Расчет параметров конструктивной безопасности транспортных средств

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Появившись в конце 19 века, автомобиль уже через несколько лет стал опасным для жизни человека. В 1896 году было зафиксировано первое происшествие - наезд автомобиля на пешехода, в 1899 году такое же происшествие закончилось смертью человека.

Увеличение выпуска автомобилей и улучшение их эксплуатационных свойств приводит к повышению движения, плотности транспортных потоков. В результате этого усложняются условия дорожного движения, повышается аварийность.

Безопасность дорожного движения зависит от разных причин. Для удобства анализа все факторы, влияющие на дорожное движение и его безопасность условно делят на три взаимодействующих части: автомобиль, водитель, дорога. из трех элементов системы водитель-автомобиль - дорога наибольшей потенциальной опасностью обладает транспортное средство.

Причиной дорожно-транспортного происшествия часто является несоответствие одного из элементов системы водитель-автомобиль-дорога остальным элементам. Многие происшествия возникают из-за того, что требования дорожной обстановки выше возможностей человеческого организма или конструкции транспортного средства. Воздействие на водителя дополнительных нагрузок, вызванных недостатками конструкции автомобиля или его неудовлетворительным состоянием может резко ухудшить качество вождения, а в особенно неблагоприятных случаях привести к аварии. Напротив, удачная конструкция автомобиля, компенсирующая психофизиологические недостатки человека, может способствовать повышению безопасности дорожного движения.

Конструктивная безопасность автомобиля представляет собой сложное свойство. Для удобства анализа ее делят на активную, пассивную, послеаварийную и экологическую безопасность.

Активная безопасность автомобиля - свойство автомобиля предотвращать дорожно-транспортные происшествия (снижать вероятность возникновения).

Пассивная безопасность автомобиля - свойство автомобиля уменьшать тяжесть последствий ДТП.

Послеаварийная безопасность автомобиля - свойство автомобиля уменьшать тяжесть последствий ДТП после его остановки.

Экологическая безопасность автомобиля - свойство автомобиля, позволяющее уменьшать вред, наносимый участникам движения и окружающей среде в процессе его нормальной эксплуатации.

Взаимосвязь различных видов безопасности и противоречивость требований, предъявляемых к конструкции автомобиля, вынуждают конструкторов и технологов принимать компромиссные решения. При этом неизбежно ухудшаются одни свойства, менее существенные для автомобиля данного типа, и улучшаются другие, имеющие большее значение.



1. Теоретическая часть

1.1 Общие характеристики автомобиля ВАЗ -2115

Характеристика	Значения
Колесная формула	4x2
База, мм	2460
Длина, мм	4330
Высота, мм	1402
Ширина, мм	1650
Колея, мм	2770
Дорожный просвет, мм	170
Количество мест	5
Масса снаряженного автомобиля, кг	985
Полная масса, кг	1405
Передний и задний мосты	одноступенчатые
Главная передача	3,7
Шины	175/70R13

Рисунок 1 - Автомобиль ВАЗ -2115, вид общий

управляемость торможение автомобиль рулевой



2. Расчетная часть

Большая часть всех аварий, происходит по техническим причинам, происходит из-за неисправностей тормозной системы, рулевого управления, потери устойчивости и управляемости автомобиля во время движения.

Особенно тяжелые последствия ДТП происходят из-за неправильной регулировки или выхода из строя одного из тормозных механизмов. В этом случае при торможении автомобиль заносит, и он теряет устойчивость.

Тяговые и тормозные свойства автомобиля связаны между собой. Чем выше скорость автомобиля, тем больше внимания необходимо уделять безопасности движения, т.е. тем лучше должны быть тормозные свойства автомобиля.

2.1 Компоновочные параметры автомобиля и их влияние на безопасность дорожного движения

2.1.1 Расчет ширины динамического коридора

Под динамическим коридором автотранспортного средства понимается ширина полосы дороги (проезжей части), необходимой для безопасного его движения с заданной скоростью.

На прямолинейном участке динамический коридор определяют по эмпирическим формулам следующего типа:

BК=aV + Ba+ 0,3

Вк1 = 0,03*5,55 + 1,65 + 0,3 = 2,12 м

Вк2 = 0,03*11,11+ 1,65+ 0,3 = 2,28 м

Вк3 = 0,03*16,66+ 1,65+ 0,3= 2,45 м

Вк4 = 0,03*22,22 + 1,65+ 0,3= 2,62 м

Вк5 = 0,03*27,77+ 1,65+ 0,3= 2,78 м

Вк6 = 0,03*33,33 + 1,65+ 0,3= 2,95 м

Вк7 = 0,03*38,88+ 1,65+ 0,3 = 3,12 м

Вк8 = 0,03*44,44+ 1,65+ 0,3= 3,28 м

где а - коэффициент, зависящий от квалификации водителя и его психофизиологического состояния, а = 0,015 - 0,054;

Ва - габаритная ширина автомобиля, м;

V - скорость движения автомобиля, м/с.

