Центр тяжести автомобиля

ЦЕНТР ТЯЖЕСТИ АВТОМОБИЛЯ

При расчете автомобиля необходимо учитывать важные этапы компоновки и конструирования автомобиля. Сегодня мы с вами будем определять центр тяжести автомобиля и распределения его массы по осям.

Определение центра тяжести автомобиля и распределение массы автомобиля по осям

Для расчета весовых характеристик автомобиля в расчет обычно принимается масса взрослого человека (около 70кг), а для детей 35 кг. Центр массы взрослого человека принимается на обоснованном расстоянии от нижней крайней точки спинки сиденья и составляет 200 мм. Чтобы определить массу, приходящуюся на одну ось необходимо использовать уравнение моментов.

Сейчас мы рассмотрим расчет распределения нагрузки задней оси:

Расчетная схема определения нагрузки, центр тяжести автомобиля который приходится на заднюю ось автомобиля:

Gt — это сила тяжести рулевой колонки автомобиля; G1 — сила тяжести рулевого управления автомобиля; G2— сила тяжести кардана автомобиля; G3— сила тяжести силового агрегата автомобиля; G4 — сила тяжести передних сидений автомобиля; G5 — сила тяжести аккумулятора автомобиля; G6 — сила тяжести кузова; G7— сила тяжести задних сидений; G8 — сила тяжести задней подвески автомобиля и моста; С9 — сила тяжести задних колес; G 10 — сила тяжести глушителя выпускной системы автомобиля; G11- сила тяжести запасного колеса; l1,l2…l12 — расстояние от выбранного агрегата до передней оси автомобиля.

Проектирование автомобиля осуществляется с использованием следующих параметров: масса отдельных частей автомобиля, сухая масса автомобиля, реальные массы агрегатов. Сила тяжести определяется в Ньютонах для этого необходимо получить произведение массы автомобиля, умноженной на коэффициент 9,8. Еще необходимо найти в справочнике массу всех агрегатов и узнать расстояние агрегатов и механизмов до осей автомобиля. Для определения силы тяжести, которая приходится на задний мост необходимо сложить произведения сил тяжести умноженных на расстояния между осями до центра масс агрегата или механизма и разделить на расстояние между принятыми осями автомобиля. Во время расчета принимаем знаки соответствующие математическим выражениям.

Во время рассмотрения оси, справа от нее существует момент силы, произведение сил тяжести на расстояние, тогда принимается знак «+», а моменты сил слева от оси принимаются со знаком «-«.

Среднестатистические значения центров масс отдельных узлов и агрегатов автомобилей, выраженные в кг.

Для определения силы тяжести, которая приходиться на другую ось можно воспользоваться таким же методом.

Во время проектирования автомобиля не достаточно построить изображение и дизайн на бумаге. Если проектируется пространство и посадочное место для водителя, необходимо изготовить специальный макет, который создается в натуральную величину , то же самое применяем и к внешнему облику автомобиля, необходимо построить макет, который будет полностью соответствовать параметрам кузова автомобиля. С этого момента можно поговорить и о дизайне кузова автомобиля и его компоновке.

Каждый конструктор ставит перед собой задачу создать, что-то такое чего раньше еще не было, так и в автомобильной отрасли автомобиль должен быть единственным в своем роде, оригинальным.

Требования к проектируемым автомобилям должны соответствовать определенной направленности и динамичности. Важно создать свой оригинальный характер и построение формы автомобиля со спортивной нотой, вид капли, что очень популярно и использовалось кампанией Porshe, форма должна быть изящной и аэродинамической, что уменьшает сопротивления воздуха. Форма капли сама по себе говорит об улучшении аэродинамики и уменьшении воздушного сопротивления, динамичность у нее в крови.

Когда автомобиль движется в пространстве, его внешние детали испытывают сопротивления воздуха. Сопротивление воздуха оказывает огромное влияние на расход мощности автомобиля. Конструкторы ставят задачу уменьшить повышенное сопротивление воздуха. И скорость движения равно пропорциональна потери мощности на воздушное сопротивление.

Для того чтобы разобраться в вопросах потери мощности, необходимо разобраться в вопросах аэродинамики.

Аэродинамическое сопротивление при перемещении автомобиля в пространстве состоит из нескольких составляющих:

1) Аэродинамическое сопротивление формы автомобиля в движении;

2) Индуктивное сопротивление;

3) Сопротивление внутренних потоков.

Аэродинамическое сопротивление. В большей части сопротивление воздуха зависит от формы и поверхности автомобиля. Поверхность кузова автомобиля влияет на обтекание воздухом и плавность хода. Идеальной в этом смысле является капельная форма кузова. Для создания идеального автомобиля следует избегать остро выраженных углов, и создавать легкие гладкие поверхности кузова автомобиля.

Индуктивное сопротивление зависит от подъемной силы автомобиля, которая возникает при понижении давления в верхней части автомобиля и повышения давления в нижней части в районе днища. Такой принцип сопротивления очень подобает движению самолетного крыла. Такой вид сопротивления воздуху можно отметить на высоких скоростях движения автомобиля. Чтобы уменьшить индуктивное сопротивление используют вспомогательные устройства, такие как спойлеры, антикрылья, подвесы.

Поверхностное сопротивление возникает вследствие трения мелких частиц воздуха, которые следуют по касательной, направляясь к поверхности кузова автомобиля. Поэтому покрытия кузова имеет тоже очень важную роль.

Интерференционное сопротивление это сопротивление, создаваемое различными частями деталей автомобиля, которые выступает за его пределы. Эти элементы могут создавать собственные сопротивления. Способы уменьшения интерференционного сопротивления могут крыться в установке специальных ручек, обода фар, форменных наружных зеркал, ветровых стекол.

Зоны сопротивления, создаваемые потоком воздуха.

