Подвеска кроссового гоночного автомобиля на базе Шевроле Нива
|
Введение 6
1. Технико-экономическое обоснование проекта 9
1.1 Общая характеристика автомобиля 9
1.2 Требования к подвеске, общие требования предъявляемые к
подвеске 12
1.3 Задачи конструирования 18
1.4 Область применения 18
2. Расчет тягово-динамической характеристики 19
2.1 Исходные данные расчетов 19
2.2 Расчет внешней скоростной характеристики 19
2.3 Выбор передаточных чисел трансмиссии 21
2.4 Силовой баланс автомобиля 22
2.5 Мощностной баланс автомобиля 25
2.6 Динамическая характеристика автомобиля 26
2.7 Характеристика ускорения автомобиля 28
2.8 Характеристика разгона автомобиля 30
2.9 Т опливно-экономическая характеристика 32
3. Выбор типа подвески и расчет параметров работы 35
3.1 Обоснование выбора поперечной двухрычажной подвески с
креплением амортизатора к верхнему рычагу 35
3.2 Обоснование выбора задней подвески 41
3.3 Кинематический анализ двухрычажной поперечной подвески 42
3.4 Расчет на плавность хода передней подвески 44
4. Конструирование и расчет подвески 46
4.1 Расчет сил, действующих на двухрычажной поперечной подвеске... 46
4.2 Расчет упругой характеристики подвески 61
4.3 Расчет на прочность верхнего и нижнего рычага 63
4.4 Расчет шарового пальца рычага 65
4.5 Расчет на долговечность шаровых соединений опор рычагов 66
5. Безопасность эксплуатации автомобиля при модернизированной
подвеске ВАЗ-2123 68
5.1 Безопасность эксплуатации автомобиля 68
5.2 Проведение испытания автомобиля 68
5.3 Показатели управляемости и устойчивости автомобиля 69
5.4 Измерители управляемости автомобиля 77
6. Экономическое обоснование проекта 82
6.1 Цель проекта 82
6.2 Характеристика базовой конструкции 82
6.3 Характеристика проектируемой конструкции 83
6.4 Расчет затрат на проведение НИОКР 87
6.5 Расчет затрат на производство изделия 92
6.6 Исходные данные для расчёта затрат в производстве 92
6.7 Расчёт суммарной себестоимости изготовления ненужных деталей.. 93
6.8 Расчёт себестоимости изготовления изменённых деталей 94
6.9 Расчёт суммарной себестоимости покупных изделий, применяемых
в новой конструкции 95
6.10 Расчёт цеховой себестоимости изготовления новых деталей 95
6.11 Себестоимость цеховая изготовления проектируемой подвески 97
6.12 Технико-экономические показатели проекта 97
Заключение 99
Список используемых источников 101
Приложение
1. Технико-экономическое обоснование проекта 9
1.1 Общая характеристика автомобиля 9
1.2 Требования к подвеске, общие требования предъявляемые к
подвеске 12
1.3 Задачи конструирования 18
1.4 Область применения 18
2. Расчет тягово-динамической характеристики 19
2.1 Исходные данные расчетов 19
2.2 Расчет внешней скоростной характеристики 19
2.3 Выбор передаточных чисел трансмиссии 21
2.4 Силовой баланс автомобиля 22
2.5 Мощностной баланс автомобиля 25
2.6 Динамическая характеристика автомобиля 26
2.7 Характеристика ускорения автомобиля 28
2.8 Характеристика разгона автомобиля 30
2.9 Т опливно-экономическая характеристика 32
3. Выбор типа подвески и расчет параметров работы 35
3.1 Обоснование выбора поперечной двухрычажной подвески с
креплением амортизатора к верхнему рычагу 35
3.2 Обоснование выбора задней подвески 41
3.3 Кинематический анализ двухрычажной поперечной подвески 42
3.4 Расчет на плавность хода передней подвески 44
4. Конструирование и расчет подвески 46
4.1 Расчет сил, действующих на двухрычажной поперечной подвеске... 46
4.2 Расчет упругой характеристики подвески 61
4.3 Расчет на прочность верхнего и нижнего рычага 63
4.4 Расчет шарового пальца рычага 65
4.5 Расчет на долговечность шаровых соединений опор рычагов 66
5. Безопасность эксплуатации автомобиля при модернизированной
подвеске ВАЗ-2123 68
5.1 Безопасность эксплуатации автомобиля 68
5.2 Проведение испытания автомобиля 68
5.3 Показатели управляемости и устойчивости автомобиля 69
5.4 Измерители управляемости автомобиля 77
6. Экономическое обоснование проекта 82
6.1 Цель проекта 82
6.2 Характеристика базовой конструкции 82
6.3 Характеристика проектируемой конструкции 83
6.4 Расчет затрат на проведение НИОКР 87
6.5 Расчет затрат на производство изделия 92
6.6 Исходные данные для расчёта затрат в производстве 92
6.7 Расчёт суммарной себестоимости изготовления ненужных деталей.. 93
6.8 Расчёт себестоимости изготовления изменённых деталей 94
6.9 Расчёт суммарной себестоимости покупных изделий, применяемых
в новой конструкции 95
6.10 Расчёт цеховой себестоимости изготовления новых деталей 95
6.11 Себестоимость цеховая изготовления проектируемой подвески 97
6.12 Технико-экономические показатели проекта 97
Заключение 99
Список используемых источников 101
Приложение
«Автомобильный транспорт развивается качественно и количественно бурными темпами. В настоящее время ежегодный прирост мирового парка автомобилей равен 10-12 млн. единиц, а его численность - более 400 млн. единиц. Каждые четыре из пяти автомобилей общего мирового парка - легковые и на их долю приходится более 60% пассажиров, перевозимых всеми видами транспорта.
