Тяговый расчет автомобиля ВАЗ–2110

Курсовой проект По дисциплине «Конструкция и эксплуатационные свойства ТиТТМО»

На тему: «Тяговый расчет автомобиля ВАЗ-2110»

Введение

Волжский автомобильный завод — «ВАЗ» является отечественным предприятием, которое занимается изготовлением легковых автомобилей «Жигули», «Лада», «Нива» с увеличенным уровнем проходимости. Главный офис организации расположен в г. Тольятти, который находится в Самарской области.

Самая популярная модель семейства — седан ВАЗ-2110. Родоначальник нового поколения переднеприводных автомобилей — седан ВАЗ-2110 серийно выпускается с 1996 года. «Десятку» вначале комплектовали только короткоходными карбюраторными 1,5-литровыми 69-сильными двигателями. Зато эксплуатационные характеристики: максимальная скорость 162 км/ч и средний расход топлива 7,5 л/100 км значительно улучшены (на 12%) по сравнению с моделью 21 099, в основном за счет уменьшения коэффициента аэродинамического сопротивления. В настоящее время карбюраторный двигатель уступил место под капотом новому поколению двигателей с распределенным впрыском топлива и электронным управлением.

Актуальность темы

данной работы связана с тем, что в настоящее время все большее внимание отводится таким автомобилям отечественного производства, как автомобили семейства ВАЗ-2110, которые пользуются широким спросом у покупателей.

Цель работы: познание транспортного средства Ваз -2110 и его эксплуатационных свойств как сложной технической системы на основе системного подхода, создание базы знаний для изучения следующих учебных дисциплин.

Задачи: изучение назначения элементов, из которых состоит транспортное средство Ваз 2110; изучение конструкции узлов, механизмов, агрегатов, систем транспортного средства; изучение и овладение расчетом эксплуатационных свойств транспортного средства.

1. Назначение и общее устройство автомобиля ВАЗ 2110

На автомобиле установлен новый двигатель, специально разработанный для поперечного расположения, для чего максимально уменьшена его длина. Подбор оптимального процесса сгорания, фаз газораспределения, формы камеры сгорания и газовых каналов — все это позволило довести степень сжатия в двигателе до 9,8.

Насос охлаждающей жидкости оригинальной конструкции, расположен в передней части блока цилиндров и приводится в движение ремнем привода распределительного вала. Радиатор — алюминиевый с пластмассовыми бачками.

Система смазки двигателя имеет оригинальный масляный насос с шестернями внутреннего зацепления. Насос расположен на переднем конце коленчатого вала и не имеет какого-либо дополнительного привода. Масляный фильтр унифицирован с применяемым на автомобиле ВАЗ-21 083. В системе питания установлен топливный фильтр тонкой очистки.

Система зажигания двигателя — электронная бесконтактная. Бесконтактный датчик в датчике-распределителе зажигания построен на использовании эффекта Холла, коррекция угла опережения зажигания механическая, за счет центробежного и вакуумного регуляторов. Электронная система зажигания повышает стабильность работы двигателя на малых оборотах и улучшает его экономичность.

Трансмиссия автомобиля проста, компактна и надежна. Она объединена в единый узел, состоящий из сцепления и коробки передач с главной передачей и дифференциалом. Компактность этого агрегата позволила расположить силовой агрегат поперек автомобиля и осуществить привод передних колес непосредственно от коробки передач, что позволяет наиболее рационально использовать мощность двигателя и уменьшить расход топлива. Трансмиссия сохранила высокую надежность и работоспособность предшествующих моделей и в то же время уменьшена общая масса и уровень шума.

Коробка передач выполнена по двухвальной схеме. Все передачи переднего хода синхронизированы. Большая часть коробок передач выпускается в пятиступенчатом исполнении, но предусмотрено производство и четырехступенчатых коробок передач. Применение в коробке передач маловязкого моторного масла уменьшает потери при передаче крутящего момента и облегчает трогание автомобиля в зимнее время. Сцепление однодисковое сухое с диафрагменной нажимной пружиной и с повышенной износостойкостью фрикционных накладок. Привод сцепления тросовый, что делает его проще. В приводе отсутствуют зазоры, и подшипник выключения сцепления постоянно поджат к диафрагменной пружине с усилием 5−7 кгс.

На автомобилях применена принципиально новая подвеска передних колес типа «качающаяся свеча», называемая также по имени изобретателя подвеской «Макферсон». Пружина в такой подвеске расположена фактически над осью поворотного устройства и нагружена меньше, чем в подвеске двухрычажного типа. В подвеске есть только один рычаг нижний. Подвеска компактна, имеет малую массу, большой ход колес и более эластична. Плечо обката передней подвески отрицательное, так как точка пересечения оси поворота колеса с полотном дороги лежит за пределами наружной части автомобиля. Это способствует повышению устойчивости автомобиля при торможении, когда левое и правое колеса имеют разное сцепление с полотном дороги, а также уменьшает влияние тяговых сил на рулевое управление.

Подвеска передних колес хорошо согласуется с задней подвеской из двух качающихся в продольной плоскости рычагов, соединенных между собой поперечиной, играющей роль стабилизатора. Упругим элементом в задней подвеске так же, как и в передней, являются винтовые пружины.

С поперечным расположением силового агрегата и подвеской передних колес типа «Макферсон» хорошо компонуется рулевое управление с реечным рулевым механизмом. Оно не требует промежуточных рычагов, компактно и просто по конструкции. Рулевые тяги присоединяются к центральной части рулевого механизма, что позволило упростить конструкцию рулевого привода, так как применяются только два шаровых шарнира. Этот тип рулевого управления обеспечивает небольшое усилие на рулевом колесе (9−12 кгс).

1.1 Краткая техническая характеристика автомобиля ВАЗ-2110 / Lada 110 — переднеприводный универсал Волжского автомобильного завода (см. рис. 1.1). Выпускается с 1996 г. В феврале 2009 года АвтоВАЗ объявил о прекращении выпуска этой модели, однако на черкасском заводе «Богдан» данная модель по-прежнему выпускается, но в немного изменённом виде.