Чтобы уменьшить сопротивление воздуха каналы входа потока воздуха должны быть размещены внутри кузова, где создается наибольшее давление (передняя часть кузова, зона, находящаяся в районе переднего бампера, и у бокового стекла). Каналы, которые будут выпускать воздух из кузова выполнять пропорционально и в зоне разряжения (задняя часть кузова, передние крылья, район кузова вблизи заднего стекла).

Компоновка необходима для решения стратегического направления при создании конструкции кузова. В процессе создания компоновки отдельные элементы приходится изменять, править, экспериментировать, рассчитывать.

Компоновка автомобиля выполняется в трех видах. Компоновочные чертежи включают: вид сбоку, спереди и сверху. Для точности выполнения компоновки автомобиля строится специальная сетка с установленными расстояниями между линиями в 200 мм. Пример компоновочного чертежа вы можете увидеть на рисунке.

Страницы работы

Допустимая масса прицепа (полуприцепа)

Радиус поворота по оси внешнего переднего колеса

Контрольный расход топлива при 90 км/ч

Передаточное число: I передачи

передачи заднего хода

Раздаточной коробки: I

Число ходовых колес

Статический радиус колеса

Момент инерции колеса

Колея передних колес, Bп

Характеристика УАЗ – Patriot

Характеристика двигателя ЗМЗ-409.10

Максимальная мощность ne , при 4400 об/мин

Максимальный крутящий момент Me , при 3900 об/мин

Момент инерции вращающихся частей

Минимальный эффективный расход топлива

Скоростная характеристика, зависимость :

Определение центра масс автомобиля.

Для начала определяем координаты центра масс порожнего автомобиля:

Ординату h принимаем равной , где rk – статический радиус колеса. Получем .

Абсциссу определим из уравнения моментов относительно точки А:

,

Отсюда =1340 (мм)

Далее определим массу пассажиров:

на переднем ряду: кг;

на заднем ряду: кг;

Из этого следует, что допустимая масса груза: кг;

Массив исходных данных для расчета координат центра масс

Собственная снаряженная масса, mo

В том числе на переднюю ось, mo1

В том числе на заднюю ось, mo2

При создании спортивного автомобиля нередко изменяется подвеска, узлы и агрегаты меняют своё положение, также изменяется положение пилота, добавляются новые механизмы или снимаются ненужные для спорта. Всё это может потребовать расчёта координат центра тяжести (далее ЦТ).

Зная координаты ЦТ можно прогнозировать будущую развесовку и углы опрокидывания, расчитать подвеску в популярных калькуляторах, оценить поведение автомобиля при разгоне и торможении.

От общих слов хочу перейти ближе к телу.

На базе Жужи Синей Масти (это Pajero II) строю трофи-мобиль с множеством изменений, все узлы меняют своё положение, а подвеска меняет геометрию. Сначала меня очень интересовала развесовка по осям, хотелось добиться идеального соотношения 50/50 %. Сейчас, зная кординаты ЦТ, расчитываю заднюю подвеску на четырёх продольных рычагах, впереди расчёт передней подвески на двойных поперечных рычагах.

Для себя создал калькулятор расчёта развесовки и ЦТ. На данном этапе уже могу поделиться и калькулятором в Excel, и некоторым алгоритмом расчёта на основе своего опыта.

1. Для точного расчёта нужно знать массу (вес) каждого агрегата (элемента) и чем больше элементов в расчёте, тем точнее будет результат. В моём случае я считал массу агрегатов по всем комплектующим на основе данных из каталогов в Интернете. Для своей комплектации все основные узлы я просчитал, но, наверное, не успокоюсь и добью абсолютно все детали.

2. В графическом редакторе, поддерживающим слои, открываем фотографию (боковою проекцию) своего автомобиля. Фотография должна быть с минимумом искажений по перспективе. Чертёж автомобиля (внешний вид) на основе заводского – идеальный вариант. Зная основные геометрически параметры (база, длина и т.п.) добавляем слой с сеткой, подгоняем масштаб сетки под масштаб фото. Сетку подгоняем под шаг 100 мм (можно и точнее, но это менее удобно).

3. Вносим виртуальные изменения во внешний вид (все отдельными новыми слоями), если стоит задача просчитать изменения, подвигать элементы и найти их оптимальное положение. Я менял диаметр колёс, боди-лифт и прочее.

4. Вносим в проект чертежи агрегатов новыми слоями, подгоняем их масштаб по сетке и играем их прозрачностью в редакторе. Для этой операции можно взять разрез агрегата из руководства по ремонту, замерить несколько линейных размеров для подгонки под масштаб. Отмечаем примерные ЦТ каждого агрегата. Для перфекционистов: зная массу каждой детали в агрегате (например в коробке передач) и расположение на чертеже, можно вычислить очень точно ЦТ каждого агрегата. Но для примерного расчёта достаточно принять геометрический центр агрегата с некоторой поправкой за его ЦТ.

Центр – тяжесть – автомобиль

Центр тяжести автомобиля – это условная точка, в которой сосредоточивается весь его вес. Расположение центра тяжести оказывает большое влияние на устойчивость и управляемость автомобиля, что должен всегда учитывать водитель автомобиля. Расположение центра тяжести по высоте зависит от характера и веса груза. Например, если легковой автомобиль нагружен грузом, расположенным только в кузове, то его центр тяжести будет значительно ниже, чем при перевозке груза на багажнике, расположенном над крышей. Однако независимо от характера груза и его размещения центр тяжести груженого автомобиля будет всегда выше, нежели у негруженого. Поэтому мнение, бытуемое у многих водителей, что нагруженный автомобиль более устойчив и тем более против опрокидывания – ошибочно.

Высота центра тяжести автомобиля влияет на перераспределение нормальных реакций по колесам при разгонах и торможении, а также при наклонах автомобиля, что отражается на сцепной массе и, следовательно, на максимальной тяговой силе.

Расположение центра тяжести автомобиля имеет существенное значение. Оно характеризует устойчивость автомобиля против опрокидывания. Конструкторы стремятся расположить центр тяжести автомобиля как можно ближе к поверхности дороги.

