометрические фигуры, например, поворотник в форме треугольника, а рядом - трапеции, эллипсы, острые углы и гнутые линии. Витиеватая приборная панель и центральная каплевидная консоль смотрятся довольно авангардно. Овальные нетипичные шкалы спидометра и тахометра имеют классическую компоновку. За счёт всего этого внешность автомобиля получилась весьма оригинальной и необычной.

Подвеска на Фокусе заслуживает отдельного разговора, спереди - McPherson, сзади - независимая многорычажная подвеска с эффектом подруливания колес на повороте Control Blade. Обеспечивает автомобилю невероятную устойчивость на поворотах и комфорт на любом покрытии. В остальном Focus сделан по канонам класса В: передний привод, поперечно расположенные бензиновые и дизельные двигатели, передняя подвеска McPherson, механическая или автоматическая трансмиссия.получил несколько вариантов оснащения. Базовая комплектация (Ambiente) предлагала: усилитель руля, регулируемую рулевую колонку и подушку безопасности для водителя. В исполнении Comfort: передние электростеклоподъемники, кондиционер, дистанционное отпирание багажника, центральный замок и вещевые карманы в передних дверях. Комплектация Trend порадует передними «противотуманниками», кожаной отделкой руля и подсветкой багажника. Для самых взыскательных и требовательных клиентов предлагалось исполнение-люкс под названием Ghia. Здесь уже в стандартном оснащении 15-дюймовые колеса вместо 14-дюймовых, пассажирская подушка безопасности, зимний пакет (обогрев сидений, зеркал, лобового стекла, форсунок омывателя, электропривод регулировки зеркал), задние электростеклоподъемники и центральный замок с ДУ.

Салон «Фокуса» на первый взгляд не изобилует всевозможными полезными емкостями. Основной бардачок невелик, зато в дверях есть весьма просторные ниши, перед рычагом передач - площадка, куда можно положить небольшие предметы, например, мобильный телефон, в сиденьях предусмотрены кармашки. Сидения имеют стандартные механические регулировки взад-вперед, по углу наклона спинки и величины поясничного подпора. В дорогих версиях предусмотрена электрическая регулировка водительского кресла по высоте и убираемый подлокотник. По вылету и наклону, причем в весьма широком диапазоне, регулируется и рулевая колонка.

Благодаря всем вышеперечисленным качествам Focus был признан «Автомобилем года Европы» в 1999 и «Автомобилем года США» в 2000.

В 2001 году Focus подвергся незначительному рестайлингу- изменились фары, передний бампер, радиаторная решетка, а также детали интерьера.

В 2002 году появились две «заряженные» модификации с форсированными моторами объемом 2.0 л - Focus ST170 с двигателем мощностью 172 л.с. и Focus RS мощностью 215 л.с., производство которого было прекращено всего через 394 дня после его начала.

Новое поколение Ford Focus II дебютировало в сентябре 2004 года на Парижском автосалоне. Производство автомобиля первоначально началось в октябре 2004 года на головном заводе для Focus в Саарлуи (Германия) и в Валенсии (Испания), весной 2005 года - в России (завод во Всеволожске), в КНР и на Тайване. Базируется автомобиль на платформе концерна Ford - С1, которая уже дала жизнь таким моделям как Ford Focus C-MAX, Mazda3 и Volvo S40/V50. Визуально он смотрится солиднее предшественника. И дело здесь не только в кузовной стилистике. Второе поколение шире и длиннее (на 50 мм) первого. Колесная база увеличена на 25 мм, колея - на 40 мм. Колеса теперь - на 15, 16 или 17 дюймов. Вот почему в салоне так просторно даже задним пассажирам. А покатая крыша, придающая облику автомобиля стремительность, находится достаточно высоко над головами пассажиров.

Таком образом, в России с конца лета 2005 года предлагается только новый Ford Focus II местной сборки с кузовами 5-дверный хэчбэк (3-дверный хэчбэк - с августа 2005), седан и универсал. В Российскую комплектацию также вошли защита моторного отсека, усиленные диски и шины, защита порогов, брызговики и полноразмерное запасное колесо.

В профиль новый Focus выглядит стильно и гармонично. Каждый элемент его дизайна имеет и функциональное предназначение. Так, козырек над задним стеклом оптимизирует воздушный поток. Даже боковые зеркала тщательно проработали и это сказалось на акустическом комфорте. В соответствии с наружностью интерьер второго Focus стал серьезнее. Фундаментализм подчеркивается не только архитектурой внутреннего убранства, но и качеством отделочных материалов. Так, передняя панель теперь выполнена из эластичного пластика. «Фордовские» инженеры придумали еще и регулируемый педальный узел. Он «подъезжает» к сидению на 50 мм. В целом все эстетично и удобно.

В интерьере все добротно, основательно и современно. В первую очередь это заслуга более высококачественных материалов. Очень неплохо смотрится комбинированный салон со светлым «низом» и добротный материал сидений. Кроме того, салон лишился острых граней, присущих Focus первого поколения. Из приятных мелочей - выросший до 12 литров бардачок, также к услугам пассажиров - подстаканники, отсеки для бумаг и лампы подсветки. Найдется куда положить мелкие вещи - рядом с сидениями есть отсеки. Задний диван вполне удобный, на нём можно устроится втроем.

Объем багажника вырос на 10% до 385 литров (1.245 литров при сложенных сиденьях) на хэтчбеке и до 475 литров (1.525 литров при сложенных сиденьях) на универсале.

Руль на регулируемой по двум направлениям рулевой колонке тоже на уровне. К слову, усилие на нем можно менять, выбрав в настройках бортового компьютера подходящий режим. В Focus II можно выбрать любой из трех режимов электроусилителя: спортивный, стандартный, комфортный. В режим «Спортивная» руль становится чуточку туже и обратная реакция в повороте более отчетлива. Режим «Комфортный» явно с прицелом на город: в этом режиме руль легкий. В «Стандартном» режиме можно ездить все оставшееся время.

Подвеска достаточно комфортна. Ford Focus II отлично проходит неровности, быстро справляется с колебаниями, четко стоит в повороте. Тормозные механизмы, сохранившие преемственность, адекватно и надежно замедляют автомобиль без траекторных искажений.

Безопасность обеспечивают: боковые занавески и надувные подушки безопасности, которые надуваются от передней до задней стойки. В рейтинге Euro NCAP Focus II признан самым безопасным автомобилем в классе.

Баланс привлекательных потребительских качеств и цены сделал Ford Focus II лидером продаж в Росси среди иномарок «гольф-класса».

В 2008 году Ford Focus подвергли рестайлингу. Философия «кинетического дизайна» добралась и до этой популярной модели. Модернизированный автомобиль не имеет практически ни одной старой кузовной детали. Разве что крыша осталась без изменений. А все остальное - фары, капот, крылья, бампера, зеркала - стали другими. Модернизированный Focus приобрел более динамичный внешний вид, удачно подчеркивающий стремительность и маневренность этого автомобиля. Внутри модель также изменилась. Новая приборная панель стала выглядеть гораздо благородней. «Коэффициент мягкости» пластика увеличился, причем намного. К тому же, теперь создатели Ford Focus предлагают 2 варианта исполнения панели: «под дерево», либо стального цвета.

Слон рестайлингового Ford Focus II также хорош. Черты кинетического дизайна проглядывают и здесь, напримером тому плавные очертания новой центральной консоли. Все приборы расположены очень удобно, все на своих местах. Эргономика и после рестайлинга осталась на высоком уровне. Панель приборов подсвечивается красным светом, что делает показатели более удобными для чтения. Удобные кресла с выраженной боковой поддержкой обтянуты качественным, приятным на ощупь материалом. Пластик тоже выглядит очень прилично. Помимо «кинетического» дизайна автомобиль получил новые опции. Под заказ автомобиль можно оснастить кондиционером, музыкой, подогревом сидений, подогревом лобового стекла, складывающимися электрозеркала, системой курсовой устойчивости, 6 подушками безопасности, управлением магнитолой с рулевой колонки и т.д.

Модернизированный Focus также богат на новые функции и дополнительное оборудование. Удобная горловина топливного бака без крышки - EasyFuel - поможет избежать ошибок при заправке, а система предупреждения о низком давлении - заранее узнать о возможных проблемах с шинами. В салоне предусмотрена розетка питания 230 В, к которой можно подключать различное электрооборудование. Новая аудиосистема Sony отличается превосходным качеством звучания, а кроме этого, предлагает возможность прослушивать файлы формата MP3 и подключать к системе Ваш мобильный телефон через Bluetooth, устанавливая таким образом громкую связь. Дополняют картину светодиодные задние фонари, создающие уникальный визуальный эффект.

Линейка моторов рестайлингового Ford Focus, предлагаемых на российском рынке, не претерпела особых изменений: автомобиль будет оснащаться бензиновыми агрегатами 1.4 (80 л.с.), 1.6 (100 и 115 л.с.), 1.8 (125 л.с.) и 2.0 (145 л.с.). Турбодизельный мотор один - объемом 1,8 л и мощностью 115 л.с.