Рис. 1.1. ВАЗ-2110

Одним из наиболее популярных автомобилей отечественного производства с кузовом типа «седан» можно назвать ВАЗ 2110 — пятиместный семейный автомобиль, который отлично подойдет не только для поездок по городу, но также и для путешествий в более экстремальных условиях.

Если кратко рассмотреть основные технические характеристики ВАЗ 2110, то здесь можно выделить следующие моменты. Рабочий объем инжекторного двигателя составляет 1499 куб. см — для модификации 21 110. Расход топлива в городском цикле составляет порядка 10.1 л/100 км (средний расход равен 7.5 л/100 км). Емкость топливного бака всех модификаций ВАЗ 2110 равна 43 литра.

Среди несомненных достоинств ВАЗ 2110 можно назвать необычайно плавный ход автомобиля, большой багажник, а также его высокую устойчивость практически на всех типах покрытий. Модель оборудована мощным обогревателем с автоматической регулировкой температуры, что гарантирует комфортные поездки даже в самые сильные морозы.

Таблица 1.1. Технические характеристики ВАЗ 2110

1.2 Общее устройство и характеристика двигателя На автомобиле установлен бензиновый, четырехтактный, четырехцилиндровый, рядный, с поперечным расположением, восьмиклапанный, с верхним расположением распределительного вала двигатель. Система питания — карбюраторная. Порядок работы цилиндров: 1−3-4−2, отсчет — от шкива коленчатого вала. Справа на двигателе (по ходу автомобиля) расположены: приводы распределительного вала и насоса охлаждающей жидкости (зубчатым ремнем) и генератора (поликлиновым ремнем).

Слева расположены: датчик-распределитель зажигания (трамблер), термостат, датчик температуры охлаждающей жидкости, стартер (на картере сцепления). Спереди: свечи и провода высокого напряжения, масляный щуп, шланг вентиляции картера, генератор (внизу справа). Сзади: впускной и выпускной коллекторы, масляный фильтр, датчик давления масла, а также бензонасос, карбюратор и корпус воздушного фильтра (в верхней части).

Двигатель модели 2110 пришел на смену двигателю 21 083−80. 0 т двигателя 21 083−80 модель 2110 отличается распределительным валом 2110, обеспечивающим заданную мощность двигателя при работе на бензине АИ-91. В настоящее время двигатель 21 083−80 не производится. На базе двигателя 2110 создана модель 2111. Блок цилиндров отлит из специального высокопрочного чугуна, что придает конструкции двигателя жесткость и прочность. Протоки для охлаждающей жидкости, образующие рубашку охлаждения, сделаны по всей высоте блока, это улучшает охлаждение поршней и уменьшает деформации блока от неравномерного перегрева. Рубашка охлаждения открыта в верхней части в сторону головки блока. В нижней части блока цилиндров расположено пять опор коренных подшипников коленчатого вала, крышки которых крепятся болтами. (см. рис. 1.2).

Рис. 1.2. Двигатель ВАЗ 2110 (продольный разрез): 1 — шкив привода генератора (демпфер); 2 — масляный насос; 3 — зубчатый шкив насоса охлаждающей жидкости; 4 — шатун; 5 — поршневой палец; 6 — натяжной ролик; 7 — зубчатый шкив распределительного вала; 8 — передняя крышка привода механизма газораспределения; 9 — ремень привода механизма газораспределения; 10 — задняя крышка привода распределительного вала; 11 — сальник распределительного вала; 12 — крышка головки блока цилиндров; 13 — распределительный вал; 14 — передняя крышка подшипников распределительного вала; 15 — сетка маслоотделителя системы вентиляции картера; 16 — задняя крышка подшипников распределительного вала; 17 — крышка маслозаливной горловины; 18 — топливный насос; 19 — распределитель зажигания; 20 — корпус вспомогательных агрегатов; 21 — отводящий патрубок рубашки охлаждения; 22 — толкатель; 23 — пружина клапана; 24 — датчик температуры охлаждающей жидкости; 25 — клапан; 26 — головка блока цилиндров; 27 — блок цилиндров; 28 — поршень; 29 — маховик; 30 — держатель заднего сальника коленчатого вала; 31 — задний сальник коленчатого вала; 32 — коленчатый вал; 33 — крышка коренного подшипника; 34 — поддон картера; 35 — приемник масляного насоса; 36 — крышка шатуна; 37 — передний сальник коленчатого вала; 38 — зубчатый шкив коленчатого вала.

1.3 Общее устройство трансмиссии автомобиля Трансмиссия автомобиля служит для передачи крутящего момента от двигателя к ведущим колесам. При этом передаваемый крутящий момент изменяется по величине и распределяется в определенном соотношении между ведущими колесами.

Крутящий момент на ведущих колесах автомобиля зависит от передаточного числа трансмиссии, которое равно отношению угловой скорости коленчатого вала двигателя к угловой скорости ведущих колес. Передаточное число трансмиссии выбирается в зависимости от назначения автомобиля, параметров его двигателя и требуемых динамических качеств.

В трансмиссию входят:

сцепление коробка передач приводы передних колес главная передача дифференциал

1.3.1 Устройство сцепления Сцепление — механизм передачи вращения, который может быть плавно включён и выключен (выжат), обеспечивающий безрывковое трогание автомобиля с места и бесшумное переключение передач. Обычно термин «сцепление» относится к компоненту трансмиссии транспортного средства с двигателем, предназначенному для подключения или отключения соединения двигателя с коробкой передач. Фрикционный материал очень похож на используемый в тормозных колодках и раньше почти всегда содержал асбест, в последнее время используются безасбестовые материалы. Плавность включения и выключения передачи обеспечивается проскальзыванием постоянно вращающегося ведущего диска, присоединенного к валу двигателя, относительно ведомого диска, соединенного через шлиц с коробкой передач.

Сцепление предохраняет детали трансмиссии от перегрузок. При неравномерном вращении коленчатого вала двигателя в трансмиссии возникают колебания. Для их гашения в сцеплении имеется гаситель колебаний, или демпфер.

