5 Функциональный и прочностной расчет дискового тормоза 5.1 Расчет максимально возможного тормозного момента Прежде чем проектировать тормоза мобильных машин необходимо знать величину максимально возможного тормозного момента, который может быть реализован в определенных условиях эксплуатации машины и уже потом, с учетом найденной величины максимально возможного реализуемого момента, приступить к проектированию тормозов.
Из рассмотрения сил, действующих на мобильную машину при установившемся торможении на горизонтальном участке дороги (рисунок 5.1), определяем максимальные моменты трения переднего и заднего тормозов проектируемой машины, исходя из условия полного использования сцепления шин с дорогой:
(5.1)
(5.2)
где М1, М2 – максимально возможные моменты трения передних и задних тормозов в случае одновременного торможения всеми колесами автомобиля;
φ – коэффициент сцепления шин с дорогой, φ = 0,8;
r – радиус качения колеса, r= 0,325 м ;
m – масса автомобиля, m = 1950 кг;
а = 1,7 м, h = 0,6- координаты центра масс автомобиля;
L – база автомобиля, L = 2,8 м;
n2, n2 – число колес с тормозами, соответственно, на передней и задней осях автомобиля.
т – масса машины; g – ускорение свободного падения; a,b,h – координаты центра масс машины; L – база мобильной машины
Рисунок 5.1 – Силы, действующие на мобильную машину при торможении на горизонтальном участке дороги.
Тогда произведя расчёт получим:
Так как тормозной момент передних тормозов больше чем задних то дальнейший расчёт будем производить используя М1. 5.2 Расчет основных параметров дискового тормоза Для определения основных геометрических параметров воспользуемся формулой для расчета величины тормозного момента:
(5.3) где N – сила прижимающая накладку к диску;
– коэффициент трения;
– средний радиус трения (принимаем из прототипа ). Следовательно:
(5.4)
Максимальное удельное давление равно:
, (5.5) где – внутренний радиус поверхности трения диска;
– наружный радиус поверхности трения диска;
– центральный угол кольцевого сегмента (накладки).
.
Среднее удельное давление определяется как
; (5.6)
N – сила прижимающая накладку к диску; – средний радиус трения; – внутренний радиус поверхности трения диска; – наружный радиус поверхности трения диска; – центральный угол кольцевого сегмента (накладки) Рисунок 5.2 – Расчетная схема дискового тормоза
5.3 Прочностной расчёт элементов дискового тормоза Наиболее сложно и тяжело нагруженными деталями дискового тормоза являются диск и скоба.
В общем случае скоба дискового тормоза приводится к расчетной схеме бруса с участком, очерченным по дуге окружности, концы которой переходят в прямолинейные участки, к которым приложена распирающая сила Р (рисунок 5.3). Максимальное значение изгибающего момента
; (5.7)
где – распирающая сила;
– плечо приложения силы на прямолинейном участке (принимаем равным м);
– радиус дуги окружности (принимаем равным м).
– распирающая сила; – плечо приложения силы ; – радиус дуги окружности; – текущее значение длинны прямолинейного участка; – текущее значение угла дуги окружности Рисунок 5.3 – Расчётная схема скобы Изгибающий момент, действующий в сечении скобы:
(5.8) Из данного выражения видно, что максимальный момент в сечении скобы будет развиваться при , так как . Следовательно опасным сечением скобы будет сечение при . Напряжение в сечении скобы:
(5.9) где W = 0,00000628 м3 – момент сопротивления сечения скобы.
Перемещение концов скобы (её раскрытие) под действием рассматриваемых сил найдём по формуле: (5.10) где – жесткость сечения скобы на изгиб
5.4 Температурный расчет дискового тормоза При торможении выделяется теплота, которая нагревает тормозной диск и накладки. Чем выше температура накладки при торможении, тем больше её изнашиваемость.
Нагрев тормозного диска за одно торможение определяется по следующей формуле:
, (5.10) где – масса автомобиля, приходящаяся на тормозящее колесо; – масса тормозного диск; – удельная теплоёмкость стали.