Система безопасности автомобиля получила высший 5-звездочный рейтинг на тестах Euro NCAP в категории «безопасность взрослых пассажиров». Такой высокий уровень безопасности обеспечивает впечатляющий набор передовых технологий в том числе интеллектуальная система безопасности (IPS).Технологии освещения, примененные в новом Focus, делают ночное вождение увереннее и безопаснее. На автомобиль можно установить фары, которые включаются автоматически, как только становится темно, а также биксеноновые фары, либо адаптивную систему головного освещения. Адаптивная система головного освещения автоматически смещает световой пучок в горизонтальной плоскости в зависимости от скорости движения автомобиля и угла поворота рулевого колеса. Это означает, что при повороте руля фары поворачиваются, освещая именно дорогу, а не окружающий пейзаж. Такое освещение особенно эффективно на виражах. Оно улучшает видимость изгибов дороги и делает вождение более безопасным. В то же время, новые светодиодные задние фонари, идущие в комплекте с биксеноновыми фарами или адаптивной системой головного освещения, загораются быстрее и светят ярче, чем обычные лампы накаливания. Это делает автомобиль заметнее для других водителей.

Автомобиль по-прежнему доступен в нескольких кузовах: 3- и 5-дверный хетчбэк, 4-дверный седан и 5-дверный универсал. Флагманская модель - Focus ST - это невероятная динамика, уникальный спортивный дизайн, мощные тормоза и 18-дюймовые легкосплавные диски.Focus третьего поколения впервые был продемонстрирован широкой публике на Межнурадном автосалоне в Детройте в начале 2010 года. Летом того же года новинку представили и в России на августовском автосалоне в Москве, правда, возможность купить Focus III у россиян появилась лишь в 2011 году. Производитель предлагает теперь всего три типа кузова - пятидверный хэтчбек, седан и универсал - трехдверный хэтчбек из линейки выбыл.

По сравнению с предшественником, Focus III прибавил в длину 21 мм (4358 мм), но при этом стал на 16 мм ниже (1484 мм) и на 16 мм уже (1823 мм). Колесная база выросла на дополнительные 8 мм (2648 мм), а вот объем багажника несколько уменьшился. В версии с полноразмерной запаской он составляет 372 литра для седана и 277 литров для хэтчбека (1062 литра при сложенных задних сиденьях).

Автомобиль получил полностью новый дизайн кузова, но сохранил лучшие качества предыдущих поколений - узнаваемая внешность, простор салона, универсальность и приемлемые цены. Экстерьер получился эффектным и современным. Передний бампер выделяется огромным воздухозаборником поделенным на три секции. В задней части всё внимание наблюдателя занимают фонари необычной формы, далеко заходящие на крылья. Построенный с учетом новых материалов, кузов создан из нескольких сортов стали, позволивших снизить массу и повысить жесткость. Новый кузов пятидверной версии прочнее предшественника на 45% и на 15% жестче.

Интерьер также заметно преобразился. Он выполнен в современном стиле: множество кнопок, приятная подсветка. Подсветка заслуживает отдельного внимания. Лампочки горят везде: над торпедо, в кнопках, в карманах дверей, в подстаканниках, в ногах. Причем цвет подсветки можно сменить, нажав на кнопку в потолке. Варианты расцветки различные от белого до оранжевого. Рядом с этой кнопкой есть и регулировка яркости подсветки.

Автомобиль получил полностью новую центральную консоль и панель приборов, каждая из которых оснащена ЖК-дисплеем. Панель приборов выполнена в яркой сине-голубой расцветке. Дисплей бортового компьютера тоже с голубой подсветкой. На него выводятся показания средней скорости и расхода, одометра, моментального расхода и расстояния до заправки. Справа от дисплея показано состояние автомобиля - на нарисованном силуэте машины загораются габариты и фары, открываются двери. А под всей этой анимацией выведены показания режима коробки (на механической коробке система советует, когда надо переключаться на следующую передачу, показывая стрелочки вверх), температура за бортом и общий путь автомобиля.

В качестве базового силового агрегата европейский Ford Focus III получил полностью новый четрехцилиндровый 1,6 - литровый бензиновый турбомотор семейства EcoBoost, доступный в двух версиях - мощностью 150 и 182 л.с. В качестве трансмиссий предлагаются 6-ступенчатая механическая коробка и 6-ступенчатый «робот» PowerShift. На российском рынке двигатели EcoBoost пока представлены не будут. Покупатель может выбрать бензиновый двигатель объемом 1,6 литра мощностью 105 и 124 л.с., а также более мощный бензиновый 2,0 - литровый силовой агрегат мощностью 150 л.с. Шестиступенчатой механики также не будет, моторы объемом 1,6 литра получат 5-ступенчатую коробку. Двухлитровый турбодизель мощностью 140 л.с. предлагается только с АКПП.

Двигатель заводится с кнопки, но доступ в машину не бесключевой - двери и багажник отпираются с кнопок на ключе. Кстати, капот у Focus III теперь открывается традиционно - с помощью рычага в салоне, отпирание с ключом логотипа ушло в прошлое. Заправочная горловина не запирается пробкой. Получить доступ к баку можно только пистолетом или шлангом необходимого диаметра, и только когда машина отперта. Кстати, питается Focus бензином не ниже 95-го.

Лишилась российская версия и множества новомодных электронных систем, которые подготовили для Focus III в количестве тринадцати штук. Из них нам достанутся навигационная система с голосовым управлением, система слежения за «мертвыми» зонами, система экстренного торможения, направленная на предотвращение столкновений на малых скоростях, а также система автоматической парковки. В опциональный пакет «Премиум свет» входят биксеноновые фары, светодиодные огни дневного света и задние диодные фонари.

1. Характеристика автомобиля


1.1 Цель разработки и область применения автомобиля


Ford Focus - пятиместный легковой автомобиль малого класса с закрытым несущим пятидверным кузовом типа «хечбек». Устанавливается инжекторный двигатель с рабочим объемом 1,4 л.

Предназначен для эксплуатации при температуре окружающего воздуха от минус 40° до плюс 45°С. Конструкция двигателя и применение высококачественных масел обеспечивают его надежный пуск при температуре минус 25° С.

Предназначен для перевозки пассажиров в количестве пяти человек, включая водителя, и грузов массой не более 400 кг (включая массу пассажиров), по любым дорогам кроме грунтовых дорог с глубокими колеями. Этот автомобиль условно обозначается колесной формулой 4X2.


1.2Технические требования к автомобилю


Данные краткой эксплуатационно-технической характеристики представлены в таблице 1.1.


Таблица 1.1. Краткая эксплуатационно-техническая характеристика автомобиля Ford Focus

№ п/пНаименование данныхЕд. измеренияУсловные обозначенияДанные по автомобилю принятому к расчетуОбщие данные1Тип автомобилялегковой2Год выпуска20043Колесная формула4X24Грузоподъемность (пассажировместимость)кН (пасс)45Собственный вес автомобиля (без груза)кНG011,296Полный вес автомобилякНGа18,297Распределение нагрузки автомобиля по осям: а) с грузом на переднюю ось - с грузом на заднюю ось (тележку) б) без груза на переднюю ось - без груза на заднюю ось кН G1 G2 G01 G02 835 994 679 4508База автомобиляммL26409Колея колес: - передних - заднихммВ 1535 153110Наименьший габаритный радиус поворотамRmin10,411Наименьший дорожный просветмм15512Габаритные размеры автомобиля: - длина - ширина - высота мм 4340 1840 1450Двигатель13Тип двигателяРядный, четырех - тактный14Число цилиндровшт.415Диаметр цилиндрамм7616Ход поршнямм76,517Рабочий объем цилиндровл1,38818Порядок работы цилиндров1-3-4-219Степень сжатия1120Наибольшая эффективная мощностькВтNe max52,321Частота вращения коленчатого вала при максимальной мощностимин-1nN560022Наибольший крутящий моментН*мMe max103,923Частота вращения коленчатого вала при максимальном крутящем моментемин-1nM340024Литровая мощностькВт/л36,0225Удельная мощностькВт/кН4,7226Минимальный удельный расход топливаг/(кВт*ч)ge min300Шасси27Тип сцепленияОднодисковое, сухое28Тип коробки передачМ529Передаточные числа коробки передач: 1-ойi3,672-ой 3-ей 4-ой 5-ой2,1 1,36 1 0,8230Тип главной передачиГипоидная31Передаточное число главной передачиi04,132Тип привода ножного тормозаГидравлический, двухконтурный33Тип рулевого механизмаРеечный с гидроусилителем34Размер шинмм195/65R1537Давление воздуха в шинах: - передних - заднихМПа 0,23 0,20Эксплуатационные данные38Максимальная скоростькм/чхa max16539Контрольный расход топливал/100 км7,53

2. Тягово-экономический расчет автомобиля


.1 Внешняя скоростная характеристика двигателя


Внешняя скоростная характеристика двигателя представляет собой зависимость эффективной мощности и крутящего момента двигателя от частоты вращения коленчатого вала при полной подаче топлива. Ее строят по результатам испытаний двигателя на тормозном стенде и часто приводят в инструкциях заводов-изготовителей автомобилей. Студенту необходимо сравнить экспериментальную внешнюю скоростную характеристику двигателя с полученной при расчетах.

Если данные по испытанию двигателя отсутствуют, эффективная мощность (кВт) его может быть определена по эмпирической формуле:


(2.1)


где: - наибольшая эффективная мощность двигателя, кВт;

- частота вращения коленчатого вала, при которой определяется мощность, ;

- частота вращения коленчатого вала при наибольшей мощности, .