К центру тяжести автомобиля приложена сила тяжести G M Ag, а также сила инерции Р и поступательно движущихся масс, направленная противоположно ускорению.

Кроме того центр тяжести автомобиля немного смещают в сторону передней оси, что увеличивает составляющую центробежной силы, действующую на управляемые колеса.

О – центр тяжести автомобиля ; Рв – сила инерции; G – весовая нагрузка на передние колеса; О к – весовая нагрузка на эадние колеса; Р – дополнительная нагрузка на передние колеса, возникающая от действия сил инерции; Рд – усилие, уменьшающее весовую нагрузку на задние колеса, которое возникает под действием сил инерции; РТ-тормозные силы, действующие в плоскости контакта шины с дорогой; Л – высота центра тяжести.

Для снижения центра тяжести автомобиля и уровня пола кузова лонжеронам над передней и задней осями придают выгибы в вертикальной плоскости с тем, чтобы средняя часть рамы располагалась ниже. Изгибающие моменты, действующие на раму, воспринимаются лонжеронами. Они создают необходимую жесткость рамы в продольной плоскости. Для лонжеронов применяют высокие открытые или закрытые профили, имеющие большой экваториальный момент инерции.

Чем выше расположен центр тяжести автомобиля , тем ниже по условиям опрокидывания должна быть допустимая скорость движения на повороте. У автомобилей ( особенно грузовых и автобусов), в нагруженном состоянии центр тяжести располагается выше, чем у порожнего автомобиля. Поэтому мнение некоторых водителей, что автомобиль с грузом более устойчив против опрокидывания и что с грузом на повороте можно ехать быстрее, ошибочно.

Уменьшение Я позволяет понизить центр тяжести автомобиля и за счет этого улучшить его устойчивость.

Поперечный наклон шкворня вызывает подъем центра тяжести автомобиля при повороте управляемых колес. В действительности поворачиваемое колесо, опираясь на дорогу, вызывает соответствующий подъем передней оси и центра тяжести автомобиля. Если отпустить рулевое колесо, то передняя часть автомобиля опустится вниз, и передние колеса возвращаются в положение, соответствующее прямолинейному движению. Стабилизирующий момент, действующий на управляемые колеса, с увеличением угла наклона шкворня и веса, приходящегося на переднюю ось, возрастает.

Устойчивость автомобиля зависит от высоты центра тяжести автомобиля , величины расстояния между осями ( базы автомобиля) и колеи.

Автомобильный транспорт, вып. 37, 2015

УДК 629.113.07

ПРО РОЗРАХУНКОВИЙ СПОСІБ ВИЗНАЧЕННЯ ВИСОТИ КООРДИНАТИ ЦЕНТРУ ВАГИ ТИПОВИХ АВТОМОБІЛІВ

Д.М. Леонтьев, ст. наук. співроб., к.т.н.,

Харківський національний автомобільно-дорожній університет

Анотація. Запропоновано метод визначення навантаження на задні колеса автомобіля під час встановлення його під кутом до опорної поверхні у горизонтальній площині. Проведено теоретичне порівняння результатів розрахунку координати центру ваги автомобіля з експериментальними даними.

Ключові слова: маса автомобіля, довжина бази, центр маси, висота підставки.

О РАСЧЕТНОМ СПОСОБЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЫСОТЫ КООРДИНАТЫ ЦЕНТРА ТЯЖЕСТИ ТИПИЧНЫХ АВТОМОБИЛЕЙ

Д.Н. Леонтьев, ст. науч. сотр., к.т.н.,

Харьковский национальный автомобильно-дорожный университет

Аннотация. Предложен метод определения нагрузки на задние колеса автомобиля при установке автомобиля под углом к опорной поверхности в горизонтальной плоскости. Проведено теоретическое сравнение результатов расчета координат центра тяжести автомобилей с экспериментальными данными.

Ключевые слова: масса автомобиля, длина базы, центр тяжести, высота подставки.

ABOUT THE CALCULATED METHOD OF DETERMINING THE COORDINATES OF THE CENTER OF WEIGHT OF TYPICAL VEHICLES

D. Leontiev, Sr. Researcher, Ph. D. (Eng.),

Kharkov National Automobile and Highway University

Key words: vehicle, weight, base, mass, height, coordinate.

Вступ

Під час руху на автомобіль діють зовнішні сили, які в багатьох випадках визначають його безпеку. Їх можна поділити на сили, що рухають автомобіль, і сили опору. Відомо, що на деякі з цих сил впливає розміщення центру ваги транспортного засобу, і особливо розміщення його по висоті, тому що це впливає на стійкість автомобіля, який планується спроектувати.

Як відомо з курсу фізики, сила тяжіння завжди прикладена до центру ваги, який розміщеного в межах автомобіля на якійсь висоті від рівня дороги. Визначення ймовірного місця розташування центру ваги є непростою задачею, яка вирішується за рахунок почер-гового зважування автомобіля під різними кутами несучої частини, тому виникає питання: чи можливо визначити приблизно координату центру ваги, використовуючи тільки розрахункові методи.

Автомобильный транспорт, вып. 37, 2015

Аналіз публікацій

Розташування центру ваги спорядженого автомобіля в більшій мірі залежить від його комплектації та компонувальної схеми, тобто від взаємного розташування двигуна, трансмісії, рами (кузова), кабіни, вантажної платформи, а навантаженого автомобіля — ще й від розміщення та виду вантажу .

Залежно від призначення автомобіля його двигун може бути розміщений відносно рами декількома способами: вздовж або поперек. Також двигун може бути розташований попереду рами, посередині та в задній її частині. При цьому спосіб встановлення двигуна на раму по вертикалі може відрізнятися: так, центр ваги двигуна може бути розміщений над рамою, в межах рами та нижче центру ваги рами в межах розташування підвіски та рушіїв автомобіля .

