876

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова»

кафедра автомобилей и сервиса

ОСНОВЫ РАСЧЁТА АГРЕГАТОВ И СИСТЕМ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ

методические указания для самостоятельной работы студентов по специальности

23.05.01 Наземные транспортно-технологические средства

Воронеж 2020

1

УДК 629.33.001.6

Волков, В. С. Основы расчёта агрегатов и систем транспортных средств [Электронный ресурс]: методические указания для самостоятельной работы студентов по специальности 23.05.01 Наземные транспортнотехнологические средства / В. С. Волков; М-во образования и науки РФ, ФГБОУ ВО «ВГЛТУ». – Воронеж, 2020. – 11 с.

Ответственный редактор д-р техн. наук, проф. Прядкин В.И.

Рецензент: д-р техн. наук, профессор Афоничев Д.Н.

Печатается по решению учебно-методической комиссии автомобильного факультета ФГБОУ ВО «ВГЛТУ»

2

Введение

Для обеспечения оптимальных режимов эксплуатации автотранспортных средств с наибольшей эффективностью для народного хозяйства, необходимо наличие специалистов данного профиля с высоким уровнем подготовки, позволяющей решать сложные технические задачи. Работа в современных условиях требует от специалистов достаточно полных знаний в части протекания рабочих процессов в агрегатах и системах транспортных средств, обеспечивающих возможность транспортной работы и надлежащий уровень безопасности движения.

К агрегатам и системам транспортных средств относятся механизмы сцепления, коробки передач, раздаточные коробки, карданные передачи, главные передачи и межколёсные дифференциалы, подвески колёс, системы рулевого и тормозного управления, колёсного движителя, несущей системы.

1. Общие указания и порядок выполнения самостоятельной работы

Целью самостоятельной работы студентов является закрепление полученных на лекционных и практических занятиях знаний на основе работы с литературными источниками и рекомендуемыми методическими материалами. После аудиторных занятий студент завершает выполнение этих работ, самостоятельно используя рекомендуемые методические материалы. При необходимости студент может работать в компьютерном классе, используя информационные материалы кафедры, а также с выходом в интернет.

Самостоятельная работа по дисциплине «Основы расчёта агрегатов и систем транспортных средств» выполняется на протяжении 6 и 7 семестров после изучения дисциплин общепрофессионального цикла.

Целевое направление данной работы состоит в приобретении навыков расчёта и соответствующих компетенций, по оценке работоспособности агрегатов и систем транспортных средств. Кроме этого выполнение самостоятельной работы способствует развитию творческой инициативы и дальнейшему совершенствованию навыков и стремлений студентов к работе с учебниками и техническим справочным материалом. Самостоятельная работа предусматривает научить студентов на основании теоретических рассуждений выводить общие и рабочие аналитические соотношения с целью получения практических выводов, а также находить объективные научнообоснованные критерии, позволяющие оценивать работоспособность агрегатов и систем транспортных средств по удовлетворению требований транспортной работы и надлежащего уровня безопасности движения посредством аналитического расчета и проведения эксперимента.

3

2.Разделы учебной дисциплины, выносимые на самостоятельную работу

Всоответствии с рабочей программой изучения учебной дисциплины на самостоятельную подготовку выносятся следующие разделы.

1.Определение расчётных нагрузок и оценки работоспособности деталей фрикционного сцепления.

2.Определение расчётных нагрузок и оценки работоспособности деталей механической коробки передач с ручным управлением.

3.Определение расчётных нагрузок и оценки работоспособности деталей раздаточной коробки.

4.Определение расчётных нагрузок и оценки работоспособности деталей карданной передачи с шарнирами неравных угловых скоростей.

5.Определение расчётных нагрузок и оценки работоспособности деталей карданной передачи с шарнирами равных угловых скоростей.

6.Определение расчётных нагрузок и оценки работоспособности деталей главной передачи.

7.Определение расчётных нагрузок и оценки работоспособности деталей симметричного межколёсного дифференциала.

8.Определение расчётных нагрузок и оценки работоспособности полуосей главной передачи в существующих вариантах нагружения.

9.Определение расчётных нагрузок и оценки работоспособности деталей направляющих устройств автомобильной подвески.

10.Определение расчётных нагрузок и оценки работоспособности деталей упругих элементов автомобильной подвески.

11.Определение расчётных нагрузок и оценки работоспособности деталей демпфирующих устройств автомобильной подвески.

12.Определение расчётных нагрузок и оценка работоспособности автомобильной шины.