(2)

Крутящий момент (Н·м) двигателя определяют в зависимости от мощности (кВт) и соответствующей частоты вращения (мин-1) коленчатого вала по формуле:


(2.2)

Таблица 2.1 Расчет внешней скоростной характеристики двигателя

Исходные данныеnnNe maxMe maxNm560052,3103,93400Nene/nn(ne/nn)І(ne/nn)іNe maxNeNe/neMeNОб/минкВткВтН*м18000,1430,0200,00352,38,40,010100,3213000,2320,0540,01314,30,011105,3318000,3210,1030,03320,50,011108,9425000,4460,1990,08929,10,012111,5530000,5360,2870,15435,00,012111,6635000,6250,3910,24440,30,012110,3740000,7140,5100,36445,00,011107,6845000,8040,6460,51948,70,011103,5950000,8930,7970,71251,20,01097,91056001,0001,0001,00052,30,00989,4

По данным таблицы 2.1 строим графики зависимости: а) мощности от частоты вращения коленчатого вала, б) крутящего момента от частоты вращения коленчатого вала.


Рисунок 2.1. - Внешняя скоростная характеристика двигателя автомобиля


2.2 Тяговый расчет автомобиля


Тяговая характеристика автомобиля представляет собой зависимость между силой тяги (, Н) и скоростью(, км/ч) движения автомобиля.

Силу тяги() на ведущих колесах автомобиля рассчитывают по формуле:


(2.3)


где:- крутящий момент двигателя, Н·м;

- передаточное число коробки передач;

- передаточное число главной передачи;

- радиус качания колеса, м;

- к.п.д. трансмиссии, которое принимаем 0,89

Входящий в формулу (2.3) крутящий момент () берут из таблицы 2.1. Он зависит от частоты вращения () коленчатого вала двигателя. Скорость движения автомобиля () определяют по формуле:


км/ч. (2.4)


Радиус () качения колеса, входящий в формулы (2.3), (2.4), приближенно определяется по формуле:


мм (2.5)


где: d - внутренний диаметр шины (диаметр обода колеса), м;

Н - высота профиля шины в свободном состоянии, м;

лШ - коэффициент нормальной деформации шины.

Для шин дорожной проходимости коэффициент (лШ) принимаем равным 0,12.


Таблица 2.2 Расчет тяговой характеристики автомобиля

Исходные данныеrki0зti1i2i3i4i5dH0,2864,1000,8903,6702,1001,3601,0000,8200,3300,122neMeNПервая передачаВторая передачаТретья передачаЧетвертая передачаПятая передачаVaPkVaPkVaPkVaPkVaPkоб/минН*м800100,35,7334,69710,0182,68715,4691,74021,0381,28025,6571,0491300105,39,3154,93116,2802,82125,1381,82734,1871,34341,6921,1021800108,912,8985,09922,5412,91834,8061,89047,3361,38957,7271,1392500111,517,9145,22131,3072,98748,3421,93565,7451,42380,1771,1673000111,621,4975,22637,5692,99058,0101,93678,8941,42496,2121,1683500110,325,0805,16543,8302,95567,6791,91492,0431,407112,2481,1544000107,628,6635,03850,0922,88377,3471,867105,1921,373128,2831,1264500103,532,2464,84656,3532,77387,0161,796118,3411,321144,3191,083500097,935,8284,58462,6142,62396,6841,699131,4901,249160,3541,024560089,440,1284,18670,1282,395108,2861,551147,2691,141179,5960,935

Скорость () и сила тяги () при движении на любой другой i-и передаче можно определить по соотношениям:



где: -скорость автомобиля на прямой передаче при заданном км/ч;

- сила тяги на прямой передаче, кН;

- передаточное число коробки передач на i-й передаче.

Суммарная сила сопротивления дороги () определяется по формуле:


(2.6)


где: ш - коэффициент суммарного сопротивления дороги;

- полный вес автомобиля, кН.

Коэффициент суммарного сопротивления дороги рассчитывается так:


(2.7)


где: f - коэффициент сопротивления качения;

a - угол подъема дороги.

При расчете тягового баланса принимаем, что автомобиль движется по горизонтальной дороге (a=0) с асфальтобетонным покрытием. Тогда коэффициент (ш) суммарного сопротивления дороги (2.7) равен коэффициенту (f) сопротивления качению.

При скоростях движения автомобиля, превышающих 60-80 км/ч коэффициент (f) надо определять по эмпирической формуле:


(2.8)


где: - коэффициент сопротивления качению, относящийся к малым скоростям движения автомобиля;

- скорость движения автомобиля, км/ч.

Cила, суммарного сопротивления дороги в этих условиях такова:


(2.9)


Для дорог с асфальтобетонным покрытием, находящихся в хорошем состоянии, коэффициент () принимаем равным 0.015.

Силу сопротивления воздуха () в кН определяют по формуле:


(2.10)


где: - коэффициент сопротивления воздуха;

F - лобовая площадь автомобиля, м2.

Коэффициент () сопротивления воздуха можно принять (в Н·с2/м4), для легковых автомобилей 0,25.

Все полученные результаты сводим в таблицу 2.3, расчет значений сил (и), определяемых для скоростей движения автомобиля от 0 до наибольшей скорости на высшей передаче. Промежуточные значения скорости () следует взять по табл. 3 для высшей передачи. По результатам расчета строят зависимости силы () и суммарной (+) от скорости автомобиля, приведенные на рис. 2.2


Таблица 2.3 Расчет сил сопротивления движению

Исходные данныеf0kwGamaF0,0150,25013,9501395,0001,827neMeNVaVaІVaІ/200001+(VaІ/20000)шPшPwPш+Pwоб/минН*м800100,325,657658,2630,0331,0330,0150,2160,0230,2391300105,341,6921738,2250,0871,0870,0160,2270,0610,2891800108,957,7273332,4550,1671,1670,0170,2440,1170,3612500111,580,1776428,3480,3211,3210,0200,2770,2260,5023000111,696,2129256,8210,4631,4630,0220,3060,3250,6313500110,3112,24812599,5620,6301,6300,0240,3410,4430,7844000107,6128,28316456,5700,8231,8230,0270,3810,5780,9604500103,5144,31920827,8471,0412,0410,0310,4270,7321,159500097,9160,35425713,3911,2862,2860,0340,4780,9031,382560089,4179,59632254,8781,6132,6130,0390,5471,1331,680

На рис. 2.2 показан запас () силы тяги, равный (при равномерном движении автомобиля по горизонтальной дороге)


(2.11)


Запас силы тяги может использоваться для разгона автомобиля, преодоления подъемов и буксировки прицепа.

По данным таблиц 2.2 и 2.3 строим график тягового баланса автомобиля рисунок 2.2.


Рисунок 2.2.-График тягового баланса автомобиля


2.3 Динамический паспорт автомобиля


Динамической характеристикой автомобиля называют график изменения динамического фактора от скорости движения на различных передачах. Динамический фактор при полной нагрузке автомобиля () определяют по формуле:


(2.12)


где: - сила тяги на ведущих колесах автомобиля, кН;

- сила сопротивления воздуха, кН;

- полный вес автомобиля, кН.

При малых скоростях движения автомобиля сила () имеет очень малую величину, в то время как сила тяги() на низших передачах и малых скоростях движения имеет большие числовые значения (см. рис. 2). В этих случаях можно принимать = 0 и определять динамический фактор по упрощенной формуле:


(2.13)


Результаты расчетов сводим в таблицу 2.4. По данным этой таблицы на рис. 2.3, динамическая характеристика автомобиля Ford Focus с пятиступенчатой коробкой передач. Диапазон скоростей () движения автомобиля сохраняется таким же, что и на рис. 2.2.


Таблица 2.4 Результаты расчета динамического фактора автомобиля

Первая передачаВторая передачаТретья передачаVaPkPwDVaPkPwDVaPkPwD5,7334,6970,00120,33710,0182,6870,00350,19215,4691,7400,00840,1249,3154,9310,00300,35316,2802,8210,00930,20225,1381,8270,02220,12912,8985,0990,00580,36522,5412,9180,01790,20834,8061,8900,04260,13217,9145,2210,01130,37331,3072,9870,03440,21248,3421,9350,08210,13321,4975,2260,01620,37337,5692,9900,04960,21158,0101,9360,11820,13025,0805,1650,02210,36943,8302,9550,06750,20767,6791,9140,16090,12628,6635,0380,02890,35950,0922,8830,08820,20077,3471,8670,21020,11932,2464,8460,03650,34556,3532,7730,11160,19187,0161,7960,26600,11035,8284,5840,04510,32562,6142,6230,13770,17896,6841,6990,32840,09840,1284,1860,05660,29670,1282,3950,17280,159108,2861,5510,41200,082

Четвертая передачаПятая передачаVaPkPwDVaPkPwD21,0381,2800,01560,09125,6571,0490,02310,07434,1871,3430,04110,09341,6921,1020,06110,07547,3361,3890,07870,09457,7271,1390,11710,07365,7451,4230,15190,09180,1771,1670,22590,06778,8941,4240,21870,08696,2121,1680,32520,06092,0431,4070,29770,080112,2481,1540,44270,051105,1921,3730,38880,071128,2831,1260,57820,039118,3411,3210,49200,059144,3191,0830,73180,025131,4901,2490,60750,046160,3541,0240,90340,009147,2691,1410,76200,027179,5960,9351,1333-0,014

Рисунок 2.3-Динамическая характеристика автомобиля

Коэффициент суммарного сопротивления дороги может рассчитываться по следующей формуле:


(2.14)


где: i - величина уклона (подъема) дороги в сотых долях, приближенно ( - угол подъема дороги).