Кожен сучасний автомобіль має трансмісію, яка за характером передачі крутного моменту може бути механічною, гідрооб’ємною, електричною й комбінованою. Найбільш розповсюдженою є механічна трансмісія, яка передає крутний момент на одну або більше осей. Центр ваги значної кількості елементів трансмісії знаходиться нижче центру ваги рами або кузова автомобіля (винятком є спортивні автомобілі, центр ваги кузова яких знаходиться в межах підвіски та рушіїв) .

Залежно від типу вантажу, що транспортується на автомобілі, та його об’єму, центр ваги автомобіля буде міняти своє положення. За умовою, що вантаж низький, але важкий, він буде сильніше змінювати центр ваги автомобіля, аніж високий і легкий вантаж. Якщо центр ваги вантажу розмістити не в центрі ваги спорядженого автомобіля, то навантаження від вантажу буде розподілено нерівномірно, що призведе до зміщення центру ваги автомобіля .

Аналіз літературних джерел показав, що на розташування центру ваги впливає чимало факторів, які у сукупності визначають параметри керованості та стійкості автомобіля під час його експлуатації.

Мета та постановка завдання

Таким чином, метою цієї роботи є дослідження зміни навантажень на колеса транспортного засобу при нахилі його несучої частини відносно горизонтальної площини опорної поверхні та його вплив на висоту розташування центру ваги автомобіля.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Теорія визначення висоти розташування координати центру ваги автомобіля

В теорії автомобіля координату центру ваги визначають експериментальним методом за допомогою зважування автомобіля.

Рама або кузов автомобіля є елементом, на який закріплюються всі основні агрегати, системи та інше навісне обладнання. Центр ваги рами, як і кузова, знаходиться над центром ваги підвіски та рушіїв (виключенням є тільки рами та кузови спортивних автомобілів) .

Зазвичай для визначення координати центру ваги автомобіля в літературі наводиться така формула:

L-Кв -G2)

———— + r

Ga — tan (a)

(1)

Кабіна як частина структури автомобіля теж має свій центр ваги та може розміщатися як над рівнем рами, так і в її межах, змінюючи центр ваги всього автомобіля. В легкових автомобілях кабіни як такої немає, функції кабіни виконує кузов, що дозволяє знизити центр ваги і підвищити їх стійкість за більш високих швидкостей руху .

Наявність вантажної платформи в комплектації теж вносить свої корективи в положення центру ваги автомобіля. Так, розташування вантажної платформи в задній частині автомобіля переміщує центр ваги ближче до задніх коліс, а в передній — до передніх .

де hg — висота розташування центру ваги автомобіля від опорної поверхні, м; L — довжина бази автомобіля, м; Ga — повна вага автомобіля, м; гст — статичний радіус колеса автомобіля, м; a — кут нахилу автомобіля до горизонтальної площі, град; G2 — навантаження на задні колеса автомобіль при горизонтальному положенні, Н; G^ — навантаження на задні колеса автомобіль у нахиленому стані відносно горизонтальної площини, Н.

Формула (1) може бути записана і в іншому вигляді:

Автомобильный транспорт, вып. 37, 2015

h =

■\Jl2 -(h — rCT )2

^2зв — ^2

•( h — rCT )

+ r0T, (2)

де hi — висота підставки, м.

При визначенні координати центру ваги за залежностями (1) або (2) необхідно знати навантаження на вісь, що зважується (G’2зв), під час встановлення автомобіля під кутом відносно горизонтальної площини. Тому постає питання, чи можна отримати значення цієї ваги, не зважуючи автомобіль під кутом відносно горизонтальної площини, лише за рахунок розрахункових методів.

с2розр = B • G2 і2 — cos A + r^tan (а)

де а — відстань від проекції центру ваги транспортного засобу до передньої його осі, м; В — коефіцієнт, який враховує ступінь зниження середнього значення розташування крайніх верхніх частин елементів транспортного засобу по відношенню до підвіски автомобіля.

Коефіцієнт В становить:

— для швидкісних автомобілів В=0,93;

— для легкових автомобілів та автобусів В=1;

— для вантажних автомобілів В=1,01.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Точної аналітичної залежності мабуть не існує, але якщо взяти до уваги деякі припущення, можна записати емпіричну залежність. Така залежність повинна відображати характер зміни навантаження на осі автомобіля при його нахилі відносно горизонтальної площини.

В роботі як припущення взято вираз (3), який отримано на основі аналізу експериментальних даних, наведених в табл. 1. Вираз (3) характеризує зміну навантаження на задні колеса (N2) автомобіля в момент початку його руху з місця на ухилі дороги (а)

N2 = G2C0S A, (3)

де А — коефіцієнт, який залежить від геометричних параметрів транспортного засобу.

Коефіцієнт А можна визначити за емпіричною залежністю

ґ л

A =

1 — cos

(4)

де H — середнє значення розташування крайніх верхніх частин елементів транспортного засобу (за відсутніх даних про розташування крайніх верхніх частин елементів транспортного засобу можна взяти значення H рівним висоті транспортного засобу).

Взявши припущення (3) та (4) та склавши рівняння моментів відносно переднього колеса автомобіля з використанням залежності (1), отримаємо залежність виду

Отримана залежність дозволяє розрахувати центр ваги автомобіля, не вдаючись до зважування осей транспортного засобу при нахилі автомобіля відносно опорної поверхні.

Для того щоб довести працездатність методу знаходження центру ваги за допомогою формули (5), було проведено стендові дослідження на макетних зразках у лабораторії кафедри автомобілів ХНАДУ та натурні дослідження на автомобілях лабораторії швидкісних автомобілів (ЛІІІА) ХНАДУ.

Також на основі аналізу науково-технічної літератури були співставлені розрахункові дані, отримані за допомогою залежності (5), зі значеннями координати центру ваги, наведені в літературі для окремих автомобілів.

Методика проведення експериментального дослідження

На стенді з вагами було встановлено два різних макетних зразки автомобіля (вантажний автомобіль вагою 60 кг та легковий автомобіль вагою 0,44 кг), було визначено навантаження на осі цих транспортних засобів і всі їх геометричні параметри. Після чого передні осі автомобілів були по черзі встановлені на підставки висотою h1 і зафіксовані навантаження на задні осі в нахиленому стані автомобіля відносно горизонтальної площини (згідно схеми, наведеної на рис. 1).