Помимо тех неоспоримых удобств, которые легковой автомобиль создает в жизни человека, очевидно общественное значение массового пользования личными автомобилями: увеличивается скорость сообщения при поездках; сокращается число штатных водителей; облегчается доставка городского населения в места массового отдыха, на работу и т. д.» [2]
«Современные методы расчетно-теоретических исследований позволяют на начальной стадии проектирования автомобиля и его агрегатов с большой достоверностью расчетным путем обеспечивать заданные функциональные характеристики будущего автомобиля.
Автомобильные транспортные средства подвергаются изменчивым и неожиданным внешним воздействиям при перевозках грузов и пассажиров. Поэтому оценивать конструкцию автомобиля приходится по множеству эксплуатационных свойств, а их совершенствование можно осуществлять только на основе более глубокого изучения рабочих процессов взаимодействия автомобиля с внешней средой при разных управляющих воздействиях.» [3]
«Во многих работах решены главные вопросы действительной оценки рабочих процессов автомобиля, реальной нагруженности агрегатов и систем, расчета элементов подвески, ускоренных испытаний автомобильной техники в условиях колебаний автомобиля от воздействия неровной дороги. Благодаря этому, теория автомобиля как научная дисциплина значительно развита. Тесная связь переменных воздействий неровной дороги и возникающих колебаний, значительно приблизила методы проектирования и испытания новых моделей автомобилей к условиям реальной эксплуатации.» [1]
«Так, в настоящее время проектные расчеты строятся исходя из рассмотрения колебаний автомобиля как составной части сложной системы человек-автомобиль-дорога (ЧАД). Современная технология полигонных испытаний базируется на основе оценки динамических нагрузок основных агрегатов автомобиля, в процессе его колебаний при движении по специальным неровным дорогам.
За последние годы достигнуты существенные успехи в создании новых технологий, а изучение колебаний автомобиля и исследование подвесок получило значительное развитие — количественное и качественное. Стало возможным от изучения колебаний собственно автомобиля перейти к исследованию системы человек - автомобиль - дорога.» [5]
«Автомобиль как колебательная система находится в тесной взаимосвязи с дорогой, имеющей сложный микропрофиль. С другой стороны, колебания автомобиля влияют на человека и сохранность перевозимого груза. Эта связь взаимна: человек также влияет на колебания автомобиля. Водитель оценивает сложившуюся на дороге ситуацию, профиль дороги и состояние ее поверхности и может задавать те или иные скорость и траекторию движения автомобиля. Воздействия на ходовую часть и, в частности, на подвеску определяются дорогой, скоростью движения и той траекторией, которую выбирает водитель..» [2]
«На траекторию автомобиля влияют непосредственно дорога, а также параметры ходовой части. Изменение траектории автомобиля ощущается человеком. На траектории сказываются и перемещения кузова, прежде всего его поперечные крены. Приходится учитывать также воздействия кузова на ходовую часть и влияние автомобиля на дорогу, прежде всего на износ и деформацию ее поверхности.
Многолетний опыт показывает, что неровности дороги и вызываемые ими колебания кузова и колес автомобиля ведут, как правило, к ухудшению всех его эксплуатационно-технических качеств и к тем большему, чем хуже качество дороги.