Из формулы (2.14) , т.е. по динамической характеристике автомобиля и найденному значению коэффициента () суммарного сопротивления дороги при известном значении коэффициента () сопротивления качению, можно определить величину максимального подъема, преодолеваемого автомобилем.

Номограмма нагрузок соответствует изменению нагрузок от 0 до 100%. Для проверки возможности движения автомобиля на заданных маршрутах.

Для получения номограммы нагрузок используют формулы:


и (2.15)


где: и- динамический фактор по сцеплению для автомобиля

без груза и с полной нагрузкой соответственно;

ц - коэффициент сцепления шин ведущих колес автомобиля с дорогой;

-вес, приходящийся на ведущие колеса автомобиля без груза, кН;

- вес автомобиля без груза, кН;

- вес, приходящийся на ведущие колеса полностью

груженого автомобиля, кН;

- полный вес автомобиля, кН.

Для определения динамического фактора по сцеплению по формулам (2.15) надо задаться значениями коэффициента сцепления (ц) в диапазоне 0,1 - 0,8 с интервалом 0,1. Результаты расчета сводим в табл. 2.5 и строим график номограммы нагрузок рис. 2.4.


Таблица 2.5 Результаты расчета динамического фактора по сцеплению

ц0,10,20,30,40,50,60,70,80,0450,090,1360,1810,2260,2710,3170,3620,0540,1090,1630,2180,2720,3270,3810,436

Рисунок 2.4 График номограммы нагрузок


.4 Ускорение, время и путь разгона автомобиля


Ускорение автомобиля (j, м/с2) определяют по формуле:


(2.16)


где: D - динамический фактор автомобиля;

ш - коэффициент суммарного сопротивления дороги;

д - коэффициент учета влияния вращающихся масс;

g - ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с.

для легковых автомобилей:

(2.17)


Расчет ускорений в зависимости от скорости движения производят для полностью груженoгo автомобиля при его движении по горизонтальной дороге с твердым покрытием в хорошем состояния, для которой коэффициент (ш) принимаем равным 0,015.

Коэффициент (д) может быть определен по формуле:


(2.18)


где: и - постоянные (для данного автомобиля) коэффициенты;

- передаточное число коробки передач.


Результаты подсчета ускорений автомобиля па передачах сводим в таблицу 2.6.


Таблица 2.6 Результаты подсчета ускорений автомобиля на передачах

Первая передачаВторая передачаТретья передачаVaDjVaDjVaDj5,7330,3371,84710,0180,1921,16515,4690,1240,8619,3150,3531,94216,2800,2021,22525,1380,1290,90312,8980,3652,01022,5410,2081,26634,8060,1320,92617,9140,3732,05831,3070,2121,29148,3420,1330,93021,4970,3732,05837,5690,2111,28558,0100,1300,91025,0800,3692,03143,8300,2071,26167,6790,1260,87328,6630,3591,97650,0920,2001,21777,3470,1190,81932,2460,3451,89456,3530,1911,15487,0160,1100,74735,8280,3251,78262,6140,1781,07196,6840,0980,65740,1280,2961,61470,1280,1590,948108,2860,0820,526

Четвертая передачапятая передачаVaDjVaDj21,0380,0910,64325,6570,0740,51334,1870,0930,66641,6920,0750,52247,3360,0940,67157,7270,0730,51065,7450,0910,64780,1770,0670,45978,8940,0860,60796,2120,0600,39892,0430,0800,549112,2480,0510,315105,1920,0710,472128,2830,0390,212118,3410,0590,377144,3190,0250,089131,4900,0460,263160,3540,009-0,056147,2690,0270,103179,596-0,014-0,256

Рисунок 2.5. График ускорений автомобиля


Общая зависимость времени t разгона от скорости V и ускорения j выражается интегралом:


(2.19)


Приближенное интегрирование по графику (см. рис. 2.4) позволяет определить время разгона (t, сек) при принятых размерностях скорости (км/ч) и ускорения j (м/с2) по формуле:


(2.20)

Расчет времени разгона проводим непосредственно в таблицу 2.7.


Таблица 2.7 Расчет времени разгона

ПередачаIIIIIIIVVНомер участка1,0003,0004,0005,0006,000Скорость, км/ч начальная (VH)5,73340,12870,128108,286147,269конечная (VК)40,12870,128108,286147,269179,596Ускорение, м/с2 в начале участка (jH)1,8471,1650,8610,6430,513в конце участка (jК)1,6140,9480,5260,103-0,256Среднее ускорение (jСР)1,7311,0570,6940,3730,129Время разгона на участке (ti), с5,5217,88815,28429,03169,881Суммарное время разгона (t), с127,605127,605127,605127,605127,605Средняя скорость на участке Va cp i22,93155,12889,207127,778163,433Путь разгона на участке, Si, м35,167120,787378,7331030,4243172,457Суммарный путь разгона, Sq, м4737,5674737,5674737,5674737,5674737,567

Рисунок 2.6.-График времени разгона автомобиля


Общая закономерность пути S разгона от времени разгона и скорости движения выражается интегралом:


(2.21)


Приближенное интегрирование по графику (см. рис. 2.5) позволяет определить путь разгона (S, м) при принятых размерностях скорости , (км/ч) и времени t (сек.) по формуле:


(2.22)


где: - средняя скорость на участке, км/ч;

- время разгона на участке, с.

Для повышения точности расчет пути разгона проводят с использованием данных по определению времени разгона. При этом определяют как середину интервала скоростей на каждом участке предыдущего расчета, а приращение времени принимают равным , т.е. различным для каждого участка. Без ввода дополнительной информации, определяя последовательно:


1) путь разгона на участке - ;

) суммарный путь разгона -


Расчет приводим в таблицу 2.7, расчет времени разгона.

По результатам расчета строим график пути разгона (рис. 2.7).


Рисунок 2.7.-График пути разгона автомобиля


.5 Мощностной баланс автомобиля


Графиком мощностного баланса автомобиля называют график, имеющий кривые мощности, подводимой к ведущим колесам на передачах, и кривые мощности, затрачиваемой на преодоление сопротивления качению и сопротивления воздуха, в зависимости от скорости движения.

Мощность, подводимую к ведущим колесам автомобиля (), определят по формуле:


(2.23)


Мощность, необходимую для преодоления сопротивления дороги () вычисляют по формуле:

(2.24)


где: - суммарная сала сопротивления дороги, определяемая по формуле (2.6), кН;

- скорость движения автомобиля, км/ч.

Мощность, необходимую для преодоления сопротивления воздуха () находят по формуле:


(2.25)


где: - сила сопротивления, воздуха определяемая по формуле (2.10), кН.

Результаты расчета мощностного баланса сводят в таблицу 2.8.


Таблица 2.8 Результаты расчета графика мощностного баланса автомобиля

ne, об/минNeNkПередача (Vа, км/ч)NШNWNШ+NWкВткВтIIIIIIIVVкВткВткВт8008,47,55,73310,01815,46921,03825,6571,5400,1651,705130014,312,79,31516,28025,13834,18741,6922,6340,7073,341180020,518,212,89822,54134,80647,33657,7273,9141,8775,792250029,125,917,91431,30748,34265,74580,1776,1585,03011,188300035,031,221,49737,56958,01078,89496,2128,1818,69216,873350040,335,925,08043,83067,67992,043112,24810,63513,80324,437400045,040,128,66350,09277,347105,192128,28313,59220,60434,195450048,743,332,24656,35387,016118,341144,31917,12429,33646,460500051,245,635,82862,61496,684131,490160,35421,30440,24161,545560052,346,540,12870,128108,286147,269179,59627,27556,53683,811

По данным таблицы 2.8 на рисунке 2.8 построены кривые и на передачах, кривая и кривая +.


Рисунок 2.8.-График мощностного баланса автомобиля


2.6 Тормозная динамика автомобиля


Теоретический минимальный тормозной путь до остановки автомобиля (), имеющего тормозные механизмы на всех колесах, определяют по формуле:


(2.26)


где: - скорость движения автомобиля в начале торможения, км/ч;

ц - коэффициент сцепления шин с дорогой, равный 0,6.

Остановочный путь автомобиля (, м) определяют по формуле:

(2.27)


где: - время реакции водителя, 0,6 с;

- время срабатывания тормозов, т.е. период времени от начала торможения до момента времени, в который тормозная сила достигает наибольшей величины, 0,2с;

-коэффициент эффективности торможения, принимаем равным 1.

Результаты расчета сведены в таблицу 2.9.


Таблица 2.9 Результаты подсчета тормозного и остановочного путей автомобиля

V0, км/чST, мS0, м000100,6561682,878390201202,62467197,06911636305,905511812,572178484010,49868819,387576555016,40419927,515310596023,62204736,955380587032,15223147,707786538041,99475159,772528439053,14960673,149606310065,61679887,8390201211079,396325103,840769912094,488189121,1548556130110,89239139,7812773140128,60892159,720035150147,6378180,9711286160167,979203,5345582170189,63255227,4103237180212,59843252,5984252

Рисунок 2.8.-График тормозного и остановочного путей автомобиля


.7 Топливная экономичность автомобиля


Требуется определить расход топлива в литрах на 100 км пробега автомобиля при движения с полной нагрузкой на различных скоростях на прямой передачи.