Основными деталями механизма сцепления являются ведомый диск, установленный на шлицах ведущего вала коробки передач, нажимный диск с пружинами, размещенными на кожухе, который жестко прикреплен к маховику.

Привод выключения сцепления состоит из муфты с подшипником выключения и возвратной пружиной, вилки, тяги и педали.

Нажимной диск представляет собой основание выпуклой круглой формы. В основание встроены нажимные пружины, которые соединены с прижимной площадкой моховика, так же круглой формы. Нажимные пружины сводятся к центру сцепления, где на них, во время выжима, воздействует подшипник выключения. Подшипник маховика предназначен для центрования первичного вала коробки передач. Подшипник выключения сцепления (обиходное название — выжимной подшипник) является передаточным устройством между сцеплением и приводом. Он располагается на оси вращения сцепления и непосредственно воздействует на лепестки диафрагменной пружины. Подшипник располагается на муфте выключения. (см. рис. 1.3).

Рис. 1.3. Нажимной диск, ведомый диск, выжимной подшипник, подшипник маховика.

Педаль сцепления установлена в кронштейне на оси. Ее верхний наконечник соединен с наконечником троса, оболочка которого со стороны салона закреплена на кронштейне педали сцепления, а в моторном отсеке — на кронштейне силового агрегата. Поводок троса соединяется с вилкой выключения сцепления. Подшипник выключения сцепления закрытого типа и в процессе эксплуатации не требует смазки. (см. рис. 1.4).

Рис. 1.4. Привод выключения сцепления: 1 — оболочка троса; 2 — нижний наконечник оболочки троса; 3 — кронштейн крепления троса; 4 — защитный чехол троса; 5 — нижний наконечник троса; 6 — регулировочная гайка; 7 — контргайка; 8 — поводок троса; 9 — вилка выключения сцепления; 10 — верхний наконечник троса; 11 — упорная пластина; 12 — верхний наконечник оболочки троса; 13 — уплотнитель; 14 — педаль сцепления; 15 — пружина педали сцепления; 16 — кронштейн педали сцепления.

Перемещение муфты с подшипником обеспечивает вилка сцепления. (см. рис. 1.5).

Рис. 1.5. — 1 — рычаг вилки, 2 — лапки, Сцепление в сборе состоит из Рис 1.6:

Рис. 1.6. Сцепление в сборе: 1 — поводок троса; 2 — вилка выключения сцепления; 3 — кожух сцепления; 4 — болт крепления сцепления к маховику; 5 — нажимной диск; 6 — маховик; 7 — ведомый диск; 8 — первичный вал коробки передач; 9 — нижняя крышка картера сцепления; 10 — картер сцепления; 11 — нажимная пружина; 12 — подшипник выключения сцепления; 13 — фланец муфты подшипника; 14 — втулка муфты подшипника; 15 — направляющая втулка.

1.3.2 Устройство коробки переключения передач Коробка передач служит для получения различных тяговых усилий на ведущих колесах путем изменения крутящего момента, передаваемого от двигателя к карданному валу, а также для изменения направления вращения ведущих колес при движении задним ходом и для отключения трансмиссии от двигателя на длительное время.

На автомобилях ваз 2110 установлена пятиступенчатая двухвальная коробка передач, объединенная с дифференциалом и главной передачей. Первичный вал 29 (рис. 1.7) выполнен в виде блока ведущих шестерён, которые находятся в постоянном зацеплении с ведомыми шестернями всех передач переднего хода. Вторичный вал 25 — полый, со съемной ведущей шестерней 3 главной передачи. На вторичном валу расположены ведомые шестерни 16, 18,19, 21, 23 и синхронизаторы 17, 20, 24 передач переднего хода. Передние подшипники 4, 31 валов — роликовые, задние 22, 28 — шариковые. Под передним подшипником вторичного вала расположен маслосборник 5, направляющий поток масла внутрь вторичного вала и далее под ведомые шестерни.

Дифференциал обеспечивает возможность вращения правого и левого ведущих колес с разными скоростями на поворотах и неровной дороге. Две полуоси, связанные с дифференциалом через полуосевые шестерни, передают крутящий момент от дифференциала к правому и левому ведущим колесам. Дифференциалы, устанавливаемые между приводами колес ведущей оси, называют межколесными.

Дифференциал двухсателлитный. Предварительный натяг в подшипниках дифференциала регулируется подбором толщины кольца 13. К фланцу коробки дифференциала крепится ведомая шестерня — 12 главной передачи.

Привод управления коробкой передач на автомобилях ваз 2110, ваз 2111 и ваз 2112 состоит из рычага 15 переключения передач (см. рис. 1.8), шаровой опоры 17, тяги 14, штока выбора передач 5 и механизмов выбора и переключения передач. Чтобы исключить самопроизвольное выключение передач вследствие осевого перемещения силового агрегата на своих опорах при движении автомобиля, в привод управления коробкой передач ваз 2110 введена реактивная тяга 18, один конец которой связан с силовым агрегатом, а к другому концу прикреплена обойма 16 шаровой опоры рычага 15 переключения передач. На внутреннем конце штока 5 закреплен рычаг 1, который действует на трехплечий рычаг 2 механизма выбора передач. Этот механизм выполнен отдельным узлом и крепится к плоскости картера сцепления. В корпусе 10 (см. рис. 1.8) механизма выбора передач крепятся две оси. На оси 3 установлены трехплечий рычаг выбора передач, две блокировочные скобы 7 и 12.