Макет вантажного автомобіля був також зважений в завантаженому стані. Координату центру ваги макетних автомобілів було розраховано за залежністю (1). Результати розрахунків за залежністю (2) не відрізняються від результатів, отриманих за залежністю (1).

Автомобильный транспорт, вып. 37, 2015

Таблиця 1 Результати експериментальних та теоретичних досліджень

№ Марка автомобіля Ga, Н G2, Н L а H r ст ^зам град

спор. 1 заван. спор. заван. спор. 1 заван.

Розрахунки за даними, які наведені в науково-технічній літе ратурі та довіднику НИИАТ

1 ЗАЗ-968А 8240 11380 4905 5788 2,16 1,286 1,099 1,425 0,317 —

2 ВАЗ-2101 9369 13293 7259 7259 2,42 1,878 1,324 1,440 0,28 —

3 ВАЗ-210З 10104 14028 4650 7593 2,42 1,116 1,312 1,440 0,28 —

4 Москвич 2137 10742 14666 4758 7603 2,4 1,063 1,244 1,440 0,28 —

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

5 Москвич -412ИЭ 10251 14175 4807 7652 2,42 1,137 1,308 1,400 0,28 —

6 ГАЗ-24 Волга 13930 17854 6524 9320 2,8 1,311 1,462 1,490 0,33 —

7 ГАЗ-13 20601 12802 9516 13293 3,25 1,501 3,375 1,620 0,37 —

8 ЗИЛ-114 30264 35414 15451 18884 3,88 1,981 2,069 1,500 0,35 —

9 УАЗ-469 16187 24035 7456 14028 2,38 1,096 1,389 2,050 0,36 —

10 УАЗ-452В 18345 26389 8240 13538 2,3 1,033 1,180 2,090 0,36 —

11 МАЗ-5335 65972 146660 32373 98100 3,55 1,742 2,375 2,900 0,55 —

12 МАЗ-53352 73085 156960 31883 98100 2,65 1,154 1,653 2,520 0,55 —

13 УРАЛ-375 Д 76518 127775 41104 90497 3,53 1,894 2,497 2,715 0,58 —

14 УРАЛ-377 70877 146660 37867 107910 3,53 1,883 2,594 2,680 0,58 —

15 МАЗ-500 А 64746 145433 31883 98100 3,3 1,625 2,226 2,925 0,52 —

16 ЗАЗ -968М 7848 11772 4905 7259 2,19 1,369 1,351 1,093 0,21 —

17 ВАЗ -2106 10153 14077 4709 7632 2,42 1,124 1,314 1,440 0,21 —

18 Москвич -412ИЭ 9810 13734 4513 7554 2,4 1,104 1,320 1,500 0,21 —

19 ГАЗ -24-10 13734 17560 6426 9172 2,8 1,310 1,463 1,476 0,21 —

20 ГАЗ -24-12 15107 19777 7995 10948 2,8 1,482 1,550 1,476 0,21 —

21 ГАЗ -53-12 31392 77009 17315 58615 3,7 2,041 2,816 2,220 0,4 —

22 ГАЗ -3307 31392 77009 17315 58615 3,77 2,079 2,870 2,350 0,4 —

23 ГАЗ -66-11 33746 56604 12900 29970 3,3 1,261 1,747 2,490 0,4 —

24 ЛуАЗ -1302 9516 13440 3630 6573 1,8 0,687 0,880 1,115 0,21 —

25 УАЗ -31512 16481 21092 7456 12066 2,38 1,077 1,362 1,990 0,36 —

26 УАЗ -3151 17266 24329 8044 14323 2,38 1,109 1,401 2,050 0,38 —

27 ЗИЛ -341410 40957 102024 21288 77401 3,6 1,871 2,731 2,400 0,5 —

28 ЗИЛ -433100 53955 115022 24525 78480 4,5 2,045 3,070 2,480 0,5 —

29 ЗИЛ -133ГЯ 74654 174961 42379 131209 5,31 3,014 3,982 2,405 0,5 —

30 ЗИЛ -157КД 49541 80442 28057 56211 4,23 2,393 2,952 2,360 0,45 —

31 ЗИЛ -131Н 60184 99915 33207 69896 3,98 2,193 2,781 2,510 0,5 —

32 КАЗ -4540 64844 120271 22367 60233 3,4 1,173 1,703 2,990 0,5 —

Розрахунки за даними, наданими заводом УАЗ

33 3160 19718 24819 10055 14126 2,4 1,224 1,366 1,195 0,36 —

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

34 3163 20895 25997 9614 14077 2,76 1,270 1,495 1,190 0,36 —

35 315195 (st) 16481 23054 7456 13587 2,38 1,077 1,403 1,190 0,36 —

36 315195 (ht) 17952 24525 8240 14715 2,38 1,092 1,428 1,190 0,36 —

37 31512(st) 16481 23054 7456 13587 2,38 1,077 1,403 2,050 0,36 —

38 31512(ht) 17952 24525 8240 14715 2,38 1,092 1,428 2,050 0,36 —

39 3151 (st) 17266 24329 8044 14323 2,38 1,109 1,401 2,050 0,38 —

40 3151 (ht) 18737 25800 8829 15451 2,38 1,121 1,425 2,050 0,38 —

41 3153 18443 25506 8927 14911 2,76 1,336 1,614 2,025 0,36 —

42 3159 20405 27468 9712 15598 2,76 1,314 1,567 2,100 0,38 —

43 2206 18982 27272 8142 14225 2,3 0,987 1,200 2,064 0,36 —

44 3962 18688 24525 7750 12341 2,3 0,954 1,157 2,100 0,36 —

45 3741 17658 26683 7063 14028 2,3 0,920 1,209 2,100 0,36 —

46 3303 16971 25997 6377 14028 2,3 0,864 1,241 2,355 0,36 —

47 3909 18639 27664 7456 14126 2,3 0,920 1,174 2,100 0,36 —

48 33094 19424 29921 7554 15990 2,55 0,992 1,363 2,400 0,36 —

49 39095 19228 29921 6867 15990 2,55 0,911 1,363 2,400 0,36 —

50 33036 17952 29921 6475 15990 2,55 0,920 1,363 2,355 0,36 —

51 2360 19914 26978 9123 15304 3 1,374 1,702 1,970 0,36 —

52 2363 21288 28351 9859 16137 3 1,389 1,708 2,000 0,36 —

Розрахунки за даними, отриманими у стендових умовах (з урахуванням звітів)