Расход топлива () определяют по формуле:


, (2.28)


где: - эффективный удельный расход топлива, г/кВт·ч;

- мощность двигателя, необходимая для равномерного движения автомобиля, кВт;

- скорость движения автомобиля, км/ч;

с - плотность топлива, кг/л (для бензина принимаем 0,72).

Мощность двигателя (), необходимую для равномерного движения автомобиля, определяют по формуле:

(2.29)


где: и - мощности, затрачиваемые на преодоление сопротивления дороги и воздуха соответственно, кВт.

Величина эффективного удельного расхода топлива () входящая в формулу (2.28), зависит от частоты вращения коленчатого вала и степени использования мощности двигателя. Минимальная величина эффективного расхода топлива двигателя внутреннего сгорания () наблюдается при частоте вращения коленчатого вала, примерно соответствующей 70% , и при мощности двигателя, равной примерно 80% максимальной при этих оборотах. Допускается принимать величину равной 300-325 г./кВт·ч

Величину удельного расхода топлива двигателем (г/кВт·ч) в конкретных условиях движения определяют по формуле:


(2.30)


где: и - коэффициенты, учитывающие изменение удельного расхода топлива в зависимости от частоты вращения коленчатого вала и от степени использования мощности двигателя соответственно.

Результаты расчета сводим в таблицу 2.8.


Таблица 2.8 Результаты расчета расхода топлива

kNknQs,qe,Va,NeH,NШ+Nwл/100 кмг/кВтчкм/чкВткВт2,7001,4215,969575,50525,6571,9161,7052,5261,1285,345427,39941,6923,7543,3412,1001,0104,981318,15057,7276,5085,7921,8690,9755,952273,34180,17712,57111,1881,7500,9616,904252,26396,21218,95816,8731,5000,9557,300214,875112,24827,45824,4371,3500,9578,061193,793128,28338,42234,1951,1900,9618,618171,539144,31952,20246,4601,0700,9769,382156,648160,35469,15261,5450,9900,98710,674146,570179,59694,16983,811

Рисунок 2.9 График расхода топлива


3. Эксплуатационные качества автомобиля


.1 Боковые силы, действующие на автомобиль


Управление автомобилем является главной производственной функцией водителя. Основное назначение автотранспортных средств - перемещение грузов и пассажиров в пространстве, поэтому под управляемостью следует понимать целенаправленную организацию процесса движения. При анализе факторов, влияющих на поперечную устойчивость автомобиля, необходимо знать величину поперечной силы, вызывающей занос или опрокидывание автомобиля. В случае движения автомобиля на повороте такой силой является центробежная сила инерции. Для ее определения, рассмотрим схему (рис. 3.1).


Рисунок 3.1 - Силы, действующие на автомобиль при повороте


Rxi, Rx2, Ryi, Ry2 - продольные и поперечные реакции дороги на колеса переднего и заднего мостов; Ри - центробежная сила; Ру - поперечная составляющая центробежной силы; сц и с3 - радиусы поворота центра масс и задней оси; и - угол поворота управляемой оси (приблизительно равен полусумме углов поворота управляемых колес); Ми - момент инерции автомобиля; г - угол между радиусом сц поворота центра тяжести и продолжением оси заднего моста

Для упрощения расчетов примем следующие допущения: автомобиль является плоской фигурой; движется по горизонтальной дороге; шины в поперечном направлении не деформируются

На участке дороги 1-2 автомобиль движется прямолинейно, и его управляемые колеса находятся в нейтральном положении. На участке 2-3 происходит поворот управляемых колес, и автомобиль движется по кривой переменного радиуса, т.е. по первой переходной кривой. На участке 3-4 положение управляемых колес, повернутых на определенный угол и, остается неизменным, а радиус R траектории движения средней точки задней оси - постоянным. На участке 4-5, т.е. на второй переходной кривой, водитель поворачивает управляемые колеса в обратную сторону, вследствие чего радиус R постепенно увеличивается. На участке 5-6 автомобиль снова движется прямолинейно.

При равномерном движении по дуге постоянного радиуса центробежная сила (Рц) определяется:


(3.1)


где - полная допустимая масса автомобиля;

- угловая скорость автомобиля при повороте;

- расстояние от центра поворота до центра тяжести автомобиля.

Вместе с тем


, (3.2)


где V - линейная скорость автомобиля.

; (3.3)

. (3.4)


Потеря устойчивости автомобилем особенно опасна при большой скорости, когда движение его близко к прямолинейному. Угол и при этом сравнительно невелик и можно считать, что tg и ? и рад.

Таким образом, центробежная сила (Рц), действующая на автомобиль при его равномерном движении, определяется:


(3.5)


Поперечная составляющая центробежной силы (Ру1) равна:


(3.6)


При равномерном движении (переходные кривые) на автомобиль действует также сила, вызванная изменением кривизны траектории. Поперечная составляющая () этой силы пропорциональна скорости автомобиля и угловой скорости (щук) поворота управляемых колес. Величина этой угловой скорости зависит от скорости движения: чем больше скорость, тем быстрее приходится поворачивать колеса, чтобы вписаться в поворот:


(3.7)

В случае неравномерного движения на автомобиль действует еще и сила (РуIII):


, (3.8)


где j - ускорение движения автомобиля.

Таким образом, поперечная инерционная сила (Ру), вызывающая занос и опрокидывание автомобиля при движении на повороте, представляется как:


(3.9)


Сила Ру11 действует только в процессе поворота рулевого колеса. При входе автомобиля в поворот сила положительна и вместе с силой она увеличивает опасность заноса и опрокидывания автомобиля.

При выходе автомобиля из поворота скорость щук отрицательна и сила частично уравновешивает силу и автомобиль может двигаться с большей скоростью без потери устойчивости.

Сила увеличивается с увеличением угла и и ускорения j автомобиля. Поэтому во время вхождения автомобиля в поворот нарушение его устойчивости более вероятно при разгоне, чем при движении накатом, когда ускорение j и сила отрицательны.

В результате поворота автомобиля вокруг центра тяжести возникает инерционный момент Ми, который пропорционален угловому ускорению и моменту инерции автомобиля.

Поперечная инерционная сила Pу уравновешивается поперечными реакциями дороги Ryl и RvJ на колеса автомобиля. Инерционный момент Ми влияет на перераспределение этих реакций, но так как это влияние на устойчивость автомобиля сравнительно невелико, то его можно не учитывать.

Величина центробежной силы определяется углом поворота управляемых колес и скоростью движения автомобиля, в соответствии с формулой (3.6):

при V=20 (км/ч)=5,56 (м/с); и=5 (град)=0,1 (рад):

;

.

Остальные значения определяем аналогично, а их значения заносим в табл. 3.1.


Таблица 3.1 - Определение поперечной составляющей центробежной силы , кН

Угол поворота колес, градСкорость движения автомобиля, км/ч2040608010051,6246,380514,442525,52239,7346103,24812,76128,88551,04479,4692154,87219,141543,327576,566119,2038206,49625,52257,77102,088158,9384258,1231,902572,2125127,61198,673309,74438,28386,655153,132238,40763511,36844,6635101,0975178,654278,1422

По данным табл. 3.1 строим графики зависимости поперечной составляющей центробежной силы от среднего угла поворота управляемых колес при различных скоростях движения автомобиля (рис. 3.2)


Рисунок 3.2 - Графики зависимости поперечной составляющей центробежной силы от среднего угла поворота управляемых колес при различных скоростях движения автомобиля


Величина составляющей центробежной силы, вызванной изменением кривизны траектории , определяется скоростью поворота управляемых колес и скоростью движения автомобиля. В реальных условиях эксплуатации угловая скорость поворота управляемых колес грузовых автомобилей находится в пределах 0,01 - 0,1 рад/сек. Исходя из этого, в соответствии с формулой (3.7) определяем :

при V=20 (км/ч)=5,56 (м/с); :

;

.

Остальные значения определяем аналогично, а их значения заносим в табл. 3.2.

Таблица 3.2 - Определение , кН

Скорость поворота колес, рад/секСкорость движения автомобиля, км/ч204060801000,010,032480,064380,096860,128760,160660,020,064960,128760,193720,257520,321320,030,097440,193140,290580,386280,481980,040,129920,257520,387440,515040,642640,050,16240,32190,48430,64380,80330,060,194880,386280,581160,772560,963960,070,227360,450660,678020,901321,124620,080,259840,515040,774881,030081,285280,090,292320,579420,871741,158841,445940,10,32480,64380,96861,28761,6066

По данным табл. 3.2 строим графики зависимости от скорости поворота колес при различных скоростях движения автомобиля (рис. 3.3).


Рисунок 3.3 - Графики зависимости составляющей силы , вызванной изменением кривизны траектории при различных скоростях движения от скорости поворота колес


Сила, вызванная изменением скорости движения автомобиля на повороте , определяется ускорением и углом поворота управляемых колес. Ускорение для автомобиля, составляет от 0,05 до 0,5 м/с2. Исходя из этого, в соответствии с формулой (3.8) определяем :

при и=5 (град)=0,1 (рад); :

;

.

Остальные значения определяем аналогично, а их значения заносим в табл. 3.3.