13.Определение параметров, расчётных нагрузок и оценка работоспособности рулевых механизмов.

14.Определение параметров, расчётных нагрузок и оценка работоспособности автомобильных рулевых приводов.

15.Определение параметров, расчётных нагрузок и оценка работоспособности автомобильных тормозных механизмов.

16.Определение параметров, расчётных нагрузок и оценка работоспособности элементов автомобильных тормозных приводов.

17.Определение параметров, расчётных нагрузок и оценка работоспособности элементов автомобильных рам.

18.Определение параметров, действующих амплитудно-частотных характеристик вибрационных нагрузок в автомобиле.

4

По данным разделам учебной дисциплины на самостоятельное изучение выносятся следующие вопросы.

1.Как определяется и от каких факторов зависит скорость конца буксования сцепления?

2.Как определяется и от каких факторов зависит коэффициент запаса сцепления?

3.Объяснить причины, препятствующие применению фрикционных сцеплений с периферийными пружинами на высокоскоростных двигателях.

4.Как определяется и от каких факторов зависит удельное давление на фрикционную накладку сцепления?

5.Как определяется и от каких факторов зависит жесткость одной перифе-

рийно расположенной пружины сцепления?

6Как определяется усилие предварительного поджатия одной пружины гасителя крутильных колебаний ведомого диска фрикционного сцепления?

7Каким образом определяется удобство управления сцеплением?

8Как определяется и от каких факторов зависит передаточное число механического привода управления сцеплением?

9Как определяются и от каких факторов зависят оценочные показатели загруженности сцепления?

10Как осуществляется проверка работоспособности шлицевого соединения ступицы ведомого диска с первичным валом коробки передач?

11Как определяется и от каких факторов зависит минимальное передаточное число трансмиссии?

12Как определяется и от каких факторов зависит максимальное передаточное число трансмиссии?

13Как определяется число ступеней механической коробки передач и её промежуточные передаточные числа?

14Каким образом производится определение параметров зубьев шестерен механической ступенчатой коробки передач?

15Каким образом производится коррекция межцентрового расстояния по осям вращения валов для всех пар шестерен механической коробки передач?

16Каким образом производится оценка износной прочности рабочей поверхности зубьев шестерен механической коробки передач в вариантах внешнего и внутреннего зацепления?

17Каким образом производится оценка прочности и жесткости валов механической коробки передач?

18Как определяется, от каких факторов зависит и в связи с чем ограничивается коэффициент трансформации гидротрансформатора?

19Как определяется и от каких факторов зависит КПД гидротрансформатора?

20Как определяются и от каких факторов зависят моменты на рабочих колесах гидротрансформатора?

5

21 Как определяется и от каких факторов зависит показатель прозрачности гидротрансформатора?

22 Как определяется и от каких факторов зависит критическая частота вращения трубчатой части карданного вала?

23 Как определяется и от каких факторов зависит максимальное расстояние между центрами вращения карданных шарниров?

24 Как определяется и от каких факторов зависит максимальная частота вращения карданного вала?

25 Как производится оценка работоспособности шипов крестовины асинхронного карданного шарнира?

26 Как производится оценка работоспособности вилки асинхронного карданного шарнира?

27 Как производится оценка работоспособности трубчатой части карданного вала?

28 Как определяется и от каких факторов зависит угол закручивания трубчатой части карданного вала?

29 Как определяется и от каких факторов зависит главной передачи? В каких случаях требуется применение колесных редукторов?

30 Каким образом производится оценка прочности элементов зубчатого зацепления главной передачи?

31 Как определяется и от каких факторов зависит коэффициент блокировки межколесного дифференциала? В каких случаях требуется применение несимметричных дифференциалов?

32 Как производится оценка работоспособности оси или шипа крестовины сателлитов симметричного межколесного дифференциала?

33 Как производится оценка работоспособности сферической шайбы между сателлитом и коробкой симметричного дифференциала?

34 По каким расчетным режимам нагружения производится оценка работоспособности полуосей ведущих мостов?

35 Как определяется и от каких факторов зависит угол закручивания полуоси ведущего моста?

36 Как определяется и от каких факторов зависит собственная частота колебаний подвески?

37 Что представляет собой и какие варианты зависимостей рассматривает упругая характеристика подвески?

38 Каким образом и по каким факторам производится оценка работоспособности листовой рессоры?

39 Каким образом производится оценка работоспособности спиральной пружины автомобильной подвески?