6 Техническая характеристика автомобиля Таблица 7.1 – Техническая характеристика автомобиля
Параметр
| Значение
| Полная масса автомобиля, кг
| 2800
| Высота автомобиля, м
| 1,743
| Колея передних колес, м
| 1,989
| Номинальная мощность двигателя, кВт
| 117
| Угловая скорость коленчатого вала при максимальной мощности, рад/с
| 314
| Максимальный крутящий момент, Нм
| 250
| Угловая скорость коленчатого вала при максимальном моменте, рад/с
| 3000
| Рабочий объем цилиндров двигателя, см3
| 2134
| Колесная формула
| 4 2
| Размер шин
| 185/75 R16
| Передаточные числа коробки передач:
я передача я передача я передача я передача я передача я передача
|
4,76
3,49
2,55
1,86
1,36
1
| Время разгона до 100км/ч, с
| 24,2
| Передаточное число главной передачи
| 2,78
| Максимальная скорость движения автомобиля, км/ч
| 120
| Контрольный расход топлива при 100 км/ч, л/100 км
| 10,7
|
Заключение В курсовом проекте были рассчитаны основные параметры для дизельного двигателя и трансмиссии автомобиля второго класса, второго вида с максимальной скоростью 120 км/ч. Все данные для расчета выбраны из прототипа рассчитываемого автомобиля и дополнительной литературы. В качестве прототипа к проектируемому автомобилю выбрали автомобиль ГАЗ-2752. В данном курсовом проекте был произведен проектировочно-тяговый расчет автомобиля, проверочно-тяговый расчет автомобиля, топливно-экономический расчет автомобиля.
В проектировочно-тяговом расчете были рассчитаны номинальная мощность двигателя, максимальный крутящий момент и передаточные числа трансмиссии.
В проверочно-тяговом расчете были рассчитаны кинематические скорости автомобиля по передачам, тяговая характеристика автомобиля, динамическая характеристика автомобиля и характеристики разгона автомобиля.
В топливно-экономическом расчете были рассчитаны баланс и степень использования мощности и расход топлива.
В индивидуальном задании был разработан седельно-сцепной механизм. Для этого механизма был произведен функциональный и прочностной расчет.
Все основные параметры проектируемого автомобиля предоставлены в таблице 6.1.
В графической части предоставлены график тягово-динамического и топливно-экономического расчета, а также сборочный чертеж седельно-сцепного механизма и рабочие чертежи его деталей.
Список литературы 1 Роговцев, В. Л., Устройство и эксплуатация транспортных средств. – Москва: Транспорт, 2000. – 430 с.
2 Михайловский Е.В., К.Б.Серебряков, Е.Я.Тур. Устройство автомобиля. – 5-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1995. – 352 с., ил.
3 Методические указания к выполнению курсового проекта для студентов специальностей 1-37 01 07 «Автосервис». Автомобили. – Могилев: ГУ ВПО «Белорусско-Российский Университет», 2015 – 42 с.
4 Кузнецов, Е.С., Управление технической эксплуатацией автомобилей. - Минск.: Транспорт, 1990. -272 с.
Приложение А
| ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
|
|
|
|
|
| Посадочный диаметр обода, мм
|
|
|
| d =
| 684
| Высота профиля шины, мм
|
|
|
|
| h =
| 139
| Коэффициент деформации шины
|
|
|
| l =
| 0,945
| Колея передних колес, м
|
|
|
|
| B =
| 1,989
| Высота автомобиля, м
|
|
|
|
| H =
| 1,743
| Полная масса автомобиля, кг
|
|
|
|
| M =
| 2800
| Полная масса на приводную ось, кг
|
|
|
| M1 =
| 1600
| Коэффициент перераспределения реакции
|
|
|
| mi =
| 1,3
| Максимальная эффективная мощность двигателя, кВт
|
| Nmax =
| 117,07542
| Максм.коэффициент дорожного сопротивления, преодол.автомобилем
|
| Ѱmax =
| 0,4
| Максимальный коэффициент сцепления колес с дорогой
|
| fmax =
| 0,8
| Минимальная устойчивая скорость, м/с
|
|
|
| Vmin =
| 1,4
| Угловая скорость вращения коленчатого вала, соотв. Nmax, рад/с
|
| Wn =
| 314
| КПД трансмиссии
|
|
|
|
|
| KPD =
| 0,9
| Коэффициент сопротивления воздуха
|
|
|
| Kv =
| 0,678
| Коэффициент дорожного сопротивления при максим.скорости
|
| Psiv =
| 0,02
| Значение для расчета коэфф.учета вращающихся масс
|
| sig1 =
| 0,03
| Значение для расчета коэфф.учета вращающихся масс
|
| sig2 =
| 0,04
| Число передач
|
|
|
|
|
| n =
| 6
| Тип двигателя 5 - дизель, 6 - карбюратор
|
|
|
|
| 5
| Коэффициенты, зависящие от типа и конструкции двигателя
|
|
|
| а =
| 0,53
| b =
| 1,56
| c =
| 1,09
|
|
|
| РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА ТЯГОВО-ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК АВТОМОБИЛЯ
|
| Номинальный радиус колеса, м
| r n =
| 0,481
|
|
|
| Радиус качения колеса, м
|
| rk =
| 0,454545
|
|
|
| Площадь лобового сопротивления, кв.м
| F =
| 3,466827
|
|
|
| Максимальная скорость, м/с
|
| Vmax =
| 33,3333
| 120
|
|
| Передаточное число главной передачи
| Uo =
| 4,28181
|
|
|
| Передаточное число первой передачи
| U1 =
| 0,64798
| 0,647983
|
|
|
|
|
|
| U1f =
| 0,96272
|
|
|
|
|
|
|
| U1v =
| 4,76190
|
|
|
| Максимальная касательная сила тяги
| Ртmax
| 20,38
|
|
|
|
| Параметр
| Размерн.
|
| Значение параметров
|
|
|
| We
| рад/с
| 62,80
| 125,60
| 188,40
| 251,20
| 314,00
|
|
| We/Wn
|
| 0,200
| 0,400
| 0,600
| 0,800
| 1,000
|
|
| Ne
| кВт
| 18,695
| 45,875
| 75,415
| 101,191
| 117,075
|
|
| Me
| кН.м
| 0,2977
| 0,3652
| 0,4003
| 0,4028
| 0,3729
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| Передаточное число 1 ступени кор.перед.
| U1прин.=
| 4,76
|
|
|
| Коэффициент учета вращ.масс для 1 пер.
| de1 =
| 1,93703
|
|
|
|
| V1
| м/с
| 1,40
| 2,80
| 4,20
| 5,60
| 7,00
|
|
| Pт1
| кН
| 12,0180
| 14,7455
| 16,1604
| 16,2628
| 15,0526
|
|
| Pт1
| кН
| 12,0180
| 14,7455
| 16,1604
| 16,2628
| 15,0526
|
|
| Рв1
| кН
| 0,00461
| 0,0184
| 0,0415
| 0,0737
| 0,1152
|
|
| Рс1
| кН
| 12,0134
| 14,7271
| 16,1190
| 16,1891
| 14,9374
|
|
| D1
|
| 0,4374
| 0,5362
| 0,5868
| 0,5894
| 0,5438
|
|
| j1
| м/с2
| 2,1137
| 2,6140
| 2,8707
| 2,8836
| 2,6528
|
|
| 1/j1
| с2/м
| 0,4731
| 0,3826
| 0,3484
| 0,3468
| 0,3770
|
| Передаточное число 2 ступени кор.перед.
| U2 =
| 3,49
|
|
|
| Коэффициент учета вращ.масс для 2 пер.
| de2 =
| 1,5159
|
|
|
|
| V2
| м/с
| 1,91
| 3,83
| 5,74
| 7,65
| 9,56
|
|
| Pт2
| кН
| 8,7958
| 10,7920
| 11,8276
| 11,9025
| 11,0168
|
|
| Рв2
| кН
| 0,0086
| 0,0344
| 0,0774
| 0,1376
| 0,2150
|
|
| Рс2
| кН
| 8,7872
| 10,7576
| 11,7502
| 11,7649
| 10,8017
|
|
| D2
|
| 0,3199
| 0,3916
| 0,4278
| 0,4283
| 0,3932
|
|
| j2
| м/с2
| 1,9409
| 2,4051
| 2,6390
| 2,6424
| 2,4155
|
|
| 1/j2
| с2/м
| 0,5152
| 0,4158
| 0,3789
| 0,3784
| 0,4140
|
| Передаточное число 3 ступени кор.перед.