Таблица 3.3 - Определение , кН

Ускорение м/с2Угол поворота колес, град51015202530350,050,00290,0580,0870,01160,01450,01740,02030,10,00580,01160,01740,02320,0290,03480,04060,150,00870,01740,02610,03480,04350,05220,06090,200,01160,02320,03480,04640,0580,06960,08120,250,01450,0290,04350,0580,07250,0870,10150,300,01740,03480,05220,06960,0870,10440,12180,350,02030,04060,06090,08120,10150,12180,14210,400,02320,04640,06960,09280,1160,13920,16240,450,02610,05220,07830,10440,13050,15660,18270,500,0290,0580,0870,1160,1450,1740,203

По данным табл. 3.3 строим графики зависимости от ускорения движения автомобиля (рис. 3.4).


Рисунок 3.4 - Графики зависимости силы , вызванной изменением скорости движения при различных углах поворота управляемых колес автомобиля


.2 Проходимость автомобиля


Проходимостью называется эксплуатационное свойство, определяющее возможность движения автомобиля в ухудшенных дорожных условиях, по бездорожью и при преодолении различных препятствий.

Проходимость делится на профильную и опорную.

Оценка профильной проходимости

Профильная (продольная) проходимость характеризует возможность преодолевать неровности пути, препятствия и вписываться в требуемую полосу движения.

Большинство единичных показателей профильной проходимости представляет собой геометрические параметры автомобилей и прицепного состава.

Продольную проходимость автомобилей оценивают по следующим единичным показателям:

. Дорожный просвет (H1 = 157 мм) - расстояние от одной из наиболее низко расположенных точек автомобиля (прицепа) до опорной поверхности; определяет возможности движения по мягким грунтам и преодоления сосредоточенных препятствий (камней, пней, кочек и т.д.).

. Передний и задний свес ((L6 = 651 мм, L9 = 1055 мм) - расстояние от крайней точки контура передней (задней) выступающей части по длине автомобиля до плоскости, перпендикулярной опорной поверхности и проходящей через центры передних (задних) колес; влияет на проходимость при переезде через канавы, пороги, кюветы и т.п.

3. Угол переднего и заднего свеса (,) - угол между опорной поверхностью и плоскостью, касательной к окружностям наружных диаметров передних (задних) колес и проходящей через точку контура передней (задней) части автомобиля таким образом, что все остальные точки контура оказываются с внешней стороны этого угла; характеризует возможность преодоления препятствий с короткими подъемами и спусками.

. Продольный радиус проходимости (R5 = 1,740 м) - радиус цилиндра, касательного к окружностям, описанным свободными радиусами соседних колес, наиболее разнесенных по базе, и проходящего через точку контура нижней части автомобиля таким образом, что все остальные точки контура оказываются с внешней стороны этого цилиндра; характеризует проходимость по местности с препятствиями гребнистого характера, складками местности, насыпями, буграми.

. Наибольший угол преодолеваемого подъема (18,7є) - угол подъема, имеющего протяженность не менее двукратной длины автомобиля или автопоезда и ровную поверхность, преодолеваемый автомобилем без использования инерции, нарушений условий нормальной работы агрегатов и безопасности движения.

. Наибольший угол преодолеваемого автомобилем косогора () - характеризует возможность движения автомобиля по ровному косогору без бокового скольжения колес более чем на ширину профиля шины и без нарушения условий нормальной работы агрегатов и безопасности. Этот параметр не нормирован стандартами.

Оценка опорной проходимости

Опорная проходимость определяет возможность движения в ухудшенных дорожных условиях и по деформируемым грунтам.

К основным оценочным показателям опорной проходимости относятся:

. Сцепная масса (1030 кг) - часть массы, создающая нормальные нагрузки на ведущих колесах, для дорожных автомобилей и автопоездов, работающих в основном на дорогах с твердым покрытием.

. Коэффициент сцепной массы (0,5) - показатель определяется отношением сцепной массы к полной массе.

К дополнительным оценочным показателям опорной проходимости относятся: удельная мощность, мощность сопротивления качению, мощность


сопротивления движению, мощность колееобразования, полная сила тяги, свободная сила тяги, коэффициент свободной силы тяги, характеристика которых по содержанию совпадает с показателями и параметрами тяговоскоростных свойств автомобиля.

Выделяется 12 конструктивных параметров и показателей:

. Минимальное давление на грунт


, (3.21)


где - давление воздуха в шине, МПа;

- давление в зоне контакта МПа;

Т.к. = 0,20 МПа > 0,17 МПа, принимаем =0,05 МПа, тогда:

МПа.

. Дорожный просвет, см.

. Коэффициент насыщенности протектора, .

. Высота грузозацепов (глубина рисунка протектора), мм.

. Коэффициент сцепной массы, = 0,5.

. Коэффициент блокировки дифференциалов ведущих колес = 0.

. Динамический фактор, при движении автомобиля по ровному асфальтобетонному покрытию с максимальной скоростью (156 км/ч) = 0,078.

.Удельная мощность, :


, (3.22)


кВт/т.

. Свободный радиус колеса, м.

. Угол переднего свеса, .

. Угол заднего свеса, .

. Продольный радиус проходимости определяем по формуле:


, (3.23)


м.

Обобщенный сравнительный показатель проходимости вычисляем по формуле:


, (3.24)


где - коэффициент весомости параметра, суммарное значение =1. Для расчетов значения принимаются по таблице 3.6.

Таблица 3.6 Значения коэффициентов проходимости весомости показателей

1234567891011120,120,150,080,070,150,050,10,070,080,050,040,04

,0276+0,02355+0,064+0,0112+0,0078+2,625+0,024+2+0,8+0,0696= 5,65


3.3 Плавность хода, вибрация, шум


Основными оценочными показателями плавности хода являются уровни вибронагруженности водителя, пассажиров, грузов и характерных элементов шасси и кузова. Оценка уровня вибронагруженности производится по средним квадратичным значениям ускорений колебаний (виброускорений) или скоростей колебаний (виброскоростей) в вертикальном и горизонтальном направлениях.

Нормы допустимых виброскоростей, различны для разных частот колебаний. Частоты группируют в октавные полосы, каждая из которых определяется средней геометрической величиной граничных (минимальных и максимальных) для данной полосы частот.

Основным измерителем вибронагруженности при оценке плавности хода автомобиля служит среднее квадратичное значение ускорений, которое связано со средним квадратичным значением скорости формулой:


, (3.25)


где - среднее геометрическое значение частоты октавных полос, Гц.

Нормы виброскоростей в октавных полосах при длительности рабочего дня 8 ч для транспортных вибраций, т.е. вибраций, которые возникают в результате движения различных автомобилей по местностям, агрофонам и дорогам, даны в таблице 3.7.


Таблица 3.7 Среднегеометрическое значение частот полос

Средние геометрически значения частот полос, Гц12481631,563Допустимые значения виброускорений, вертикальной 1,10,790,570,61,142,264,49Допустимые значения виброускорений горизонтальных, 0,390,420,81,623,26,3812,76Допустимые значения виброскорости вертикальной, 0,20,070,020,010,010,010,01Допустимые значения виброскорости вертикальной, дБ132123114108107107107Допустимые значения виброскорости горизонтальной, 0,060,030,030,030,030,030,03Допустимые значения виброскорости горизонтальной, дБ122117116116116116116

Вибронагруженность оценивают логарифмическим уровнем виброскорости (в дБ):


, (3.26)


где - среднее квадратичное значение виброскорости в октавной полосе, м/с;

- значение виброскорости, с которой проводят сравнение.

Результаты расчетов сводим в таблицу 3.8.


Таблица 3.8 Результаты расчетов и

Средние геометрически значения частот полос, Гц12481631,563Среднеквадратичное значения виброускорений, вертикальной, 1,2560,21980,03140,00790,00390,0020,0001Среднеквадратичное значения виброускорений горизонтальных, 0,37680,09420,04710,02360,01180,0060,003Вибронагруженность вертикальная, дБ8,48238,35968,22768,13378,11758,11758,1175Вибронагруженность горизонтальной, дБ8,34548,27278,25788,25788,25788,25788,2578

На плавность хода и некоторые другие эксплуатационные свойства автомобиля большое влияние оказывают колебания колес и жестко связанных элементов.

К подрессоренным массам относят:

тв - масса водителя и пассажиров в кабине;

ттпд - масса кузова тягача (включает массу полезной нагрузки) и рамы с укрепленным на ней двигателем, агрегатов трансмиссии и управления;

тппд - масса рамы полуприцепа с укрепленными на ней элементами (включает массу полезной нагрузки, расположенной на грузовой платформе полуприцепа).

К неподрессоренным массам относятся массы переднего и заднего мостов тягача (тп1пп и mп2пп) и моста полуприцепа mпнп.

Неподрессоренные массы автомобиля:


, (3.27)


где тзм - масса заднего моста, кг;

mпм - масса переднего моста, кг;

п - количество колес;

тк - масса колеса в сборе с шиной, кг.

.

Подрессоренные массы автомобиля:

, (3.28)


.

Как подрессоренные, так и неподрессоренные массы совершают сложные двухчастотные колебания. Двухосный автомобиль имеет четыре собственные частоты - две низкие ( и ) и две высокие ( и ).


, (3.29)

, (3.30)


где сп - жесткость подвески, Н/см;

сш - жесткость шин, Н/см.

Характерны следующие соотношения жесткостей (табл. 3.1).