53 КамАЗ 5511 9050 22200 5200 16700 3,5 2,011 2,633 2,708 0,48 —

54 Модель формули 0,44 — 0,26 — 0,17 0,100 — 0,100 0,03 15,15

55 Модель вантажівки завантажена вздовж 60,40 86,15 21,90 43,06 0,44 0,160 0,220 0,490 0,092 15,15

56 Модель вантажівки завантажена у поперек 39,1 0,200 0,610 0,092 15,15

Розрахунки за даними, отриманими у стендових умовах (швидкісні автомобілі ХНАДУ)

57 ХАДІ 31 5052 5572 3178 3375 2,58 1,623 1,563 0,900 0,29 20,42

58 ХАДІ 33 5121 5925 3218 3541 2,55 1,600 1,522 0,860 0,29 20,69

59 ЕСТОНІЯ 25 4866 5670 3100 3424 2,6 1,656 1,570 0,880 0,29 20,25

60 ЕСТОНІЯ 21 4699 5297 2914 3080 2,38 1,473 1,381 0,780 0,29 22,27

Автомобильный транспорт, вып. 37, 2015

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Закінчення табл. 1

№ aзад, град G 2зв G 2розр h ‘ lg спор h flgзаван

спор. заван. спор. заван. при G ‘2зв при G 2розр А, % при G ‘2зв при G 2розр А, %

Розрахунки за даними, наведеними у науково технічній літературі та довіднику НИИАТ