Таблица 2.1

0, град.	3/0,05	7/0,15	11/0,19	15/0,17	19/0,34	23/0,42	25/0,47
RCP, m	49,2	20,5	12,95	9,11	7,24	5,86	5,23
Rвн	48,4	19,7	12,125	8,285	6,415	5,035	4,405
Rh	50,165	21,62	14,187	10,499	8,75	7,498	6,055
Вкр,	1,79	1,95	2,06	2,21	2,34	2,463	1,65

Расчетные значения Вк, м, полученные по формуле (2.1), указываются в табл. 2.1, по ним строят график зависимости динамического коридора от скорости автомобиля - Вк = f (V). представленные в графической части.

На криволинейном участке дороги ширину проезжей части (динамического коридора) можно вычислить на основании расчетной схемы, приведенной на рисунке 2.

Рисунок 2. Схема движения автомобиля на криволинейном участке



Из этой схемы очевидно, что

ВK= Rн- Rвн

Аналогично рассчитываем остальные значения.

где Rн, Rвн, - наружный и внутренний габаритные радиусы поворота автомобиля; В'к - габаритная ширина проезжей дороги в статике, т.е. без учета скорости и поправочного коэффициента (запаса), принимаемого в расчетах равным 0,3 м. Как известно, средний радиус поворота (траектория движения точки пересечения оси заднего моста и продольной оси автомобиля) определяется по формуле:

Rср=L/tg??

Tg??=2.46/4,775=0.51? 250

где L - база автомобиля, м; ? - угол поворота управляемых колес, град.

Задаваясь величиной угла ? по формуле (3) определяют Rср, значения которого заносят в таблице 2.2.

Из рисунка 2.1 видно, что

RВН=RH- 0,5Ba

где С1 - передний свес автомобиля.

Аналогично рассчитываем остальные значения. Результаты сводим в таблицу 2.2

Используя формулу 4 рассчитаем наружный радиус поворота автомобиля:

Расчетные значения Rвн, Rн и Вк, вычисленные по формулам (2-4),заносят в таблицу 2.2, а величины Ва и C1 даны в задании, т.е. выбирают в зависимости от марки автомобиля.

Для расчета динамического коридора Вк на криволинейном участке, в зависимости от скорости и угла поворота управляемых колес, значения V задаются с учетом показателей устойчивости АТС, а предельное значение 0 задается по техническим характеристикам автомобиля. Все значения Вк, рассчитанные по формуле (2.1), подставляя в нее вместо Ва значения В'к, заносятся в табл.2.2 и строят графики зависимости динамического коридора от угла поворота управляемых колес при разных значениях скорости автомобиля, как показано на рисунке 2.1

График зависимости динамического коридора от угла поворота управляемых колес автомобиля представлен в графической части.



3. Тормозная динамичность

3.1 Тормозной момент при экстренном торможении

Расчет тормозного момента на тормозных колеса, времени торможения, замедления при торможении автомобиля. Существует несколько способов торможения автомобиля: без использования тормозной системы (двигателем автомобиля); только тормозной системой; совместно двигателем и тормозной системой и двигателем с периодическим включением тормозной системы.

При длительных торможениях (затяжных спусках) используют замедлители, позволяющие плавно снижать скорость и поддерживать ее в нужных пределах.

Величина тормозного момента Мтор, создаваемого тормозным механизмом, зависит от его конструкции и давления в тормозном приводе.

Для гидравлического и пневматического типа привода - сила нажатия на колодку прямо пропорциональна давлению в приводе при торможении, Мтор в (Н-м).

MT0P=VTP0

где VT- коэффициент пропорциональности (зависит от нагрева, попадания воды);

Р0- давление в тормозном приводе (Па).

Давление на поршень главного тормозного цилиндра в тормозном приводе определяется усилием на педаль тормоза. При экстренном торможении максимальное давление в системе тормозного привода определяется работой гидро-вакуумного усилителя, т.е. перепадом давления на диафрагме поршня.