Принимаем жесткость всех шин автомобиля сш = 400 Н/см и отношение сшр1 = 8, сшр2 = 10 тогда:

Н/см,

Н/см,

,

,

,

.

В расчетах выразим частоту колебаний подрессоренной массы через статический прогиб подвески - перемещение колес относительно кузова за счет деформации упругого элемента подвески под действием силы тяжести:


, (3.31)

где - статический прогиб подвески, м;

Gi - статическая весовая нагрузка на подвеску данного моста, Н;

- жесткость подвески, Н/м.

В расчетах принимаем коэффициент распределения подрессоренных масс = 1.

Частоты свободных колебаний подрессоренных масс определяются из выражения:


, (3.32)


Техническая частота пк - число колебаний в минуту:


, (3.33)


Таблица 3.9 Результаты расчета статического прогиба подвески и частот колебаний автомобиля

14,919879300,00000,506,957759424,264152,200237134,16412,003,478879212,13291,63996100,00003,502,629786160,3567131,36452983,20505,002,200237134,1641171,19324672,76076,501,929735117,6697211,07360665,46548,001,73944106,066250,98397660,00009,501,59621997,33285

Рисунок 3.7 График зависимости собственных частот колебаний автомобиля от статического прогиба подвески



Рисунок 3.8 График зависимости технических частот колебаний автомобиля от статического прогиба подвески


4. Анализ конструкции автомобиля


4.1 Основные параметры и размеры


Колесная формула автомобиля Ford Focus (4х2).

Автомобиль представляет собой двухосный легковой автомобиль с приводом на переднюю ось, имеет пятидверный цельнометаллический кузов с багажным отсеком. Съемными узлами кузова являются крышки капота, багажника и двери. Собственная масса автомобиля составляет 1129 кг. Габаритные размеры:

длина 4340 мм;

ширина 1840 мм;

высота 1450 мм.

Наименьший дорожный просвет 155 мм, полная масса автомобиля 1829 кг, грузоподъемность (пассажировместимость) 405 кг (5 чел.), собственная масса приходящаяся на переднюю ось 679 кг, на заднюю ось 450 кг, полная масса приходящаяся на переднюю ось 835 кг, на заднюю ось 994 кг.

Рабочий объем двигателя Ford Focus составляет 1,4 л, максимальная скорость автомобиля - 164 км / ч. Максимальная мощность при 5600 об / мин - 103,8 кВт. Наименьший габаритный радиус поворота автомобиля - 10,4 м. Контрольный расход топлива составляет: 7,5 л / 100 км.


4.2 Надежность конструкции


Пробег (ресурс) автомобиля до капитального ремонта составляет 300 тыс. км. Срок гарантии и гарантийный пробег указывается заводом

изготовителем. Завод гарантирует исправность автомобиля в целом, а так при нормальном действии отдельных агрегатов, механизмов и деталей автомобиля (кроме шин и аккумуляторной батареи) в течение 12 месяцев со дня отгрузки с завода, не считая времени нахождения в пути следования при пробеге не более 30 тыс. км.

В зависимости от пробега автомобиля, периодичность замены составных частей указывает завод изготовитель.


4.3 Эксплуатационная и ремонтная технологичность


Для обеспечения надлежащего технического состояния, постоянной готовности автомобиля к работе и поддержания его высоких эксплуатационных качеств необходимо применять топливо, масла, смазки и жидкости, рекомендуемые заводом-изготовителем, и своевременно выполнять работы по техническому обслуживанию.


Таблица 4.1 Регламент технического обслуживания автомобиля

Обозначения в таблице

П - проверка (при необходимости замена / доливка / регулировка / смазка); З - замена

4.4 Уровень унификация и стандартизации


Автомобиль Ford Focus предназначен для перевозки пассажиров (не более 5) и грузов (массой не более 100 кг) по дорогам II и III категорий. Так же данный автомобиль может буксировать прицеп, допустимая полная масса которого не более:

не оборудованного тормозами - 700 кг,

оборудованного тормозами - 1300 кг,

Уровень унификации и стандартизации дает возможность Ford Focus взаимозаменяемости основных узлов и агрегатов.


.5 Безопасность конструкции


Автомобиль Ford Focus обладает средствами безопасности.

ремни безопасности с преднатяжителями,

система ABS и система курсовой стабилизации (ESP),

Подушки безопасности водителя и пассажира.

К техническому состоянию автомобиля, обеспечивающему безопасную работу водителя и выполнение правил технической эксплуатации предъявляются следующие требования:

Рулевое управление должно обеспечивать легкость и надежность управления автомобилем на всех скоростях и на всех дорожных условиях;

Тормозная система считается исправной и отвечает требованиям безопасности, если она обеспечивает остановку автомобиля в соответствии с ПДД;

Шины не должны иметь сквозных порывов и трещин;

Требование к электрооборудованию заключается в надежном обеспечении работы всех приборов этой системы и особенно освещения и сигнализации.

4.6 Эстетические и эргономические показатели


При средних внешних габаритных размерах кузова внутренние размеры выбраны такими, что обеспечивают наибольшее удобство посадки и комфортабельности езды водителя и четырех пассажиров.

Кузов автомобиля Ford Focus трехобъемный, металлический, несущей конструкции, пятидверный, типа «хетчбек».

Кузов оборудован многослойной термошумоизоляцией.

Конструкция кузова обеспечивает большую площадь обзора и дает хорошее естественное освещение.

На кузове, перед ветровым стеклом, имеется полость воздухопритока, закрытая нижней панелью (крышкой) с щелеобразными отверстиями для прохода воздуха. Под крышкой (на нижней ее стороне) установлен стеклоочиститель.

Стекла (ветровое и заднее окна) - гнутые, полированные. Ветровое стекло - трехслойное, на эластичной пленке типа «Бутвэл», которая при ударе не разрывается и удерживает осколки стекла. Заднее стекло - закаленное с нанесенными на него полосками токообогрева.

Двери собраны из двух цельноштампованных металлических панелей. Внутренняя панель двери зафланцована в наружной панели и по всему периметру зафланцовки панели склеены клеем UP-5-207. Кроме того, ниже поясной линии они сварены контактной сваркой в нескольких точках. Внутренняя панель усилена по петельной и замочной сторонам.

Каждая дверь навешена на двух петлях, которые крепятся к двери и петельной стойке кузова болтами (для задней двери частично винтами).

Внутри двери располагаются стекло, стеклоподъемник, замок и его кнопочный выключатель.

Для перемещения боковых стекол служит механизм стеклоподъемника рычажного типа, самотормозящий, удерживающий стекло в любом положении. Для подъема и опускания стекла необходимо повернуть ручку стеклоподъемника в соответствующую сторону и крутящий момент через отшлицованный валик, на который надета ручка, и тормозной механизм передается на маленькую шестерню, а затем и на большую, связанную системой рычагов со стеклом, в результате чего перемещается стекло, к которому прикреплена верхняя кулиса. Кроме этого, имеется нижняя кулиса, закрепленная на внутренней панели двери, которая определяет траекторию перемещения стекла.

Ввиду того что цельное опускное стекло передней двери имеет неравностороннюю форму, при опусканий его в результате разного трения в направляющих возникает поворачивающий момент, и стекло «перекашивается». Чтобы исключить это явление, предусмотрена дополнительная направляющая, по которой перемещается держатель с камнями, соединенный с опускным стеклом.

Для правильной установки стекла (без перекосов при перемещении) предусмотрена регулировка направляющей и держателя.

Комплект зеркал заднего вида состоит из: наружных боковых зеркал заднего вида и внутреннего зеркала заднего вида.

Вентиляция кабины естественная, осуществляется за счет использования встречного потока воздуха при движении. Для вентиляции можно пользоваться опускающимися стеклами дверей кабины. Отопление кабины - водяное, от системы охлаждения двигателя, с принудительной подачей воздуха к ветровым стеклам, стеклам дверей, ногам и лицу водителя и пассажиров.

Расположение органов управления автомобиля Ford Focus и контрольно-измерительных приборов обеспечивает простое и удобное пользование ими, а рулевое колесо с четырьмя спицами дает возможность хорошего обзора контрольных приборов.

Передние сиденья оборудованы диагонально-поясными ремнями безопасности.

Ремни являются эффективным средством защиты водителей и пассажиров автомобилей от тяжелых последствий дорожно-транспортных происшествий. Автомобиль комплектуется двумя типами трехточечных ремней с инерционными катушками для передних сидений и статическими для крайних мест заднего сиденья.

Инерционный ремень безопасности не требует ручной регулировки длины лямки, которая в нормальных условиях движения автомобиля регулируется автоматически, не стесняя свободу движений пользователя. Лишь при воздействии сил инерции, возникающих при дорожно-транспортном происшествии, лямка ремня блокируется, надежно удерживая пользователя.

Обивка салона кузова выполнена из текстиля, искусственной кожи и декоративной поливинилхлоридной пленки. Цвет обивочных материалов выбирается в зависимости от цвета окраски автомобиля. Для обивки потолка применена винилискожа светлых тонов с перфорацией. В проемах дверей, ветрового и заднего окон обивка потолка прикреплена к фланцам водостойким клеем.

Съемные детали термошумоизоляции салона выполнены из многослойного формующегося материала «септум-порозо». Прокладки устанавливаются под соответствующими ковриками пола.

Панель приборов - цельноформованная. Она состоит из пластмассового каркаса, облицовочной пленки и наполнителя из полужесткого пенополиуретана.