Исследование нагрузочных режимов механизмов автомобиля необходимо для улучшения его надежности, прочности, тяговых качеств, экономичности, устойчивости, управляемости, плавности хода и др. Поэтому следует установить зависимости между колебаниями автомобиля и измерителями перечисленных эксплуатационно-технических качеств.» [5]
Для решения указанных проблем в работе предполагается провести исследования с целью выбора оптимальной конструкторско-компоновочной схемы подвески. Осуществить динамический расчет автомобиля для выбора значений характеристик подвески автомобиля.
Цель дипломного проекта: «Создание специального
конкурентоспособного гоночного автомобиля для участия во внедорожных рейдах».
Достижение поставленной цели требует решения следующих задач:
1. Выяснить требования, предъявляемые к подвеске автомобиля;
2. Выявить основные тенденции и направления в проектировании систем подобного рода;
3. Сконструировать подвеску, способную эффективно работать в условиях экстремальных дорожных условий кроссовых гонок.
4. Рассмотреть методы использования результатов теоретических и экспериментальных исследований в решении задач инженерной практики.
Решение сформулированных задач отражают новизну теоретических и экспериментальных исследований в представленной работе.
Помимо тех неоспоримых удобств, которые легковой автомобиль создает в жизни человека, очевидно общественное значение массового пользования личными автомобилями: увеличивается скорость сообщения при поездках; сокращается число штатных водителей; облегчается доставка городского населения в места массового отдыха, на работу и т. д.» [2]
«Современные методы расчетно-теоретических исследований позволяют на начальной стадии проектирования автомобиля и его агрегатов с большой достоверностью расчетным путем обеспечивать заданные функциональные характеристики будущего автомобиля.
Автомобильные транспортные средства подвергаются изменчивым и неожиданным внешним воздействиям при перевозках грузов и пассажиров. Поэтому оценивать конструкцию автомобиля приходится по множеству эксплуатационных свойств, а их совершенствование можно осуществлять только на основе более глубокого изучения рабочих процессов взаимодействия автомобиля с внешней средой при разных управляющих воздействиях.» [3]
«Во многих работах решены главные вопросы действительной оценки рабочих процессов автомобиля, реальной нагруженности агрегатов и систем, расчета элементов подвески, ускоренных испытаний автомобильной техники в условиях колебаний автомобиля от воздействия неровной дороги. Благодаря этому, теория автомобиля как научная дисциплина значительно развита. Тесная связь переменных воздействий неровной дороги и возникающих колебаний, значительно приблизила методы проектирования и испытания новых моделей автомобилей к условиям реальной эксплуатации.» [1]
«Так, в настоящее время проектные расчеты строятся исходя из рассмотрения колебаний автомобиля как составной части сложной системы человек-автомобиль-дорога (ЧАД). Современная технология полигонных испытаний базируется на основе оценки динамических нагрузок основных агрегатов автомобиля, в процессе его колебаний при движении по специальным неровным дорогам.
За последние годы достигнуты существенные успехи в создании новых технологий, а изучение колебаний автомобиля и исследование подвесок получило значительное развитие — количественное и качественное. Стало возможным от изучения колебаний собственно автомобиля перейти к исследованию системы человек - автомобиль - дорога.» [5]
«Автомобиль как колебательная система находится в тесной взаимосвязи с дорогой, имеющей сложный микропрофиль. С другой стороны, колебания автомобиля влияют на человека и сохранность перевозимого груза. Эта связь взаимна: человек также влияет на колебания автомобиля. Водитель оценивает сложившуюся на дороге ситуацию, профиль дороги и состояние ее поверхности и может задавать те или иные скорость и траекторию движения автомобиля. Воздействия на ходовую часть и, в частности, на подвеску определяются дорогой, скоростью движения и той траекторией, которую выбирает водитель..» [2]
«На траекторию автомобиля влияют непосредственно дорога, а также параметры ходовой части. Изменение траектории автомобиля ощущается человеком. На траектории сказываются и перемещения кузова, прежде всего его поперечные крены. Приходится учитывать также воздействия кузова на ходовую часть и влияние автомобиля на дорогу, прежде всего на износ и деформацию ее поверхности.
Многолетний опыт показывает, что неровности дороги и вызываемые ими колебания кузова и колес автомобиля ведут, как правило, к ухудшению всех его эксплуатационно-технических качеств и к тем большему, чем хуже качество дороги.