Рус = Po*Fn;

где Fn - площадь диафрагмы гидровакуумного усилителя. Определяется по формуле:

Fn= ?d2/4;

Fn= 3,14 222/4 = 379,94см2;

Pyc = 0,6*379,94=227,964 кг.

Принимаем перепад давления на диафрагме гидровакуумного усилителя р0= 0,5...0,8 кг/см2.

Давление в гидравлической системе привода определяется диаметром поршня главного тормозного цилиндра.

Ргс =Рус /Fпгц

Fп.гц. = ?dгц2 /4

где dru-диаметр поршня главного тормозного цилиндра.

Ргс= 188,5/6 = 60 кг/см2

Fп.гц. =3,14*2,22 /4 = 3,8 см2

Зная давление в приводе тормозной системы, определим усилие создаваемое колесным тормозным цилиндром на тормозные колодки в соответствии с расчетной схемой (рис. 2.3).

Прижимное усилие от колесного тормозного цилиндра на тормозные колодки определится по формуле

Ркц= Ргс * Fп.кц.

Ркц= 31,5*8 = 252; кг

Тогда прижимное усилие на тормозные колодки будет равно

Rк = Ркц *2 rтб;

где гтб - радиус тормозного барабана колеса.

RK = 192*21=8064 кг.

RK = 240*32=15360 кг.

Зная прижимное усилие, определим величину тормозного момента действующего на тормозное колесо по формуле.

Мтор. = Rк *?тр *2 rтб

Мтор. задн. колеса = 15360*0,9*2*32 = 884736 кг/м;

Мтор. перед. колеса = 8064*0,9*2*21 = 304819,2 кг/м;

Максимальная тормозная сила Рторmах равна силе сцепления шины с дорогой.

Ртор max. = Мтор. / rк

где rк - радиус качения колеса.

Ртор max.задн. = 884736/28.1 = 31485.7

Ртор max.перед. = 304819.2/28.1=10847.7

Современные автомобили имеют тормоза на всех колесах.

У двухосного автомобиля максимальная тормозная сила (в Н).

Ртор max = Ртор1 + Ртор2 = ?х (Rz1 +Rz2) = ?xG

?х=0,7; G1=1185; G2= 1650;

Ртор max =10847.7+31485.7=42333.4;

где, ?х - коэффициент продольного сцепления колеса;

G - вес автомобиля.

Pд=Pтд+Pв+Pи



где Pтд - сила трения в двигателе, приведенная к ведущим колесам;

Pв - сила сопротивления воздуха;

Pи - сила инерции.

Pтд =0

Pв= к*F*V^2

F=0.78*H*B

где H- высота автомобиля

B- колея передних колес автомобиля.

F=0.78*1.402*1.4=1.53

V=90км/ч=25м/с

Pв =0,25*1,53*25^2=239.1

Pи =m*a

где m- масса автомобиля в кг;

a- ускорение автомобиля

a=

??x =0.5;f=0.03.

??=f*i

i- уклон дороги

i=tgL1

L1=45 0/00

i= tg45=1

??=0.03*1=0.03

a=(0.5+0.03+239.1)/1405=0.17 м/с

Pи=1405*0,17=238,85

Pд=0+239,1+238,85=477,95

Замедление при торможении

aз=(Pтор+ Pд+ Pв+Pr)/?вр*m

aз=(42333.4+477.95+239.1)/0.04*1405=43050.45/56.2=766.2

Время торможения

t0=(tсум+V)/??*g

где tсум=tp+tпр+0,5 tу

tр=0,7; tпр=0,7; tу=0,1

tсум=0,7+0,7+0,5*0,1=1,9 с.

tо=1,9+(25/0,5*9,81)=7 с.

Рисунок 4- Силы действующее на автомобиль при торможении

Вывод: Гидромеханический и гидравлический привода передних задних колес обеспечивают эффективное торможение с большим запасом тормозных усилий.



3.2 Тормозной путь

При уменьшении скорости до нуля (в м) во время экстренного торможения

Sтор = (V)2/(2aзmax)

aз = ?х * g,

aзmax = 0,5*9,81=4,905 м/с2

Sтор= (25)2/(2*4,905)=63,7 м.

Тормозной путь автомобиля прямо пропорционален квадрату скорости автомобиля в момент начала торможения. Поэтому, при увеличении начальной скорости тормозной путь возрастает особенно быстро. Остановочный путь S0, необходимый для остановки автомобиля, больше пути STop, т.к. в него входит путь автомобиля за время tсумс постепенной скоростью:

Sо = Vtсум + V2/(2 aзmax)

Подставляя aз, получим:

Sо = Vtсум + V2/(2 ?х * g), (в м).