В состав панели приборов входит:

. Облицовка комбинации приборов.

. Комбинация приборов.

. Ручка корректора фар.

. Центральный переключатель света.

. Облицовка центральная.

. Центральные вентиляционные решетки.

. Магнитола.

. Блоки переключателей.

. Панель органов управления отоплением и вентиляцией.

. Облицовки громкоговорителей (низкочастотных).

. Боковые вентиляционные решетки.

. Крышка блоков предохранителей.

. Накладки панели приборов левая и правая (высокочастотные динамики).

. Надставки панели приборов передняя левая и правая.

. Надставка нижняя правая.

. Ручка открывания капота.

Вещевой ящик.

Консоль панели приборов изготовлена из пластмассы с декоративной наружной поверхностью. Консоль имеет в передней части блок передней пепельницы, состоящей из пепельницы с прикуривателем, выключателя аварийной остановки и кармана для мелких вещей. Рядом расположен рычаг переключения передач, закрытый гофрированным, резиновым чехлом и обрамленный декоративной передней вставкой. В задней части консоли имеется возвышение с мягким подлокотником, под которым расположен отсек для мелких вещей и подкассетник для аудиокассет. Ниже расположены задние пепельницы и решетки отопления задней части салона.

Система отопления - жидкостная, с использованием в качестве теплоносителя охлаждающей жидкости системы охлаждения двигателя.

Система регулировки и управления предназначена для поддержания внутри кузова комфортной температуры в зависимости от изменения температуры наружного воздуха. Система трубопроводов предназначена для постоянной циркуляции нагретой жидкости через радиатор отопителя и прекращения циркуляции в летнее время года при помощи управляемого с места водителя крана отопителя.

Температура воздуха определяется количеством горячей охлаждающей жидкости подаваемой из блока цилиндров в отопитель и регулируется краном отопителя.

Объем воздуха определяется режимом работы 2-х скоростного электровентилятора, управляемого переключателем.

В автомобиле предусмотрены системы приточной и вытяжной вентиляции салона.

Принудительная приточная вентиляция осуществляется через систему отопления при закрытом кранике. Принудительной приточной вентиляцией следует пользоваться в жаркую погоду и при движении по пыльным дорогам.

При скоростях движения автомобиля выше 50 км / ч приточная вентиляция может осуществляться при выключенном электровентиляторе за счет скоростного подпора воздуха.

Приточная вентиляция также осуществляется через опускные стекле дверей.

Вытяжная вентиляция салона осуществляется на ходу автомобиля через отверстия на боковинах кузова и перфорированную обивку потолка.


.7 Эксплуатационные материалы

автомобиль эксплуатационный тяговый

Требования к составным частям автомобиля: двигатель не должен превышать нормы выброса вредных веществ в атмосферу, установленные соответствующими ГОСТами; КПП должна работать бесшумно; ходовая часть должна обеспечивать надежность конструкции.

Топливный бак емкостью 70 литров, двигатель работает на бензине марки АИ-91-95.

Система охлаждения - жидкостная закрытого типа с принудительной циркуляцией охлаждающей жидкости. Охлаждающая жидкость антифриз

Система смазывания двигателя комбинированная: под давлением смазываются подшипники коленчатого и распределительного валов и вала привода вспомогательных агрегатов, разбрызгиванием масла - цилиндры и механизм газораспределения. В системе смазки используются следующие моторные масла:; ESSO ULTRA SAE 10W-40 SG/CD; SHELL HELUX SAE 10W-40, 15W-50 SF/CC. Объем масла заправляемого в двигатель 3,75 литров.

В коробке передач используется масло трансмиссионное BО 400075 SAE 80W или Castrol или Mobil класса качества API GL-4/ 5, SAE 80W-90. Объем масла заправляемого в КПП 3,35 литра.

В приводе сцепления используется тормозная жидкость класса Dot 4. Необходимо 0,2 л. жидкости.

В аккумуляторных батареях используется водный раствор аккумуляторной серной кислоты - электролит


4.8 Транспортирование, хранение и консервация


Автомобили могут транспортироваться воздушным, железнодорожным, водным транспортом или своим ходом. При подготовке автомобиля к транспортированию в зависимости от вида транспорта должны выполняться требования соответствующих документов «Правила перевозки грузов автомобильным транспортом» и др. правилами по перевозке грузов.

Срок транспортирования не должен превышать трех месяцев. С автомобилей, отправляемых потребителям, могут сниматься и укладываться в багажник отдельные детали. Перечень и место укладки указаны в упаковочных местах.

При буксировке автомобиля трос закрепляется за буксирную скобу. Во время буксировки ключ во включателе зажигания должен находиться в положении «О», иначе рулевое управление будет заблокировано и автомобиль станет неуправляемым.

Хранение автомобиля. Наилучшая сохранность достигается при хранении автомобиля в чистом, утепленном, темном помещении с температурой воздуха не менее 5°С и относительной влажностью 40 - 70%.

При хранении автомобиля зимой в холодном помещении магнитолу или радиоприемник хранят отдельно в теплом помещении. Проверяют плотность охлаждающей жидкости в системе охлаждения двигателя, которая должна быть в пределах 1,075 - 1,085 г. / см3 при 20°С. Охлаждающая жидкость с меньшей плотностью в сильные морозы может замерзнуть, что может вызвать трещины в блоке и головке цилиндров двигателя. В местности с сильными морозами шины хранят в сухом помещении при температуре не ниже минус 10°С. Давление в них снижают до 50 кПа (0,5 кгс / см2).

Подготовка автомобиля к хранению:

. Вымыть автомобиль. Вытереть насухо кузов. Удалить коррозию, подкрасить места, в которых повреждена краска. Восстановить промазку мастикой пола, брызговиков и внутренних поверхностей крыльев, если они были повреждены.

. Нанести на поверхность кузова восковую пасту и отполировать.

. Для предохранения двигателя от коррозии в каждый цилиндр предварительно прогретого двигателя до температуры не менее 50 єС заливают через отверстия под свечи по 30 - 50 г. горячего (70 - 80 єС) масла, применяемого для двигателя. Для распределения масла по всей поверхности цилиндров необходимо провернуть коленчатый вал пусковой рукояткой на 15 - 20 оборотов и завернуть свечи обратно.

. Ослабить натяжение ремней вентилятора (ремня вспомогательных агрегатов).

. Очистить электропроводку от грязи и насухо протереть. Отключить и снять аккумуляторную батарею с автомобиля. Зарядить аккумуляторную батарею и хранить ее при температуре не выше 0 єС и не ниже минус 30°С.

. Смазать консервационной смазкой все хромированные и неокрашенные наружные части автомобиля.

. Установить под кузов автомобиля прочные устойчивые подставки.

. Слить 5 л бензина из бензинового бака для удаления грязи и отстоя. Залить бак полностью чистым бензином.

. Закрыть двигатель (под капотом) брезентом.

. Снять колеса и тормозные барабаны и очистить их от грязи. Если шины имеют повреждения, их необходимо отремонтировать или заменить.

Обслуживание автомобиля, находящегося на хранении:

Один раз в месяц проверять плотность электролита. В период хранения заряд батареи производится только в тех случаях, когда выявлено падение плотности электролита против плотности заряженной до хранения батареи больше чем на 0,05 г. / см3.

Один раз в два месяца осмотреть автомобиль. При обнаружении коррозии пораженные окрашенные участки очистить и закрасить, а хромированные - зачистить до чистого металла и покрыть бесцветным нитролаком. Повернуть рулевое колесо 2 - 3 раза в каждую сторону.

По окончании хранения:

.Удалить консервационную смазку. Промазать свежей смазкой все точки автомобиля в соответствии с разделом «Техническое обслуживание».

.Вывернуть свечи зажигания, промыть в бензине и просушить. Проверить уровень масла в картере двигателя и слить излишки



Литература


1. Илларионов В.А., Морин М.М.и др. Теория и конструкция автомобиля. - М.: Машиностроение, 1985.

. Осепчугов В.В., Фрумкин А.К. Анализ конструкций, элементы расчета. - М.: Машиностроение, 1989.-304 с.

. Краткий автомобильный справочник /НИИАТ.-М.:Транспорт, 1984.

. Автомобильный справочник. БОШ - М.: Издательство «За рулем», 2000. - 896 с.

. Трясцин А.П., Паничкин А.В., Методические указания по выполнению курсового проекта. - Орел: ОрелГТУ, 2009.

. Журнал «За рулем» №7.-М.: «За рулем», 2012.

. «Автомобили Ford Focus», Руководство по ремонту и эксплуатации.-М.: Молодая гвардия, 2004.

. Автомобили: Теория эксплуатационных свойств: учебник для студ. учреждений ВПО; под ред. А.М. Иванова. - М.: «Академия», 2013 -176 с.


КУРСОВОЙ ПРОЕКТ «Расчет и анализ конструкции автомобиля Ford Focus» Введение

Больше работ по теме:

Предмет: Транспорт, грузоперевозки

Тип работы: Курсовая работа (т)

Новости образования

КОНТАКТНЫЙ EMAIL: MAIL@SKACHAT-REFERATY.RU

Скачать реферат © 2018 | Пользовательское соглашение

Скачать      Реферат

ПРОФЕССИОНАЛЬНАЯ ПОМОЩЬ СТУДЕНТАМ