4.Расчет на прочность деталей тормозного механизма

4.1 Расчёт тормозной колодки

При торможении давление, оказываемое на педаль, передается тормозным колодкам, которые прижимаются к тормозному барабану или тормозному диску и не дают ему вращаться. Соединенный с колесом тормозной барабан или тормозной диск под действием трения замедляет собственное вращение и снижает скорость вращения колеса.

Рассчитаем тормозную колодку на прочность шва наклёпа тормозной колодки и удельную нагрузку на тормозные накладки.

4.1.1 Расчет удельной нагрузки на тормозные накладки

,

где ΣF_нак- суммарная площадь тормозных накладок тормозной системы, м²;

G_a- вес автомобиля, Н.

Для автомобиля прототипа диаметр барабана 300 мм, а ширина накладки 40 мм, то найду площадь всех поверхностей накладок:

L_{барабана}=2πr_б=2*3,14*0,15=0,942 м;

L_{1накладки}= L_{барабана}* α/360^o=0,942*120/360=0.315 м;

S_{1 накладки}=L_{1накладки}*b=0.315*0.04=0.0126 м²;

ΣF_нак= S_{1 накладки}*8 = 8*0.0126=0,1008м²

(Н/м²)= 15,3 (Н/см²),

Полученное значение удельной нагрузки входит в пределы статистических данных для легковых автомобилей равные 10…20H/см²

4.2 Расчет удельной работы трения тормозного барабана

,

где А=m_аv²/2- кинетическая энергия автомобиля при максимальной скорости начала торможения автомобиля, считая что она полностью поглощается тормозным механизмом.

Рассчитаем данную величину для автомобиля прототипа.

(Дж/м²)= 7,32 (кДж/см²),

Выше приведенные расчеты входят интервал средних величин значения удельной работы для легковых автомобилей 5…20 кДж/см².

4.3 Расчет стяжной пружины

При торможении на стяжную пружину действует сила Р, которая находится по следующей формуле

(Н)

Выбираем диаметр проволоки

При с=3; к=1,17

Приняв для пружины хромомарганцевую группу сталей сталь 50ХГ получим следующий диаметр проволоки:

(мм)

Приму d = 3 мм

Средний диаметр пружины :

D=c*d=3*3=9мм

Пружина устанавливается с действующей на неё с начальной нагрузки:

Р₀=(0,1-0,5)Р=0,4*13241,2=5344,1Н

Рабочее число витков

Примем при работе пружины на растяжение рабочую осадку пружины λ_р=25 мм

,

где G-модуль сдвига

Для пружины растяжения :

Полное число витков:

z_n=z+(1,5-2)=8+2=10

Длина пружины в нагруженном состоянии:

L₀=z_nd+2h_пр=10*6+2*30=120мм

где h_пр- высота прицепа пружины.

Длина пружины при максимальной нагрузке:

L=L₀+λ_р=120+25=145 мм

4.4 Расчет тормозного и остановочного пути

Расчет остановочного пути:

S_t - тормозной путь;

v₀ - начальная скорость автомобиля;

t_рв - время реакции водителя.

Расчет тормозного пути:

v_оус - начальная установившееся скорость;

j_з - ускорение замедления;

j_ус - установившееся ускорение.

Ускорение замедления:

(м/с²)

Ψ - коэффициент сцепления с дорогой;

P_a - нагрузка на заднюю ось автомобиля;

m_a - масса автомобиля.

Начальная установившееся скорость:

v_oyc= v₀-j₃*(t₃+0,5*t_н)=8,3-6,915*(0,2+0,5*0,1)=6,5772 (м/с)

t₃ - время запаздывания;

t_H - время нарастания замедления.

S_t=(8,3²+6,5572²)/(2*6,915)+(6,5772²+0)/(2*6,8)=11,79 (м)

S₀=11,79+8,3*0,4=14,61 (м)

Тормозной путь автомобиля ВАЗ 2121 - 13,5м. Тормозной путь уменьшился на 1,7м;

Остановочный путь автомобиля ВАЗ 2121 - 15,3 м. Остановочный путь уменьшился на 0,7 м.

Заключение

В ходе выполнения курсового проекта был разработан и описан привод тормозного механизма автомобиля ВАЗ-2121. В проекте описаны требования к конструкции тормозного привода автомобиля, его краткая характеристика, принцип действия и описание его работы. В расчетной части были определены основные характеристики тормозного механизма в зависимости от условий эксплуатации, произведены проверочный расчет стяжной пружины и расчет теплового режима тормозного барабана. В результате проведенной работы тормозная система была модернизирована следующим образом: внедрено устройство автоматической регулировки зазора между тормозными накладками и барабаном, которое включает в себя колесный цилиндр, поршни и узел регулировки. Узел регулировки содержит стержень с установленной на нем с натягом разрезной регулирующей втулкой, ввернутый в один из поршней, а последний связан со вторым поршнем посредством выступов, имеющихся на втулке и входящих в зацепление с буртиком в днище второго поршня, с возможностью взаимного осевого перемещения, с возможностью обеспечения большего усилия по сдвигу втулки относительно стержня, чем развиваемое усилие стяжной пружины. Технический результат заключается в снижении расхода тормозной жидкости, уменьшении хода педали и соответственно тормозного пути, а также в повышении долговечности уплотнительных манжет

После внедрения в конструкцию тормозного механизма изменений, тормозной путь уменьшился на 1,7м; остановочный путь уменьшился на 0,7 м.

Список используемой литературы

1. Атоян К.М. Гидравлические системы автомобилей / К. М. Атоян, Я. Н. Каминский, А. Д. Старинский. - М.: Транспорт, 1989. - 326 с.

2. Автомобильный форум http://auto.bezmani.ru/topic9.html

3. Бухарин А. А. Тормозные системы автомобилей / А. А. Бухарин. - М.: Машизд, 1950. - 286 с.

. Гузенков П. Г. Краткий справочник к расчету деталей машин / П. Г. Гузенков. - М.: Высшая школа, 1967. - 198 с.

4. Гуревич П. В. Гидравлический тормозной привод автотранспортных средств / П. В. Гуревич. - М.: Транспорт, 1988. - 137 с.

5. Гуревич П. В. Перспективный тормозной привод / П. В. Гуревич. - М.: Автомобильная промышленность, 1985. - 123 с.

6. Гуревич П. В. Тормозное управление автомобилем / П. В. Гуревич, Р. А. Меламуд. - М.: Транспорт, 1978. - 155 с.

7. ГОСТ 4365 - 89. Приводы гидравлических и пневмогидравлических тормозных систем. Технические требования.

8. Антонов А. С. Легковые автомобили: конструкция и расчёт / А.С. Антонов. - М.: Транспорт, 1988. - 316 с.

9. Методические указания к расчетным работам по теме: «Рабочие процессы и расчеты агрегатов автомобиля». - М.: МАДИ (ТУ), 1993. - 20 с.

10. Вишняков Н. Н. Автомобиль. Основы конструкции / Н.Н. Вишняков, В. К. Вахламов, А. Н. Нарбут. - М.: Машиностроение, 1986. - 511 с.

11. Осепчуков В. В. Автомобиль. Анализ конструкций и элементы расчета / В. В. Осепчуков, А. К. Фрумкин. - М.: Машиностроение, 1989. - 304 с.

12. Патент № 2302565: «Барабанный колодочный тормоз и тормозная колодка», Евромаркплат 14.11.2003.

13. Патент № 2118725: «Устройство автоматической регулировки зазора барабанного тормоза и привода стояночного тормоза», ОАО ГАЗ 10.09.1998.