Sо = 25*1,9+252/2*0,5*9,81 =47,5+63,7=111,2 м.

Вывод: Тормозной путь с увеличением скорости увеличивается пропорционально квадрату скорости.

3.3 Способы торможения автомобиля

Совместное торможение автомобиля тормозной системой и двигателем

аз.с.тор=(1/?вр)[( Ртор+Рд+Рв+Рт.д.+Ттр)/m]

?вр=0,04

Ттр=(1-?)Рт; ?=0,9

u=iкп*irп.п.

irп.п1.=3,6

irп.п2=1,95

irп.п3=1,357

irп.п.4=0,941

irп.п.5=0,784

u1=3.6*3.7=13.32

u2=3,7*1,95=7,215

u3=3,7*1,357=5,0209

u4=3,7*0,941=3,4817

u5=3,7*0,784=2,9008

PT1=116*13.32*0.9/0.138=10076.9

PT2=116*7,215*0.9/0.138=5458,3

PT3=116*5,0209*0.9/0.138=3798,42

PT4=116*3,4817*0.9/0.138=2634

PT5=116*2,9008*0.9/0.138=2194,5

Ттр=(1-0.9)*10076.9=1007.7

аз.с.тор=(1/0.04)*(42333.4+477.95+239.1+1007.7/1405)=25*3136=784

аз.с.тор=784>766 2aзтор

Торможение автомобиля с периодическим прекращением действия тормозной системы.

Заторможенное нескользящее колесо воспринимает большую тормозную силу, чем при движении юзом, т.к. коэффициент сцепления при частичном проскальзывании колес больше, чем при полном скольжении. Данный вид торможения обеспечивает наибольшую его интенсивность (рекомендован только водителям с большим опытом и квалификацией вождения), т.к. автомобиль необходимо удерживать на грани юза колес, не допуская их скольжения. В последнее время получают распространение применение в конструкции автомобиля антиблокировочных устройств, автоматически уменьшающих тормозной момент в начале скольжения колеса и через 0,05...0,1 с. вновь увеличивающие его. Колеса автомобиля благодаря такому циклическому нагружению тормозным моментом катятся с частичным проскальзыванием, примерно равным оптимальному, коэффициент сцепления остается высоким в течение всего торможения.

Антиблокировочные устройства уменьшают износ шин и позволяют повысить поперечную устойчивость автомобиля. Недостаток таких систем -сложность их конструкции и малая надежность.

Расчетные формулы и коэффициенты эффективности торможения Кэ.

аз= ??х*g/Kэ

где Kэ=1,15

аз=0,5*9,81/1,15=4,3

t0=tсум+ Kэ*V/( ??х*g)

t0=1.9+(1.15*25/0.5*9.81)=1.9+5.9=7.8

Sтор= Kэ*V2/2 ??х *g

Sтор=1,15*252/2*0,5*9,81=73,3

Sо= V* tсум+Kэ*V2/2 ??х *g

Sо=25*1,9+1,15*252/2*0,5*9,81=47,5+73,3=120,8

Вывод: наиболее эффективно торможение двигателем на пониженной передаче.

Тормоза - замедлители.

Тормоз-замедлитель -- компрессионного типа, предназначен для притормаживания автомобиля на затяжных спусках горных дорог. Применение тормоза значительно снижает энергонагруженность колесных тормозных механизмов. Его действие основано на создании противодавления в выпускном трубопроводе путем перекрытия проходного сечения дросселем.

Дроссель установлен в выпускном трубопроводе двигателя перед глушителем. Он представляет собой литой корпус с поворотной заслонкой, которая при помощи рычага перекрывает выпускной трубопровод.

Рычаг, а следовательно, и заслонка, поворачиваются при помощи механического привода, сблокированного одновременно при помощи рычага с приводом останова двигателя.

Тормоз-замедлитель (моторный тормоз) включает водитель в кабине при помощи рукоятки, установленной на кронштейне с правой стороны.

Вследствие сблокированного привода одновременно с включением тормоза-замедлителя (моторного тормоза) прекращается подача топлива.

Для выключения моторного тормоза необходимо задвинуть рукоятку до упора.

Тормозные механизмы многих автомобилей перегреваются при эксплуатации в горных районах, холмистой местности и городах с интенсивным движением. Увеличение размера, а следовательно, и массы тормозов нежелательно, так как это приводит к увеличению размеров колес и неподрессоренных масс автомобиля.