1 15 — — 5357,0 6386,4 0,556 0,759 26,8 0,564 0,741 23,9

2 15 — — 7693,1 7812,3 0,562 0,694 19,0 — 0,651 —

3 15 — — 5061,4 8187,5 0,560 0,651 14,0 0,581 0,666 12,8

4 15 — — 5197,0 8225,6 0,601 0,649 7,4 0,617 0,663 7,0

5 15 — — 5220,1 8242,6 0,562 0,648 13,2 0,596 0,660 9,7

6 15 — — 7074,0 10040,3 0,552 0,747 26,1 0,62 0,756 18,0

7 15 — — 10269,7 13865,1 0,550 0,809 32,0 0,56 0,907 38,3

8 15 — — 16321,1 19910,3 0,621 0,763 18,7 0,628 0,767 18,1

9 15 — — 8481,2 15695,0 — 1,371 — 0,769 1,411 45,5

10 15 — — 9470,5 15399,7 0,705 0,940 25,0 0,83 0,970 14,4

11 15 — — 36519,1 108441,2 — 1,386 — — 1,487 —

12 15 — — 37921,3 112876,3 — 1,369 — — 1,482 —

13 15 — — 46036,5 99553,9 1,270 1,431 11,3 1,5 1,515 1,0

14 15 — — 42385,3 118335,6 1,415 1,422 0,5 1,81 1,518 16,1

15 15 — — 36280,6 109353,0 1,050 1,359 22,7 1,45 1,475 1,7

16 15 — — 5175,9 7664,3 0,574 0,492 14,3 0,572 0,491 14,1

17 15 — — 5041,1 8115,5 0,536 0,506 5,6 0,556 0,521 6,4

18 15 — — 4846,5 8049,6 0,538 0,515 4,3 0,561 0,533 4,9

19 15 — — 6803,0 9670,1 0,540 0,497 7,9 0,554 0,506 8,6

20 15 — — 8425,0 11518,3 0,562 0,507 9,7 0,568 0,511 10,0

21 15 — — 18587,2 62074,9 1,033 0,960 7,1 1,121 1,020 9,0

22 15 — — 18603,4 62145,4 1,041 0,978 6,1 1,133 1,045 7,8

23 15 — — 14457,3 32879,2 0,973 0,968 0,5 1,039 1,033 0,6

24 15 — — 4009,0 7141,1 0,525 0,478 9,0 0,555 0,494 11,0

25 15 — — 8462,0 13468,8 0,881 0,902 2,4 0,924 0,951 2,8

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

26 15 — — 9164,1 16045,8 0,921 0,951 3,2 0,966 1,004 3,8

27 15 — — 23381,2 83267,5 1,249 1,187 5,0 1,363 1,273 6,6

28 15 — — 26557,2 83267,3 1,223 1,133 7,4 1,335 1,199 10,2

29 15 — — 44762,1 137169,2 1,275 1,133 11,2 1,363 1,175 13,8

30 15 — — 29975,3 59517,3 1,162 1,062 8,6 1,222 1,099 10,1

31 15 — — 36018,2 74911,7 1,272 1,193 6,2 1,345 1,245 7,5

32 15 — — 26061,6 68041,7 1,188 1,223 2,9 1,273 1,324 3,8

Розрахунки за даними, наданими заводом УАЗ

33 15 — — 10989,1 15322,5 0,780 0,784 0,5 0,885 0,792 10,5

34 15 — — 10448,5 15138,9 0,795 0,771 3,0 0,915 0,781 14,7

35 15 — — 8229,2 14713,8 0,755 0,777 2,8 0,85 0,794 6,6

36 15 — — 9084,8 15917,6 0,770 0,778 1,0 0,87 0,796 8,6

37 15 — — 8485,9 15181,5 0,755 0,915 17,5 0,85 0,974 12,8

38 15 — — 9368,5 16424,1 0,770 0,918 16,1 0,87 0,979 11,1

39 15 — — 9164,1 16045,8 0,810 0,951 14,8 0,895 1,004 10,9

40 15 — — 10049,1 17290,9 0,830 0,953 12,9 0,925 1,008 8,3

41 15 — — 9870,5 16301,7 0,785 0,887 11,5 0,895 0,922 2,9

42 15 — — 10808,8 17166,4 0,830 0,929 10,6 0,925 0,963 4,0

43 15 — — 9372,8 16127,1 0,860 0,916 6,2 1,01 0,959 5,1

44 15 — — 8963,5 14054,1 0,850 0,917 7,4 0,96 0,960 0,0

45 15 — — 8195,6 15925,5 0,810 0,910 11,0 0,88 0,970 9,3

46 15 — — 7543,3 16119,6 0,830 0,950 12,6 0,95 1,051 9,6

47 15 — — 8650,9 16070,2 0,830 0,910 8,8 0,92 0,963 4,5

48 15 — — 8736,9 18071,3 0,810 0,940 13,8 0,94 1,022 8,0

49 15 — — 8002,0 18071,3 0,810 0,922 12,1 0,94 1,022 8,0

50 15 — — 7522,2 18032,1 0,810 0,915 11,5 0,94 1,009 6,9

51 15 — — 9999,1 16566,1 0,820 0,852 3,8 0,94 0,884 6,0

52 15 — — 10807,2 17480,6 0,795 0,859 7,4 0,915 0,890 2,7

Розрахунки за даними, отриманими у стендових умовах (з урахуванням звітів)

53 15 — — 5729,7 18693,3 0,960 1,244 22,9 1,900 1,653 13,0

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

54 15,15 0,26 — 0,29 — 0,060 0,068 11,2 — — —

55 15,15 27,64 52,16 27,22 51,68 0,246 0,235 4,6 0,264 0,255 3,5

56 15,15 49,46 49,14 0,287 0,281 2,1

Розрахунки за даними, от риманими у стендових умовах (швидкісні автомобілі ХНАДУ)

57 20,42 3188,3 3384,5 3196,6 3401,9 0,298 0,310 3,7 0,297 0,319 6,8

58 20,69 3256,9 3600,3 3242,5 3580,1 0,337 0,318 5,7 0,352 0,329 6,5

59 20,25 3129,4 3492,4 3111,0 3447,0 0,328 0,301 8,1 0,37 0,314 15,2

60 22,27 2972,4 3168,6 2975,4 3160,8 0,358 0,361 1,0 0,382 0,373 2,3

Автомобильный транспорт, вып. 37, 2015

Рис. 1. Схема зважування автомобіля під кутом відносно горизонтальної площини

Працівниками ЛША ХНАДУ Савченком Є.Л. та Чернишовим О.О. були виконані зважування швидкісних автомобілів ХАДІ-31, ХАДІ-33, ЕСТОНІЯ-25, ЕСТОНІЯ-21. Особливістю конструкцій швидкісних автомобілів є те, що центр їх ваги розташовано в межах підвіски автомобіля. При зважуванні автомобілів визначалася вага, яка припадає на ліві та праві колеса однієї осі швидкісного автомобіля, розробленого в ЛША ХНАДУ.

Результати розрахунків та експериментальних досліджень зведені до табл. 1 для зручності проведення аналізу використання залежності (5) задля визначення зміни ваги розрахунковим методом. Під час розрахунків припущення, що середнє значення розташування крайніх верхніх частин елементів транспортного засобу дорівнює максимальній висоті транспортного засобу.

У табл. 1 прийнято такі позначення: азам -кут, який був реально заміряний на стенді; азад — кут, який задавався при розрахунках; G 2розр — навантаження на задні колеса автомобіль в нахиленому стані відносно горизонтальної площини (отримане розрахунковим методом за формулою (5)); hg спор — висота розташування центру ваги автомобіля в спорядженому стані; hg заван — висота розташування центру ваги автомобіля в завантаженому стані; Д — різниця у відсотках між розрахованим значенням висоти розташування центру ваги та його значенням наведеним в науково технічній літературі, або визначеним в наслідок стендових досліджень.

Аналізуючи результати розрахунку, наведені в табл. 1, можна побачити, що при розрахунку ваги, яка діє на задню вісь автомобіля похибка розрахунку координати центру ваги у порівнянні з реальним його значенням не перевищує в середньому 10 % для спорядже-

них автомобілів та 9 % для завантажених. Причому менша похибка розрахунків спостерігається в даних, які розраховані для автомобілів координати центра ваги яких надані заводом виробником УАЗ (8 % у спорядженому стані автомобілів, 3% у завантаженому) та отриманих у ХНАДУ в стендових умовах (5 % у спорядженому стані автомобілів, 7 % — у завантаженому стані).

Більша похибка розрахунків виникла при порівнянні з даними координати центру ваги автомобілів, наведеними в науково-технічній літературі . Середня похибка розрахунків склала 12 % у спорядженому стані та 11 % у завантаженому стані автомобілів.

При порівнянні результатів розрахунку за формулою (5) та результатів виміру ваги автомобілів у стендових умовах середня похибка розрахунків не перевищує 3 % для спорядженого автомобіля та 4 % — для завантаженого.

Висновки

Аналіз результатів використання залежності (5) показав:

— використання залежності (5) з похибкою до 5 % дозволяє визначити зміну навантаження на задні колеса автомобіля при його нахилі відносно горизонтальної площини;

— похибка розрахунків може коливатися в межах 3 %, що обумовлено наступними припущеннями: 1) радіус колеса є постійною величиною при нахилі автомобіля відносно горизонтальної площини; 2) підвіска автомобіля жорстко зафіксована, що не дає змоги мосту автомобіля переміщатися відносно рами;

— використання залежності (5) при розрахунках висоти розташування координати центру ваги за формулою (1) збільшує похибку розрахунку в два рази.