40 Каким образом производится оценка работоспособности торсионного упругого элемента автомобильной подвески?

41 Каким образом производится оценка работоспособности пневматического упругого элемента автомобильной подвески?

6

42 Что представляет собой и какие зависимости рассматривает внешняя характеристика амортизатора?

43 Как определяются и от каких факторов зависят коэффициенты сопротивления амортизаторов?

44 Как определяются и от каких факторов зависят характеристики передаточных чисел и жесткости рулевого управления?

45 Как определяются и от каких факторов зависят момент на цапфе управляемого колеса и момент на рулевом колесе?

46 Как осуществляется оценка работоспособности червячного рулевого механизма?

47 Как осуществляется оценка работоспособности рабочей пары «винт – шариковая гайка» реечного рулевого механизма?

48 Как осуществляется оценка работоспособности рабочей пары «рейка – зубчатый сектор» реечного рулевого механизма?

49 Как осуществляется оценка работоспособности рулевой сошки?

50 Как осуществляется оценка работоспособности шаровых пальцев рулевого привода?

51 Как осуществляется оценка прочности и работоспособности тяг рулевого привода?

52 Каким образом определяются кинематические соотношения рулевого привода?

53 Объяснить основные требования, предъявляемые к автомобильным тормозным системам.

54 Как определяются и от каких факторов зависят тормозные моменты на передних и задних колесах автомобиля?

55 Как определяется и от каких факторов зависит удельное давление на фрикционные тормозные накладки?

56 Как определяется и от каких факторов зависит тормозной момент на вращающемся диске тормозного механизма?

57 Как определяется и от каких факторов зависит тормозной момент барабанного тормозного механизма с неравными разжимными усилиями на колодках при равных их перемещениях?

58 Как определяется и от каких факторов зависит максимальное усилие на тормозной педали в системе с гидроприводом при аварийном торможении?

59 Как определяются и от каких факторов зависят: нагрев исполнительных элементов и удельная работа трения колесных тормозных механизмов?

60 Как определяется и от каких факторов зависит коэффициент модуляции давления регулятора тормозных сил?

После изучения указанных вопросов на самостоятельную работу выносятся следующие задачи, решение которых способствует выработке профес-

7

сиональных компетенций, позволяющих решать практические вопросы по оценке работоспособности агрегатов и систем транспортных средств.

1.Определить диаметр вала рулевой сошки dвс реечного рулевого механизма при нагружении окружной силой в зоне зацепления сектора Рок = 500 Н на радиусе поворота сектора rс = 60 мм и допускаемых напряжениях материала на кручение [τкр] = 20 МПа.

2.Определить усилие Рш, прикладываемое к шаровому пальцу рулевой сошки при наличии момента на рулевом колесе Мрк = 5 Нм, передаточного числа рулевого механизма Uрк = 20 и длины рулевой сошки lс = 100 мм.

3.Определить длину рулевой сошки lс при наличии усилия, прикладываемого к её шаровому пальцу Рш = 1000 Н, момента на рулевом колесе Мрк = 5 Нм и передаточного числа рулевого механизма Uрк = 20.

4.Определить напряжения изгиба [σи], действующие в материале рулевой сошки эллипсного поперечного сечения с размерами а = 20 мм; b = 10 мм

идлиной lс = 100 мм при действии на сочлененный с ней шаровый палец усилия Рш = 1000 Н.

5.Определить усилие Рш, действующее на шаровый палец, сочлененный с рулевой сошкой эллипсного поперечного сечения с размерами а = 20 мм; b = 10 мм и длиной lс = 100 мм при напряжениях изгиба σи = 500 МПа.

6.Определить напряжения кручения [τкр], действующие в материале рулевой сошки эллипсного поперечного сечения с размерами а = 20 мм; b =

10 мм при действии на сочлененный с ней шаровый палец усилия Рш = 1000 Н на расстоянии от центра пальца до оси сошки rшп = 50 мм.

7.Определить усилие Рш, действующее на шаровый палец, сочлененный с рулевой сошкой эллипсного поперечного сечения с размерами а = 20

мм; b = 10 мм при расстоянии от центра пальца до оси сошки rшп = 50 мм при напряжениях кручения τкр = 250 МПа.

8.Определить внутренний диаметр рулевой тяги dт трубчатого поперечного сечения при нагружающем усилии от шарового пальца сошки силой

Рш = 10 000 Н, наружном диаметре Dт = 30 мм и допускаемых напряжениях материала на смятие [σсм] = 20 МПа.