Снижение теплонапряженности колесных тормозов с целью повышения безопасности движения, особенно на затяжных или крутых спусках и при больших скоростях движения, может быть достигнуто с помощью тормоза-замедлителя.

В соответствии с требованиями стандарта тормоз-замедлитель должен обеспечить спуск транспортного средства со скоростью 30 + 2 км/ч по уклону 7° протяженностью 6000 м. Среднее замедление автомобиля с тормозом-замедлителем составляет 0,6…2 м/с2.

К тормозам-замедлителям предъявляют следующие требования: высокие надежность и эффективность; небольшая масса и малая стоимость; минимальное время срабатывания; возможность регулирования эффективности торможения; минимальное усложнение агрегатов трансмиссии; малые инерционные, вентиляционные и другие потери мощности; плавные включение и торможение.

На автомобилях применяют тормоза-замедлители трех типов: моторные, гидравлические и электродинамические.

Моторный тормоз-замедлитель обеспечивает искусственное увеличение момента сопротивления вращению коленчатого вала двигателя. Увеличение сопротивления вращению двигателя достигается за счет перекрытия специальной заслонкой или клапаном выпускной магистрали двигателя при одновременном прекращении или значительном уменьшении подачи топлива.

Мероприятия, повышающие безопасность движения.

Тормоза-замедлители относятся к вспомогательной тормозной системе и должны обеспечивать без применения других тормозных систем спуск автомобиля не более 30 км/час с углом 7° протяженностью 6 км.

Тормозом-замедлителем может служить двигатель, приводимый во вращение от колес автомобиля и работающий на холостом ходу в компрессорном режиме. Для повышения эффективности торможения двигателем его оборудуют устойчивыми выключающими подачу топлива, и заслонами в выпускных трубопроводах, создающих противодавление на выпуске, что увеличивает тормозной момент. Специальные тормоза-замедлители могут быть гидравлическими и электрическими.

Работа электродинамических трансмиссионных тормозов-замедлений основана на действии вихревых токов в металлическом диске, вращающихся в магнитном поле.

Оба типа специальных тормозов-замедлений отличаются относительно большой массой и повышенной стоимостью.

Повышение надежности тормозной системы автомобиля.

Для повышения надежности тормозной системы автомобиля используется принцип резервирования, который применительно к автомобилям выражается в обязательном наличии рабочей и запасной тормозной систем. При выходе из строя одной из них тормозные свойства автомобиля обеспечиваются оставшейся системой.

Активными мероприятиями, повышающими безопасность движения, являются:

повышения тормозных свойств автомобиля путем применения тормозных систем, обеспечивающих полное использование сцепного веса каждого колеса;

установка противоблокировочных устройств и шин с высокими сцепными свойствами во всех направлениях;

использование быстродействующих приводов к тормозным механизмам, больших замедлений при торможении независимо от температуры тормозных механизмов;

увеличение максимального замедления при торможении;
Тенденция развития тормозных систем автомобиля характеризуется

реализацией указанных выше мероприятий и дальнейшим облегчении управления тормозными механизмами.

На автомобилях более широкое применение получат тормозные системы с применением противоблокировочных устройств.



4. Рулевое управление. Управляемость автомобилей

К рулевому управлению предъявляются следующие требования:

обеспечение высокой управляемости и устойчивости движения автомобиля;

создание условий качения колес с минимальным боковым уводом;

обеспечение оптимальных усилий на рулевом колесе при управлении автомобилем;

предотвращение передачи толчков от дороги на рулевое колесо;

обеспечение стабилизации управляемых колес;

соответствие положениям инженерной психологии и безопасности конструкции.

К числу характеристик активной безопасности, связанных с техническим состоянием рулевого управления, относятся сопротивление на рулевом колесе, которые приходится преодолевать водителю в различных условиях.

Чрезмерно большие усилия на руле приводят к снижению внимания, ухудшается реакция водителя.

При излишне пониженных усилиях на руле водитель плохо «чувствует» дорогу.

Оценка легкости рулевого управления осложняется условиями движения: кривизной траектории и скорости движения, типа и состояния дорожного покрытия, наличия уклонов, загрузки автомобиля, особенностей управления автомобилем.

За оценочный параметр легкости рулевого управления принимается обычно максимальное значение усилий на рулевом колесе, замеренных в установленных условиях испытаний. Оптимальными считаются значения максимальных усилий на ободе рулевого колеса в диапазоне от 2 до 12 кг.