Рис. 1.7. Коробка передач: 1 — подшипник выключения сцепления; 2 — направляющая втулка муфты подшипника выключения сцепления; 3 — шестерня ведущая главной передачи; 4 — роликовый подшипник вторичного вала; 5 — маслосборник; 6 — ось сателлитов; 7 — ведущая шестерня привода спидометра; 8 — шестерня полуоси; 9 — коробка дифференциала; 10 — сателлит; 11 — картер сцепления; 12 — ведомая шестерня главной передачи; 13 — регулировочное кольцо; 14 — роликовый конический подшипник дифференциала; 15 — сальник полуоси; 16 — ведомая шестерня I передачи вторичного вала; 17 — синхронизатор I и II передач; 18 — ведомая шестерня II передачи вторичного вала; 19 — ведомая шестерня III передачи вторичного вала; 20 — синхронизатор III и IV передач; 21 — ведомая шестерня IV передачи вторичного вала; 22 — шариковый подшипник вторичного вала; 23 — ведомая шестерня V передачи вторичного вала; 24 — синхронизатор V передачи; 25 — вторичный вал; 26 — задняя крышка картера коробки передач; 27 — ведущая шестерня V передачи; 28 — шариковый подшипник первичного вала; 29 — первичный вал; 30 — картер коробки передач; 31 — роликовый подшипник первичного вала; 32 — сальник первичного вала; 33 — сапун.

Другая ось 2 проходит через отверстия блокировочных скоб, фиксируя их от проворачивания. Плечо рычага 1 выбора передач служит для включения передач переднего хода, плечо рычага 9 — для включения заднего хода, а на третье плечо действует рычаг штока выбора передач. На оси 6 установлена вилка 8 включения заднего хода. В коробку передач заливается масло, уровень которого должен находиться между контрольными метками указателя уровня масла.

Рис. 1.8. Привод управления коробкой передач: 1 — рычаг штока выбора передач; 2 — рычаг выбора передач; 3 — картер коробки передач; 4 — картер сцепления; 5 — шток выбора передач; 6 — втулка штока; 7 — сальник штока; 8 — защитный чехол; 9 — корпус шарнира; 10 — втулка шарнира; 11 — наконечник шарнира; 12 — хомут; 13 — защитный чехол тяги; 14 — тяга привода управления коробки передач; 15 — рычаг переключения передач; 16 — обойма шаровой опоры; 17 — шаровая опора рычага переключения передач; 18 — реактивная тяга.

Рис. 1.9. Механизм выбора передач: 1 — рычаг выбора передач (переднего хода); 2 — направляющая ось блокировочных скоб; 3 — ось рычага выбора передач; 4,11 — пружина; 5 — стопорное кольцо; 6 — ось вилки заднего хода; 7,12 — блокировочные скобы; 8 — вилка включения заднего хода; 9 — рычаг выбора передач (заднего хода); 10 — корпус механизма выбора передач.

1.3.3 Приводы передних колес автомобилей ваз 2110

Особенности устройства Привод каждого колеса состоит из двух шарниров равных угловых скоростей (шрус) и вала 10 (см. рис.1.10), который у привода левого колеса выполнен из прутка, а у правого — из трубы. Наружный шарнир состоит из корпуса 1, сепаратора 6, внутренней обоймы 3 и шести шариков. В корпусе шарнира и в обойме выполнены канавки для размещения шариков. Канавки в продольной плоскости выполнены по радиусу, что обеспечивает угол поворота наружного шарнира до 42°. Шлицевой наконечник корпуса шарнира устанавливается в ступицу переднего колеса и крепится к ней гайкой. Обойма 3 шарнира устанавливается на шлицах вала 10 между упорным кольцом 7 и стопорным кольцом 2. Внутренний шарнир отличается от наружного тем, что дорожки корпуса и обоймы выполнены прямыми, а не радиусными, что позволяет деталям шарнира перемещаться в продольном направлении. Это необходимо для компенсации перемещений, вызванных колебаниями передней подвески и силового агрегата. В наружном и во внутреннем шарнирах устанавливаются шарики одной сортировочной группы, при необходимости заменяются все шесть шариков шарнира; шарики должны быть одной сортировочной группы. При сборке внутреннего шарнира используется селективный метод. Замена какой-либо одной детали недопустима внутренний шарнир заменяется в сборе. Детали шарниров смазываются смазкой ШРУС-4, которая закладывается в корпуса шарниров при сборке. Герметизация шарниров обеспечивается защитными чехлами, которые крепятся хомутами.

Рис. 1.10. Привод переднего колеса: 1 — корпус наружного шарнира; 2 — стопорное кольцо; 3 — обойма; 4 — шарик; 5 — наружный хомут; 6 — сепаратор; 7 — упорное кольцо; 8 — защитный чехол; 9 — внутренний хомут; 10 — вал привода колеса; 11 — фиксатор внутреннего шарнира; 12 — корпус внутреннего шарнира; 13 — стопорное кольцо корпуса внутреннего шарнира; А — контрольный размер

1.4 Построение кинематической схемы трансмиссии

В автомобиле с приводом на передние колеса крутящий момент не уходит так далеко от двигателя, как в автомобиле с задним приводом. Все агрегаты трансмиссии ВАЗ 2110 сконцентрированы под капотом машины и объединены в большой агрегат (см. рис.1.11). Механизм сцепления «зажат» в кожухе между двигателем и коробкой передач, которая, в свою очередь, содержит в себе еще и главную передачу с дифференциалом. Поэтому валы привода передних колес выходят непосредственно из картера коробки передач.

Рис 1.11. Схема трансмиссии 2110: 1 — двигатель, 2 — сцепление, 3 — коробка передач, 4 — главная передача и дифференциал, 5 — правый и левый приводные валы с шарнирами равных угловых скоростей, 6 — ведущие (передние) колеса.

1.5 Устройство рулевого управления Рулевое управление на автомобилях семейства ваз 2110 травмобезопасное, с регулируемой по высоте (углу наклона) рулевой колонкой, с реечным рулевым механизмом. Рулевой механизм на автомобиле ваз 2110 в сборе с рулевыми тягами крепится в моторном отсеке к щитку передка кузова на двух его кронштейнах при помощи скоб 8 (см. рис. 1.12). Крепление рулевого механизма ваз 2110 осуществляется через резиновые подушки (опоры) 9 гайками на приварных болтах. В картере 17 рулевого механизма на роликовом 20 и шариковом 22 подшипниках установлена приводная шестерня 21, которая находится в зацеплении с рейкой 16. Внутренняя обойма шарикового подшипника фиксируется на валу шестерни стопорным кольцом 23, а наружная обойма поджимается гайкой 26 к торцу, гнезда подшипника в картере рулевого механизма автомобиля ваз 2110. В выточке гайки располагается уплотнительное кольцо 25. Между гайкой и стопорным кольцом 23 установлена защитная шайба 24. Гайка стопорится в картере шайбой и закрывается пыльником 28, насаженным на вал приводной шестерни. На пыльнике и на картере рулевого механизма выполнены метки, А и В для обеспечения установки рейки рулевого механизма в среднее положение. Рейка 16 поджимается к зубьям приводной шестерни пружиной 32 через металлокерамический упор 31, который уплотняется в картере резиновым кольцом 30. Пружина поджимается гайкой 33 со стопорным кольцом 34, создающим сопротивление отворачиванию гайки. На картер рулевого механизма с левой стороны надевается защитный колпак 29, с правой — напрессовывается труба, имеющая продольный паз. Через паз трубы и отверстия в защитном чехле 10 проходят распорные втулки резинометаллических шарниров 13 внутренних наконечников 5 и 7 рулевых тяг. Тяги рулевого привода крепятся к рейке болтами 6, которые проходят через соединительную пластину 12 и распорные втулки резинометаллических шарниров 13. Фиксируются болты стопорной пластиной 11.

Рулевой привод состоит из двух составных рулевых тяг и поворотных рычагов 3 (см. рис. 1.14) телескопических стоек передней подвески. Длина каждой рулевой тяги регулируется тягой 4, которая ввертывается в наконечники тяги 5 и 1. Между торцами наконечников тяги и шестигранника рулевой тяги 4 должно быть расстояние: с внутренней стороны в пределах 10,8−14,2 мм, с наружной стороны — 10,6−16,3 мм. Это необходимо для надежного соединения тяги с наконечниками по длине резьбовых участков. В месте соединения наконечников рулевых тяг с резьбовыми участками регулировочной тяги, наконечники стягиваются болтами. В головке наружного наконечника тяги расположены детали шарового шарнира: вкладыш 37, палец 38 и пружина 36 вкладыша. Поворотный рычаг 3 приваривается к телескопической стойке передней подвески (см. рис. 1.12).

Рис. 1.12. Рулевой механизм в сборе с приводом: 1 — наконечник рулевой тяги; 2 — шаровой шарнир наконечника; 3 — поворотный рычаг; 4 — регулировочная тяга; 5,7 — внутренние наконечники рулевых тяг; 6 — болты крепления рулевых тяг к рейке; 8 — скоба крепления рулевого механизма; 9 — опора рулевого механизма; 10 — защитный чехол; 11 — стопорная пластина; 12 — соединительная пластина; 13 — резинометаллический шарнир; 14 — демпфирующие кольца; 15 — опорная втулка рейки; 16 — рейка; 17 — картер рулевого механизма; 18 — стяжной болт; 19 — фланец эластичной муфты; 20 — роликовый подшипник; 21 — приводная шестерня; 22 — шариковый подшипник; 23 — стопорное кольцо; 24 — защитная шайба; 25 — уплотнительное кольцо; 26 — гайка подшипника; 27 — промежуточный вал рулевого управления; 28 — пыльник; 29 — защитный колпачок; 30 — уплотнительное кольцо упора; 31 — упор рейки; 32 — пружина; 33 — гайка упора; 34 — стопорное кольцо гайки упора; 35 — заглушка; 36 — пружина вкладыша; 37 — вкладыш шарового пальца; 38 — шаровой палец; 39 — защитный колпачок; А, В — метки на пыльнике и картере; CD — поверхности на шаровом шарнире и поворотном рычаге

Рулевая колонка ваз 2110 состоит из верхнего 15 (см. рис. 1.13) и промежуточного 1 валов, соединенных между собой карданным шарниром 4. Промежуточный вал соединяется с приводной шестерней фланцем 9 через эластичную муфту. Верхний вал расположен в трубе 10 кронштейна 3 на двух шариковых подшипниках 13, имеющих эластичные втулки на внутреннем посадочном диаметре. Кронштейн 3 крепления вала рулевого управления крепится в четырех точках к приварному кронштейну 12 кузова, причем передняя часть кронштейна крепится через две фиксирующие пластины 11 болтами с отрывными головками. Задняя часть кронштейна 3 вала рулевого управления крепится на приварных болтах гайками с пружинными шайбами или без них самоконтрогающими гайками. Кронштейн 3 крепления вала рулевого управления ваз 2110 и его труба 10 соединяются между собой шарнирно двумя пластинами 9 при помощи четырех болтов с пластмассовыми 6 и металлическими 5 втулками. При таком соединении труба вместе с верхним валом рулевого управления автомобиля ваз 2110 имеет как угловое, так и осевое перемещение относительно кронштейна 3. Угловое перемещение проводится на величину прорези Р в направляющей пластине угловой регулировки, которая приваривается к трубе, а осевое — на величину прорези С в направляющей осевой регулировки кронштейна 3. Таким образом, можно менять угол наклона рулевой колонки и перемещать ее вдоль оси в пределах длины пазов С и Р. Для фиксации трубы 10 относительно кронштейна 3 имеется рычаг 20 регулировки положения рулевой колонки. В его ступице нарезаны шлицы, при помощи которых он соединяется с регулировочной втулкой 23 и фиксируется на ее шлицах стопорным кольцом 21. Втулка 23 навертывается на стяжной болт 24, который проходит через прорези направляющих пластин трубы 10 и кронштейна 3. На болту установлена распорная втулка 25. Под головкой болта 24 выполнен прямоугольный выступ или устанавливается приварная деталь с выступами, вследствие чего болт фиксируется от проворачивания. При повороте рычага 20 вниз снижается усилие крепления направляющих пластин, что позволяет вручную изменить угол наклона рулевой колонки. После установки рулевой колонки в требуемое положение в осевом направлении, стяжной болт на валу шестерни затягивается, а регулировочный рычаг 20 поднимается вверх и колонка фиксируется в установленном положении. Пружины 22 кронштейна 3 крепления вала рулевого управления подтягивают трубу кронштейна в верхнее положение, не позволяя свободного перемещения трубы кронштейна вниз при нижнем положении рычага 20.