Аналіз результатів розрахунків та значень координати центру ваги реальних автомобілів показав:

— розрахунок координати центру ваги автомобілів ЛША ХНАДУ виконано із середньою похибкою 5 % у спорядженому стані автомобіля та 7 % — у завантаженому стані;

Автомобильный транспорт, вып. 37, 2015

— розрахунок координати центру ваги автомобілів, що були наданні заводом виробником УАЗ, виконано із середньою похибкою 8 % у спорядженому стані автомобілів та 3 % -у завантаженому стані;

— розрахунок координати центру ваги макетних зразків автомобілів виконано із середньою похибкою 3 % для споряджених автомобілів та 4 % — для завантажених;

— розрахунок координати центру ваги автомобілів, які було взято з науково-технічної літератури , виконано із середньою похибкою 12 % у спорядженому стані автомобілів та 11 % — у завантаженому.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Зростання середнього показника похибки спостерігається в розрахунках висоти координати центру ваги автомобілів, взятих з науково-технічної літератури; розрахунок висоти координати центра ваги автомобілів, реально зважених, мають найменшу похибку розрахунку.

Література

2. Расположение центра тяжести автомобиля и его влияние на устойчивость. Режим доступа: http://avtookav.ru/phvsics/ tsentr-tvazhesti-avtomobilva.

4. Боровский Б.Е. Безопасность движения автомобильного транспорта / Б.Е. Боровский. — Л.: Лениздат, 1984. — 304 с.

5. Шасси автомобиля: Типы приводов / под ред. Й. Раймпеля; Пер. с нем. В.И. Губы. — М.: Машиностроение, 1989. — 232 с.

6. Краткий автомобильный справочник / А.Н. Понизовскин, Ю.М. Власков, М.Б. Ляликов и др. — М. АО «ТРАНС-КОСЛ ТИНГ», НИИАТ, 1994. -779 с.

7. Краткий автомобильный справочник. -10-е изд., перераб. и доп. — М.: Транспорт, 1985. — 220 с.

8. Краткий автомобильный справочник. -9-е изд., перераб. и доп. — М.: Транспорт, 1982. — 464 с.

1. Tur E.Ja., Serebrjakov K.B., Zholobov L.A.

Ustrojstvo avtomobilja: uchebnik dlja

uchashhihsja avtotransportnyh tehnikumov , Moscow, Mashinostroenie Publ., 1990, 352 p.

РОСТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра Технической эксплуатации и сервиса автомобилей и оборудования

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ

ЗАПИСКА

К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «АВТОМОБИЛИ»

7 семестр

Выполнил студент группы АТ-402

Антонов Ю.А.

Руководитель проекта: доц. Рыжков С.В.

Ростов на Дону 2009

Задание на курсовой проект

Согласно заданному варианту в курсовом проекте выполнен анализ эксплуатационных свойств легкового переднеприводного автомобиля с колесной формулой 4х2, рассчитаны показатели устойчивости, управляемости, тормозной динамичности, плавности хода, проходимости. В табл.1 приведены исходные данные к курсовому проекту, на листе 2 пояснительной записки представлена габаритная схема исследуемого автомобиля, а на листе 3 – схема сил, действующих на автомобиль при движении.

Таблица 1

Наименование параметра

Ед. изм.

Значение

База, L

мм

Колея, В

мм

Длина Lо

мм

Ширина, С

мм

Высота, Н

мм

Передний свес, L1

мм

Угол переднего свеса

град

Угол заднего свеса

град

Дорожный просвет, h

мм

Радиус поворота, R

мм

Собственная масса Gо

кг

В т.ч. на переднюю ось G1

кг

Полная масса Gа

кг

В т.ч. на переднюю ось Gа1

кг

Максимальная скорость, Vа

км/час

Для расчетов показателей устойчивости необходимо определить координаты центра тяжести для порожнего и груженого автомобиля.

Для порожнего автомобиля:

нагрузка на заднюю ось

координаты центра тяжести

Высоту центра тяжести принимаем на основании визуального анализа габаритной схемы автомобиля:

Для груженого автомобиля:

нагрузка на заднюю ось

координаты центра тяжести

Высоту центра тяжести принимаем на основании визуального анализа габаритной схемы автомобиля с учетом размещения пассажиров в салоне и груза в багажнике:

Наименьшая нагрузка на шину 340/2 = 170 кг соответствует заднему колесу порожнего автомобиля.

Наибольшая нагрузка на шину 665/2 = 332,5 кг соответствует переднему колесу груженого автомобиля.

В груженом состоянии центр тяжести автомобиля расположен в середине его базы, в порожнем состоянии центр тяжести смещен от центра базы вперед, что объясняется передним расположением силового агрегата и трансмиссии.

В качестве прототипа исследуемого автомобиля можно принять автомобиль ВАЗ-2109

Анализ устойчивости автомобиля

Устойчивость — это свойство автомобиля противостоять опрокидыванию или скольжению. В зависимости от направления опрокидывания и скольжения различают поперечную и продольную устойчивость. Продольное опрокидывание и скольжение имеют очень малую вероятность, поэтому, когда говорят об устойчивости, обычно имеют в виду поперечную устойчивость. Потеря продольной устойчивости в виде скольжения может происходить при движении по дороге с большим уклоном и низким коэффициентом сцепления, вероятность продольного опрокидывания незначительна и может быть либо следствием неправильного размещения груза, либо следствием наезда на пороговое препятствие.

Существуют следующие показатели поперечной устойчивости

  1. Критическая скорость по условию заноса (Vз) — максимальная скорость движения автомобиля по окружности, соответствующая началу его заноса.

  2. Критическая скорость по условию опрокидывания (Vо) — максимальная скорость движения автомобиля по окружности, соответствующая началу его опрокидывания.

  3. Максимальный угол косогора по условию заноса (скольжения) з — угол поперечного уклона дороги, при котором начинается скольжение автомобиля.

  4. Максимальный угол косогора по условию опрокидывания о — угол поперечного уклона дороги, при котором начинается опрокидывание автомобиля.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *