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

Рисунок 2.1. - Внешняя скоростная характеристика двигателя автомобиля

2.2 Тяговый расчет автомобиля

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

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

         (2.3)

где:- крутящий момент двигателя, Н·м;

 - передаточное число коробки передач;

 - передаточное число главной передачи;

 - радиус качания колеса, м;

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

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

 км/ч.          (2.4)

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

 мм           (2.5)

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

Н - высота профиля шины в свободном состоянии, м;

λ_Ш - коэффициент нормальной деформации шины.

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

Таблица 2.2 Расчет тяговой характеристики автомобиля

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

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

 - сила тяги на прямой передаче, кН;        

 - передаточное число коробки передач на i-й передаче.

Суммарная сила сопротивления дороги () определяется по формуле:

          (2.6)

где: ψ - коэффициент суммарного сопротивления дороги;

 - полный вес автомобиля, кН.

Коэффициент суммарного сопротивления дороги рассчитывается так:

      (2.7)

где: f - коэффициент сопротивления качения;

a - угол подъема дороги.

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

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

       (2.8)

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

 - скорость движения автомобиля, км/ч.

Cила, суммарного сопротивления дороги в этих условиях такова:

    (2.9)

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

Силу сопротивления воздуха () в кН определяют по формуле:

  (2.10)

где: - коэффициент сопротивления воздуха;

F - лобовая площадь автомобиля, м².

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

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

Таблица 2.3 Расчет сил сопротивления движению

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

 (2.11)

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

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

Рисунок 2.2. График тягового баланса автомобиля

2.3 Динамический паспорт автомобиля

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

    (2.12)

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

- сила сопротивления воздуха, кН;

 - полный вес автомобиля, кН.

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

 (2.13)

Результаты расчетов сводим в таблицу 2.4. По данным этой таблицы на рис. 2.3, динамическая характеристика автомобиля Chevrolet Lacetti с пятиступенчатой коробкой передач.

3. Эксплуатационные качества автомобиля

3.1 Боковые силы, действующие на автомобиль

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

Рисунок 3.1 - Силы, действующие на автомобиль при повороте

R_xi, R_x2, R_yi, R_y2 - продольные и поперечные реакции дороги на колеса переднего и заднего мостов; Р_и - центробежная сила; Р_у - поперечная составляющая центробежной силы; ρ_ц и ρ₃ - радиусы поворота центра масс и задней оси; θ - угол поворота управляемой оси (приблизительно равен полусумме углов поворота управляемых колес); М_и - момент инерции автомобиля; γ - угол между радиусом ρ_ц поворота центра тяжести и продолжением оси заднего моста

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

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

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

 (3.1)

где  - полная допустимая масса автомобиля;

 - угловая скорость автомобиля при повороте;

- расстояние от центра поворота до центра тяжести автомобиля.

Вместе с тем

, (3.2)

где V - линейная скорость автомобиля.

; (3.3)

. (3.4)

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

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

 (3.5)

Поперечная составляющая центробежной силы (Р_у1) равна:

 (3.6)

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

 (3.7)

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

, (3.8)

где j - ускорение движения автомобиля.

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

 (3.9)

Сила Р_у11 действует только в процессе поворота рулевого колеса. При входе автомобиля в поворот сила  положительна и вместе с силой  она увеличивает опасность заноса и опрокидывания автомобиля.

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

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

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

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

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

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

;

.

Таблица 3.1 - Определение поперечной составляющей центробежной силы , кН

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

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

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

при V=20 (км/ч)=5,56 (м/с); :

;

.

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

Таблица 3.2 - Определение , кН

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

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

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

при θ=5 (град)=0,1 (рад); :

;

.

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

Таблица 3.3 - Определение , кН

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

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

4. Анализ конструкции автомобиля

.1 Основные параметры и размеры

Колесная формула автомобиля Chevrolet Lacetti (4х2).

Автомобиль представляет собой двухосный легковой автомобиль с приводом на переднюю ось, имеет четырехдверный цельнометаллический кузов с багажным отсеком. Съемными узлами кузова являются крышки капота, багажника и двери. Собственная масса автомобиля составляет 1210 кг. Габаритные размеры:

длинна 4300 мм;

ширина 1720 мм;

высота 1440 мм.

Наименьший дорожный просвет 145 мм, полная масса автомобиля 1610 кг, грузоподъемность (пассажировместимость) 405 кг (5 чел.), собственная масса приходящаяся на переднюю ось 605 кг, на заднюю ось 605 кг, полная масса приходящаяся на переднюю ось 660 кг, на заднюю ось 950 кг.

Рабочий объем двигателя Ford Focus составляет 1,4 л, максимальная скорость автомобиля - 175 км / ч. Максимальная мощность при 6300 об / мин - 131 кВт. Наименьший габаритный радиус поворота автомобиля - 10,4 м. Контрольный расход топлива составляет: 7,3 л / 100 км.

4.2 Надежность конструкции

Пробег (ресурс) автомобиля до капитального ремонта составляет 300 тыс. км. Срок гарантии и гарантийный пробег указывается заводом изготовителем. Завод гарантирует исправность автомобиля в целом, а так при нормальном действии отдельных агрегатов, механизмов и деталей автомобиля (кроме шин и аккумуляторной батареи) в течение 12 месяцев со дня отгрузки с завода, не считая времени нахождения в пути следования при пробеге не более 30 тыс. км.

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

4.3 Эксплуатационная и ремонтная технологичность

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

Для проведения технического обслуживания к автомобилю прикладывается комплект инструмента.

Завод допускает производить техническое обслуживание в соответствии с «Положением о техническом обслуживании автомобильного транспорта». Виды технического обслуживания автомобиля:

Указанная периодичность проведения работ по техническому обслуживанию автомобиля дана для нормальных дорожных и климатических условий эксплуатации. Однако частота проведения очередных технических обслуживании должна определяться (корректироваться) в зависимости от длительности эксплуатации автомобиля в неблагоприятных условиях.

Условная зависимость периодичности проведения работ по техническому обслуживанию дана в нижеприведенной таблице 4.1.

Таблица 4.1. Перечень работ по техническому обслуживанию

4.4 Уровень унификации и стандартизации

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

не оборудованного тормозами - 700 кг,

оборудованного тормозами - 1300 кг,

Уровень унификации и стандартизации дает возможность Chevrolet Lacetti взаимозаменяемости основных узлов и агрегатов.

4.5 Безопасность конструкции

Автомобиль Chevrolet Lacetti обладает средствами безопасности.

К средствам безопасности относится:

ремни безопасности с преднатяжителями,

подушки безопасности водителя и пассажира,

двухконтурная тормозная система с ABS.

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

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

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

Шины не должны иметь сквозных порывов и трещин;

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

4.6 Эстетические и эргономические показатели

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

Кузов автомобиля Chevrolet Lacetti трехобъемный, металлический, несущей конструкции, четырехдверный, типа «хетчбек».

Кузов оборудован многослойной термошумоизоляцией.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Передние сиденья оборудованы диагонально-поясными ремнями безопасности.

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

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

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

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

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

В состав панели приборов входит:

. Облицовка комбинации приборов.

. Комбинация приборов.

. Ручка корректора фар.

. Центральный переключатель света.

. Облицовка центральная.

. Центральные вентиляционные решетки.

. Магнитола.

. Блоки переключателей.

. Панель органов управления отоплением и вентиляцией.

. Облицовки громкоговорителей (низкочастотных).

. Боковые вентиляционные решетки.

. Крышка блоков предохранителей.

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

. Надставки панели приборов передняя левая и правая.

. Надставка нижняя правая.

. Ручка открывания капота.

Вещевой ящик.

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

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

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

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

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

В автомобиле предусмотрены системы приточной и вытяжной вентиляции салона.

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

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

Приточная вентиляция также осуществляется через опускные стекле дверей.

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

Литература

автомобиль lacetti тяговый поворот

1. Илларионов В.А., Морин М.М.и др. Теория и конструкция автомобиля. - М.: Машиностроение, 2005.

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

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

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

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

. Журнал «За рулем» №7.-М.: «За рулем», 2005.

. «Автомобили Chevrolet Lacetti», Руководство по ремонту и эксплуатации.-М.: Молодая гвардия, 2009.

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