Рис. 1.13. Рулевая колонка: 1 — промежуточный вал рулевого управления; 2 — соединительная муфта; 3 — кронштейн крепления вала рулевого управления; 4 — карданный шарнир; 5 — распорная втулка; 6 — втулка опорной пластины; 7 — крестовина карданного шарнира; 8 — игольчатый подшипник крестовины; 9 — опорная пластина; 10 — труба кронштейна вала рулевого управления; 11 — фиксирующая пластина; 12 — приварной кронштейн кузова; 13 — подшипник вала рулевого управления; 14 — верхняя часть облицовочного кожуха; 15 — верхний вал рулевого управления; 16 — держатель контактных пластин; 17 — гайка крепления рулевого колеса; 18 — рулевое колесо; 19 — нижняя часть облицовочного кожуха; 20 — рычаг регулировки положения рулевой колонки; 21 — стопорное кольцо; 22 — оттяжная пружина; 23 — регулировочная втулка рычага; 24 — стяжной болт; 25 — распорная втулка.

1.6 Устройство тормозной системы На автомобиле применена рабочая тормозная система с диагональным разделением контуров, что обеспечивает высокую активную безопасность автомобиля. Один контур гидропривода обеспечивает работу правого переднего и левого заднего тормозных механизмов, другой — левого переднего и правого заднего (см. рис.1.14).

При отказе одного из контуров рабочей тормозной системы используется второй контур, обеспечивающий остановку автомобиля с достаточной эффективностью.

В гидравлический привод включены вакуумный усилитель и двухконтурный регулятор давления задних тормозов. Стояночная тормозная система имеет привод на тормозные механизмы задних колес.

Вакуумный усилитель состоит из: корпуса, штока, регулировочного болта, уплотнителя штока, клапана, диафрагмы, поршня, вакуумной и атмосферной камеры.

Рис. 1.14. Схема тормозной системы: 1 — тормозной механизм переднего колеса; 2 — трубопровод контура левый передний-правый задний тормоз; 3 — главный тормозной цилиндр; 4 — трубопровод контура правый передний-левый задний тормоз; 5 — бачок главного тормозного цилиндра; 6 — вакуумный усилитель тормозов; 7 — тормозной механизм заднего колеса; 8 — упругий рычаг привода регулятора давления тормозов; 9 — регулятор давления тормозов; 10 — рычаг привода регулятора давления тормозов; 11 — педаль тормоза; А — гибкий шланг переднего тормоза; В — гибкий шланг заднего тормоза.

2. Тяговый расчёт автомобиля

2.1 Определение полной массы автомобиля и распределение ее по осям

(кг) (2.1.)

где — масса снаряженного автомобиля (по прототипу);

— номинальная база автомобильного груза;

— расчетная масса человека; = 70 кг.

— расчетная масса багажа на одного человека; = 10 кг.

— количество перевозимых пассажиров.

(кг)

1. Расчет координат центра тяжести.

Рис. 2.1. Примерная схема автомобиля где — база автомобиля.

(кг) (2.2)

(кг) (2.3)

где — масса автомобиля, приходящаяся на переднюю ось автомобиля (взять пропорционально как у прототипа);

— масса автомобиля, приходящаяся на заднюю тележку автомобиля.

(м) (м)

2. Распределение массы (веса) автомобиля по осям:

(кг) (2.4)

и — массу, приходящуюся на оси автомобиля распределить в процентах по прототипу.

(кг) Определение центра тяжести автомобиля

Грузовые автомобили: (м) Автобусы: (м) Легковые автомобили: (м)

— высота центра тяжести в загруженном состоянии.

(м) (2.5)

3. Выбор шин Шины подбираются по осевой нагрузке, действующей на колесо и заданной скорости автомобиля

(кг) (2.6), (кг) (2.7)

где и — количество колес на передней и задней оси автомобиля.

(кг) (кг) По величине осевой нагрузки по справочнику подбираются шины автомобиля и уточняется статический радиус колеса.

Таблица 2.1 Допустимые значения весовых параметров автомобиля

Группа, А — на дорогах I и II категории.

Группа В — на всех автодорогах общей сети.

2.2 Определение характеристик двигателя автомобиля Расчет мощности а) Подкапотная мощность двигателя необходимая для движения автомобиля с заданной максимальной скоростью.

(кВт) (2.8)

где — коэффициент сопротивления качения колеса при движении по асфальту с максимальной скоростью;

(Н) — сила тяжести автомобиля;

— коэффициент сопротивления качения колеса при движении по асфальту с малой скоростью;

— КПД трансмиссии автомобиля выбирается в зависимости от конструктивной сложности трансмиссии и колесной формулы автомобиля;

к — коэффициент обтекаемости проектируемого автомобиля можно принимать по прототипу или другому автомобилю, имеющему такую же компоновку и форму кузова;

Fлобовая площадь сечения автомобиля, м²;

— грузовые автомобили;

— легковые автомобили;

— колея автомобиля;

— габаритная ширина автомобиля;

— наибольшая габаритная высота автомобиля.

(кВт) где ;

; (Н) (2.9)

(м²) (2.10)

Таблица 2.2 Значения КПД трансмиссии различных типов автомобилей

Таблица 2.3 Значения коэффициентов обтекаемости для различных типов автомобилей

б) Стендовая мощность двигателя На стенде для испытания двигателей мощность двигателя больше мощности подкапотной, т.к. в последней часть мощности затрачивается на привод компрессора, вентилятора и другие механизмы

(2.11)

где = 0,93ч0,95

(кВт) Полученное значение необходимо для выбора двигателя.

При выборе готового двигателя максимальная стендовая мощность должна быть близкой к расчетной или немного больше (не более 10).

При выборе иностранного двигателя, необходимо иметь в виду, что методика определения стендовой мощности в других странах отличается от российской (РФ).