Исследование нагрузочных режимов механизмов автомобиля необходимо для улучшения его надежности, прочности, тяговых качеств, экономичности, устойчивости, управляемости, плавности хода и др. Поэтому следует установить зависимости между колебаниями автомобиля и измерителями перечисленных эксплуатационно-технических качеств.» [5]
Для решения указанных проблем в работе предполагается провести исследования с целью выбора оптимальной конструкторско-компоновочной схемы подвески. Осуществить динамический расчет автомобиля для выбора значений характеристик подвески автомобиля.
Цель дипломного проекта: «Создание специального
конкурентоспособного гоночного автомобиля для участия во внедорожных рейдах».
Достижение поставленной цели требует решения следующих задач:
1. Выяснить требования, предъявляемые к подвеске автомобиля;
2. Выявить основные тенденции и направления в проектировании систем подобного рода;
3. Сконструировать подвеску, способную эффективно работать в условиях экстремальных дорожных условий кроссовых гонок.
4. Рассмотреть методы использования результатов теоретических и экспериментальных исследований в решении задач инженерной практики.
Решение сформулированных задач отражают новизну теоретических и экспериментальных исследований в представленной работе.
В дипломном проекте была произведена разработка передней подвески автомобиля ВАЗ-2123, предназначенной для участия в кроссовых гонках.
Был произведен анализ конструкций передней подвески автомобиля повышенной проходимости, ориентированного на участие в спортивных соревнованиях в условиях бездорожья. Определены требования и характеристики конструкции подвески.
Для базового автомобиля, в рамках которого производится доработка до кроссового гоночного автомобиля, произведен расчет тягово¬динамических параметров. По результату произведенного расчета построены графики тягово-динамических и топливно-экономических характеристик. Результаты расчета представлены в пояснительной записке и вынесены на лист графической части.
Особенностью конструкций подобного рода является обеспечение большого хода, высокая энергоемкость и при этом максимально малый вес. В рамках выпускной квалификационной работы разработана передняя подвеска, на основе проведенного анализа существующих конструкций. Определены оптимальные геометрические параметры конструкции рычагов подвески, произведены кинематические и прочностные расчеты рычагов. Предполагается, что подвеска будет изготавливаться из конструкционных материалов, широко используемых в автомобиле строении - стали и сплавов.
Также произведен расчет наиболее ответственных деталей подвески, которые испытывают в процессе эксплуатации наибольшие нагрузки, и чья прочность является критической с точки зрения эксплуатации. Определены их прочностные характеристики.
В разделе безопасности рассмотрены вопросы безопасной эксплуатации модернизированного транспортного средства. Определены параметры безопасной эксплуатации, проведен анализ нормативной документации, определяющей параметры безопасного использования транспортного средства.
В экономическом разделе дипломного проекта произведен расчет капитальных затрат на проведение НИОКР. Также произведен анализ стоимости изготовления отдельных деталей модернизированной подвески. Рассчитаны экономические показатели проекта.
На основании проведенной работы, делаем вывод о выполненном задании в рамках дипломного проекта.
Был произведен анализ конструкций передней подвески автомобиля повышенной проходимости, ориентированного на участие в спортивных соревнованиях в условиях бездорожья. Определены требования и характеристики конструкции подвески.
Для базового автомобиля, в рамках которого производится доработка до кроссового гоночного автомобиля, произведен расчет тягово¬динамических параметров. По результату произведенного расчета построены графики тягово-динамических и топливно-экономических характеристик. Результаты расчета представлены в пояснительной записке и вынесены на лист графической части.
Особенностью конструкций подобного рода является обеспечение большого хода, высокая энергоемкость и при этом максимально малый вес. В рамках выпускной квалификационной работы разработана передняя подвеска, на основе проведенного анализа существующих конструкций. Определены оптимальные геометрические параметры конструкции рычагов подвески, произведены кинематические и прочностные расчеты рычагов. Предполагается, что подвеска будет изготавливаться из конструкционных материалов, широко используемых в автомобиле строении - стали и сплавов.
Также произведен расчет наиболее ответственных деталей подвески, которые испытывают в процессе эксплуатации наибольшие нагрузки, и чья прочность является критической с точки зрения эксплуатации. Определены их прочностные характеристики.
В разделе безопасности рассмотрены вопросы безопасной эксплуатации модернизированного транспортного средства. Определены параметры безопасной эксплуатации, проведен анализ нормативной документации, определяющей параметры безопасного использования транспортного средства.
В экономическом разделе дипломного проекта произведен расчет капитальных затрат на проведение НИОКР. Также произведен анализ стоимости изготовления отдельных деталей модернизированной подвески. Рассчитаны экономические показатели проекта.
На основании проведенной работы, делаем вывод о выполненном задании в рамках дипломного проекта.