| U3 =
| 2,55
|
|
|
| Коэффициент учета вращ.масс для 3 пер.
| de3 =
| 1,2903
|
|
|
|
| V3
| м/с
| 2,61
| 5,23
| 7,84
| 10,45
| 13,07
|
|
| Pт3
| кН
| 6,4375
| 7,8985
| 8,6565
| 8,7113
| 8,0630
|
|
| Рв3
| кН
| 0,0161
| 0,0642
| 0,1445
| 0,2569
| 0,4014
|
|
| Рс3
| кН
| 6,4215
| 7,8343
| 8,5120
| 8,4544
| 7,6616
|
|
| D3
|
| 0,2338
| 0,2852
| 0,3099
| 0,3078
| 0,2789
|
|
| j3
| м/с2
| 1,6254
| 2,0165
| 2,2041
| 2,1881
| 1,9687
|
|
| 1/j3
| с2/м
| 0,6152
| 0,4959
| 0,4537
| 0,4570
| 0,5080
|
| Передаточное число 4 ступени кор.перед.
| U4 =
| 1,8668623
|
|
|
| Коэффициент учета вращ.масс для 4 пер.
| de4 =
| 1,1694
|
|
|
|
| V4
| м/с
| 3,57
| 7,14
| 10,71
| 14,28
| 17,86
|
|
| Pт4
| кН
| 4,7115
| 5,7808
| 6,3355
| 6,3757
| 5,9012
|
|
| Рв4
| кН
| 0,0300
| 0,1199
| 0,2698
| 0,4796
| 0,7494
|
|
| Рс4
| кН
| 4,6816
| 5,6609
| 6,0658
| 5,8961
| 5,1519
|
|
| D4
|
| 0,1704
| 0,2061
| 0,2208
| 0,2147
| 0,1876
|
|
| j4
| м/с2
| 1,2620
| 1,5611
| 1,6847
| 1,6329
| 1,4056
|
|
| 1/j4
| с2/м
| 0,7924
| 0,6406
| 0,5936
| 0,6124
| 0,7114
|
| Передаточное число 4 ступени кор.перед.
| 5 ступени
|
| U5 =
| 1,3663317
|
|
|
| Коэффициент учета вращ.масс для 4 пер.
| для 5 пер
| de5 =
| 1,1047
|
|
|
|
| V5
| м/с
| 4,88
| 9,76
| 14,64
| 19,52
| 24,40
|
|
| Pт5
| кН
| 3,4483
| 4,2309
| 4,6369
| 4,6663
| 4,3190
|
|
| Рв5
| кН
| 0,0560
| 0,2238
| 0,5036
| 0,8953
| 1,3990
|
|
| Рс5
| кН
| 3,3924
| 4,0071
| 4,1333
| 3,7709
| 2,9201
|
|
| D5
|
| 0,1235
| 0,1459
| 0,1505
| 0,1373
| 0,1063
|
|
| j5
| м/с3
| 0,9191
| 1,1179
| 1,1587
| 1,0415
| 0,7665
|
|
| 1/j5
| с2/м
| 1,0880
| 0,8945
| 0,8630
| 0,9601
| 1,3047
|
| Передаточное число 4 ступени кор.перед.
| 6 ступени
|
| U6 =
| 1
|
|
|
| Коэффициент учета вращ.масс для 4 пер.
| для 6 пер
| de6 =
| 1,0700
|
|
|
|
| V6
| м/с
| 6,67
| 13,33
| 20,00
| 26,67
| 33,33
|
|
| Pт6
| кН
| 2,5238
| 3,0966
| 3,3937
| 3,4152
| 3,1610
|
|
| Рв6
| кН
| 0,1045
| 0,4179
| 0,9402
| 1,6715
| 2,6117
|
|
| Рс6
| кН
| 2,4193
| 2,6787
| 2,4535
| 1,7437
| 0,5494
|
|
| D6
|
| 0,0881
| 0,0975
| 0,0893
| 0,0635
| 0,0200
|
|
| j6
| м/с4
| 0,6241
| 0,7107
| 0,6356
| 0,3986
| 0,0000
|
|
| 1/j6
| с2/м
| 1,6022
| 1,4070
| 1,5734
| 2,5085
| ##############
|
|
|