9.Определить наружный диаметр рулевой тяги Dт трубчатого поперечного сечения при нагружающем усилии от шарового пальца сошки силой

Рш = 10 000 Н, внутреннем диаметре dт = 10 мм и допускаемых напряжениях материала на смятие [σсм] = 20 МПа.

10.Определить тормозной момент, действующий на передние Мт1 колеса автомобиля массой mа = 2 т с продольными координатами центра масс а = 1м, b = 1 м, высотой центра масс hg = 1 м при наличии коэффициента интенсивности торможения kит = 0,5, радиуса качения колес rк = 0,5 м при торможении на дороге с коэффициентом сцепления φх = 0,5.

11.Определить тормозной момент, действующий на задние Мт2 колеса автомобиля массой mа = 2 т с продольными координатами центра масс а =

8

1м, b = 1 м, высотой центра масс hg = 1 м при наличии коэффициента интенсивности торможения kит = 0,5, радиуса качения колес rк = 0,5 м при торможении на дороге с коэффициентом сцепления φх = 0,5.

12.Определить нагружающую силу Р, исходящую от поршня дисково-

го колесного тормоза, для создания тормозного момента на колесе Мт = 1000 Нм при среднем радиусе трения тормозного диска rд = 0,2 м и коэффициенте трения накладок о поверхность диска μ = 0,2.

13.Определить замедление автопоезда при наличии среднего коэффи-

циента эффективности тормозных механизмов kэф = 0,6 на дороге с коэффициентом сцепления колес с дорогой в продольном направлении φх = 0,6.

14.Определить удельную работу трения тормозных механизмов авто-

мобиля массой mа = 2 т со скорости Vан = 72 км/ч при одинаковом действии четырех барабанных тормозных механизмов с радиусами барабанов Rб = 0,2 м, в каждом из которых работают по две одинаково нагруженные колодки с углами охвата накладок β = 1 рад шириной 50 мм.

15.Определить площадь трения одной фрикционной накладки бара-

банного тормозного механизма Fтр, если при торможении автомобиля массой mа = 2 т с начальной скорости Vан = 72 км/ч выделяется удельная энергия Lтр

=1000 Дж/см2.

16.Определить максимальную касательную силу на одном колесе ав-

томобиля, воспринимающем вертикальную нагрузку от массы mi = 1 т на дороге с коэффициентом сцепления в продольном направлении φх = 0,5.

17.Определить коэффициент сцепления колес с дорогой φх, если при торможении автомобиля массой mа = 5 т возникает суммарная тормозная си-

ла Рт = 25 кН.

Контроль качества выполнения самостоятельной работы осуществляется ведущими преподавателями на аудиторных занятиях и в часы консультаций в соответствии с учебным планом.

3.Информационное обеспечение самостоятельной работы

Вкачестве информационного обеспечения самостоятельной работы студентов при изучении дисциплины «Основы расчёта систем автомобилей, обеспечивающих безопасность движения» рекомендуется к использованию следующая учебная литература.

Основная литература

1. Волков В. С. Автомобили: конструкция, эксплуатационные свойства, системы, обеспечивающие безопасность движения [Текст]: доп. Фед. УМО по укрупненной группе специальностей и направлений подгот. / В. С. Волков; ВГДТУ. - Воронеж, 2018. - 332 с. - Электронная версия в ЭБС ВГЛТУ.

Дополнительная литература

9

1. Песков, В. И. Конструкция автомобильных трансмиссий : учеб. пособие / В.И. Песков. — Москва : ФОРУМ : ИНФРА-М, 2018. — 144 с. — Текст: электронный / ЭБС Знаниум. - URL: https://new.znanium.com/catalog/product/947798

2. Карташевич, А. Н. Тракторы и автомобили. Конструкция: Учебное пособие / А.Н.Карташевич, О.В.Понталев и др.; Под ред. А.Н.Карташевича - Москва : НИЦ ИНФРА-М; Минск : Нов. знание, 2013. - 313 с. - Текст: электронный/

ЭБС Знаниум. - URL: https://new.znanium.com/catalog/product/412187

Кроме этого при самостоятельной работе могут использоваться следующие ресурсы информационно-телекоммуникационной сети «Интернет»:

-www.nwpi.ru;

-www.ucheba.ru;

-www.inueco.ru;

-oz.ftways.ru;

-www.nehudlit.ru;

-ustroistvo-avtomobilya.ru/category/teoriya.

10