Для выбранного двигателя производится построение внешней скоростной характеристики

(2.12)

где — максимальная подкапотная мощность двигателя, (кВт).

А, В, С — коэффициенты, которые можно выбрать из таблицы или рассчитать по формуле:

где — коэффициент приспосабливаемости по частоте двигателя;

— коэффициент приспосабливаемости по моменту двигателя.

Таблица 2.4 Значения коэффициентов приспосабливаемости, для различных типов двигателей

Таблица 2.5 Значения коэффициентов для различных типов двигателей

При разработке внешней скоростной характеристики двигателя задаются следующими частотами вращения коленчатого вала двигателя:

— частота вращения при максимальной мощности, выбрать (по прототипу);

— частота вращения при максимальной скорости движения;

 — минимальная и максимальная частоты вращения коленчатого вала.

Таблица 2.6 Частота вращения коленчатого вала для различных типов двигателей

Частоты вращения коленчатого вала при максимальной скорости автомобиля

— бензиновый двигатель легковых автомобилей;

— бензиновый двигатель грузовых автомобилей и автобусов;

— дизельные двигатели.

Минимальное число оборотов двигателя:

= 600 об/мин — бензиновые двигатели

= 700 об/мин — дизельные двигатели Крутящий момент при максимальной скорости

(Нм) (2.13)

где — бензиновые двигатели легковых автомобилей;

— бензиновые двигатели грузовых автомобилей;

— дизельные двигатели

(кВт) (2.14)

1) (кВт)

2) (кВт)

3) (кВт)

4) (кВт)

5) (кВт)

6) (кВт)

7) (кВт)

8) (кВт)

9) (кВт)

10)(кВт)

11)(кВт)

12)(кВт)

(Нм) (2.15)

Исходя из литровой мощности двигателей, (кВт) можно определить литраж двигателя

Литраж двигателя (л) (2.16)

Ход поршня (см), (2.17)

где i — число цилиндров двигателя;

— отношение хода поршня к диаметру цилиндра Диаметр цилиндра двигателя

(см) (2.18)

Таблица 2.7 Литровая мощность автомобильных двигателей

По прототипу:

V_h=1,5 (л); Дц=82 (мм); Д_п=82 (мм); S_п=71 (мм).

Построение внешней скоростной характеристики двигателя

(Нм) (2.19)

1) (Нм)

2) (Нм)

3) (Нм)

4) (Нм)

5) (Нм)

6) (Нм)

7) (Нм)

8) (Нм)

9) (Нм)

10) (Нм)

11) (Нм)

12) (Нм) Таблица 2.8 Внешняя скоростная характеристика двигателя

2.3 Определение конструктивных параметров трансмиссии а) Передаточное число главной передачи (выбирается из условия обеспечения максимальной скорости движения автомобиля на высшей передаче)

(2.20)

где — передаточное число высшей ступени коробки передач (по прототипу)

— передаточное число дополнительной коробки передач

— статистический радиус колеса Для создания достаточно большого дорожного просвета и простой конструкции главной передачи не рекомендуется превышать следующие значения передаточных чисел главной передачи.

= 5 — легковые автомобили

= 7 — грузовые автомобили, грузоподъёмность 5−7 т

= 10 — грузовые автомобили, грузоподъёмность > 7 т где n_v=n_N;

;

;

(м)

б) Передаточные числа основной коробки передач Передаточное число первой ступени определяется из условия движения по дороге с заданным коэффициентом сопротивления и обеспечения сцепления ведущих колес с асфальтобетонной дорогой в хорошем состоянии

(2.21)

Передаточное число первой ступени выбирается в рассчитанном диапазоне при выполнении условия:

;

где

— максимальный коэффициент сопротивления движению колеса по дороге;

— продольный подъём дороги.

— коэффициент сцепной массы автомобиля Передаточное число первой передачи согласуется с прототипом.

б) Выбор количества передач Количество передач (п) определяется кинематическим диапазоном коробки передач, т. е. отношением передаточного числа низшей передачи к передаточному числу высшей.

(2.22)

При — четырехступенчатая коробка передач;

— пятиступенчатая коробка передач;

— шестиступенчатая коробка передач;

— четырехступенчатая или пятиступенчатая коробка передач с делителем в) Выбор передаточных чисел промежуточных передач Передаточные числа промежуточных передач и высшей передачи подбирают по условиям интенсивного разгона (по закону геометрической прогрессии)

(2.23)

где к — порядковый номер рассчитываемой передачи п — общее число передач, не учитывая ускоряющую и передачу заднего хода.

Определение скорости автомобиля на различных передачах

(2.24)

Обозначим передачи по порядку: 1, 2, 3, 4, 5, где 5 — задний ход.

Определение скорости автомобиля при n_e=600 об/мин

1) (м/с)

2) (м/с)

3) (м/с)

4) (м/с)

5) (м/с)

6)(м/с) Определение скорости автомобиля при n_e=1000 об/мин

1) (м/с)

2) (м/с)

3) (м/с)

4) (м/с)

5) (м/с)

6) (м/с) Определение скорости автомобиля при n_e=1500 об/мин

1) (м/с)

2) (м/с)

3) (м/с)

4) (м/с)

5) (м/с)

6) (м/с) Определение скорости автомобиля при n_e=2000 об/мин

1) (м/с)

2) (м/с)

3) (м/с)

4) (м/с)

5) (м/с)

6) (м/с) Определение скорости автомобиля при n_e = 2500 об/мин

1) (м/с)

2) (м/с)

3) (м/с)

4) (м/с)

5) (м/с)

6) (м/с) Определение скорости автомобиля при n_e=3000 об/мин

1) (м/с)

2) (м/с)

3) (м/с)

4) (м/с)

5) (м/с)

6) (м/с) Определение скорости автомобиля при n_e=3500 об/мин

1) (м/с)

2) (м/с)

3) (м/с)

4) (м/с)

5) (м/с)

6) (м/с) Определение скорости автомобиля при n_e=4000 об/мин

1) (м/с)

2) (м/с)

3) (м/с)

4) (м/с)

5) (м/с)

6) (м/с) Определение скорости автомобиля при n_e=4500 об/мин

1) (м/с)

2) (м/с)

3) (м/с)

4) (м/с)

5) (м/с)

6) (м/с) Определение скорости автомобиля при n_e=5000 об/мин

1) (м/с)

2) (м/с)

3) (м/с)

4) (м/с)

5) (м/с)

6) (м/с)

Определение скорости автомобиля при n_e=5500 об/мин

1) (м/с)

2) (м/с)

3) (м/с)

4) (м/с)

5) (м/с)

6) (м/с)

Определение скорости автомобиля при n_e=6000 об/мин

1) (м/с)

2) (м/с)

3) (м/с)

4) (м/с)

5) (м/с)

6) (м/с) Таблица 2.9 Скорость автомобиля на различных передачах

2.4 Тяговый баланс автомобиля Тяговая характеристика автомобиля — совокупность кривых, характеризующая значения полной эффективной силы тяги автомобиля на различных передачах и сил сопротивления разгону при различных значениях скорости движения.

(2.25)

где — полная эффективная сила тяги, (Н);

— соответственно силы сопротивления вспомогательного оборудования, трансмиссии, дороги, воздуха, инерции (Н).

Для построения графиков зависимости указанных сил от скорости движения задается ряд значений частоты вращения коленчатого вала от (об/мин) до (об/мин).

а) Значение полной эффективной силы тяги

(2.26)

где — эффективный крутящий момент движения.

Значение полной эффективной силы тяги при n_e=600 (об/мин)

1) (Н)

2) (Н)

3) (Н)

4) (Н)

5) (Н)

6) (Н) Значение полной эффективной силы тяги при n_e=1000 (об/мин)

1) (Н)

2) (Н)

3) (Н)

4) (Н)

5) (Н)

6) (Н) Значение полной эффективной силы тяги при n_e=1500 (об/мин)

1) (Н)

2) (Н)

3) (Н)

4) (Н)

5) (Н)

6) (Н) Значение полной эффективной силы тяги при n_e=2000 (об/мин)

1) (Н)

2) (Н)

3) (Н)

4) (Н)

5)(Н)

6)(Н) Значение полной эффективной силы тяги при n_e=2500 (об/мин)

1) (Н)

2) (Н)

3) (Н)

4) (Н)

5) (Н)

6) (Н) Значение полной эффективной силы тяги при n_e=3000 (об/мин)

1) (Н)

2) (Н)

3) (Н)

4) (Н)

5) (Н)

6) (Н) Значение полной эффективной силы тяги при n_e=3500 (об/мин)

1) (Н)

2) (Н)

3) (Н)

4) (Н)

5) (Н)

6) (Н) Значение полной эффективной силы тяги при n_e=4000 (об/мин)

1) (Н)

2) (Н)

3) (Н)

4) (Н)

5) (Н)

6) (Н) Значение полной эффективной силы тяги при n_e=4500 (об/мин)

1) (Н)

2) (Н)

3) (Н)

4) (Н)

5) (Н)

6) (Н) Значение полной эффективной силы тяги при n_e=5000 (об/мин)

1) (Н)

2) (Н)

3) (Н)

4) (Н)

5) (Н)

6) (Н) Значение полной эффективной силы тяги при n_e=5500 (об/мин)

1) (Н)

2) (Н)

3) (Н)

4) (Н)

5) (Н)

6) (Н) Значение полной эффективной силы тяги при n_e=6000 (об/мин)

1) (Н)

2) (Н)

3) (Н)

4) (Н)

5) (Н)

6) (Н) б) Сила сопротивления вспомогательного оборудования (компрессора, насоса, гидроусилителя, кондиционера и др.).

(2.27)

где — момент сопротивления, создаваемый вспомогательным оборудованием автомобиля (Нм).

(2.28)

где — момент сопротивления, создаваемый вспомогательным оборудованием при предельно низкой частоте вращения коленчатого вала;

— коэффициент, учитывающий возрастание сопротивления при увеличении частоты Нм/(об/мин).

Значения и зависят от литража двигателя и могут быть подсчитаны:

; (2.29)

(2.30)

где — рабочий объём цилиндров, (л); - двигателя;

— среднее расчетное давление газов, обеспечивающее привод вспомогательного оборудования при низкой частоте коленчатого вала, (МПа);

— коэффициент скоростных потерь на привод вспомогательного оборудования, ;

= 0,005 (МПа);

= 1,010^-9 — для всех двигателей;

= 1,510^-9 — для дизелей с наддувом.

(2.31)

в) Сила сопротивления дороги

(Н) (2.32)

где — коэффициент сопротивления качению колеса при движении автомобиля с малой скоростью.

г) Сила лобового аэродинамического сопротивления движению автомобиля

(Н) (2.33)

д) Сила сопротивления трансмиссии автомобиля

(Н) (2.34)

где (Н) — сила сопротивления проворачиванию валов агрегатов трансмиссии с малой скоростью;

(Нм) — коэффициент скоростных потерь;

— коэффициент силовых потерь в трансмиссии, таблица 10.

Таблица 2.10 Величина силовых потерь для различных типов трансмиссии

— количество агрегатов (коробок передач, главных передач) в трансмиссии;

— нагрузка на ведущий мост при полном использовании грузоподъёмности (Н);

— коэффициент, учитывающий тип автомобиля; - для автомобилей повышенной проходимости;

— для остальных автомобилей.

Силы — рассчитываются для случая равномерного движения автомобиля по горизонтальной дороге, асфальтобетонной, при безветренной погоде (м/с), с номинальной полезной загрузкой.

Результаты расчетов сведем в таблицы 2.11 и 2. 12.

Таблица 2.12 Тяговая сила и сила сопротивления вспомогательного оборудования автомобиля

Таблица 2.12 Силы сопротивления движению автомобиля

2.5 Мощностной баланс автомобиля Мощностной баланс автомобиля — совокупность кривых, характеризующих эффективную мощность, развиваемую автомобилем и мощность сил сопротивления при различных значениях скорости движения.