При усилиях больше 12 кг управляемость системы водитель - автомобиль ухудшается (предельно допустимое).

Контроль легкости рулевого управления в условиях эксплуатации может служить в совокупности с известными методами проверки суммарного люфта средством диагностики технического состояния.

Соблюдение правил технического обслуживания, требований грамотной эксплуатации автомобиля, применение диагностических средств, обеспечивающих комплексную проверку технического состояния рулевых управлений, позволит практически исключить ДТП по причине рулевого управления автомобиля.

Расчет критической скорости и коэффициента поворачиваемости автомобиля.

Для изменения характера движения автомобиля в зависимости от непрерывно меняющейся дорожной обстановки, автомобиль должен иметь возможность легко и быстро изменять свое положение на дороги под воздействием водителя. Это свойство автомобиля называется управляемостью автомобилем. Ее оценивают по следующим измерителям:

критическая скорость по управляемости;

поворачиваемости автомобиля;

соотношение углов поворота управляемости колес;

стабилизация управляемых колес и их угловые колебания: Критической скоростью (Vупр) по условиям управляемости называют скорость, с которой автомобиль может двигаться на повороте без поперечного скольжения управляемых колес. Она определяется:

vупр =

где - коэффициент сцепления=0,5;

f - коэффициент сопротивления качению=0,03

g=9.81, L=2.46m, R=230.

R=L/tgO; tgO=L/R

tgO=2.46/230=0.01

O=arctg0.01=0.57

cosO=cos0.57=1

vупр ==34.74 м/с2

При движении по дорогам с неровным обледенелым покрытием, по песку, снегу значения и f, сближаются, что приводит к снижению критической скорости.

Если ?f / cos?, то автомобиль может поворачивать лишь с весьма малой скоростью, т.к. в формуле vупр подкоренное выражение равно нулю.

Рисунок 4 - схема движения автомобилей с различной степенью поворачиваемости

Если <fcos?, то vупр является мнимой величиной, а автомобиль становится неуправляемым.

Если ?1 = ?2, то шинную поворачиваемость называют нейтральной;

?1>?2- шинная поворачиваемость называется недостаточной.

?1< ?2- шинная поворачиваемость называется излишней.

Количественной оценкой шинной поворачиваемости автомобиля служит коэффициент поворачиваемости:



?пов =

где и - коэффициент сопротивления уводу соответственно переднего и заднего мостов автомобиля.

?пов=760*22/645*22=1.18

?пов=1.18>1 излишняя поворачиваемость.

При излишней поворачиваемости?пов>1, при нейтральной ?пов= 1, при недостаточной ?пов<1.

Вывод: Автомобиль обладает излишней поворачиваемостью, т.к. ?пов>1



5. Устойчивость автомобиля

Расчет потери устойчивости автотранспортных средств. Под потерей устойчивости автомобиля подразумевается его опрокидывания или скольжение. Различают продольную и поперечную

устойчивость.

Показатели поперечной устойчивости автомобиля:

максимально возможные скорости движения по окружности.

углы поперечного уклона дроги (косогора)

Показатели поперечной устойчивости:

Показатели поперечной устойчивости:

V3, V0 - максимальные (критические) скорости движения автомобиля по окружности, соответствующие началу его скольжения и опрокидывания, м/с.

?3, ?0 - максимальные (критические) углы косогора, соответствующие началу поперечного скольжения колес и опрокидывания автомобиля.

Потеря устойчивость автомобиля особенно опасна при большой скорости, когда движение его близко к прямолинейному.

При равномерном движении по дуге постоянного радиуса центробежная сила (в H) равна:

Pц = m ?2p

где m- масса автомобиля в кг.

?- угловая скорость автомобиля при повороте в рад/с.;

p- расстояние от центра поворота (точка 0), рисунок 5, до центра тяжести автомобиля, м.

R - радиус окружности поворота м.



W=V/R; P=R/cos?; R=L/tg L/ ,

где ? - угол между радиусом поворота центра тяжести и продолжением оси заднего моста;

- угол между продольной осью автомобиля и вектором скорости середины переднего моста.

равен полусумме углов поворота управляемых колес.

W=25/230=0.1

p=230/0.906=253.9

Pц=1405*0.12*253.9=3567.3 H

Рисунок 5. Движение автомобиля на повороте

Потеря устойчивость автомобиля особенно опасна при большой скорости, когда движение его близко к прямолинейному. Угол при этом сравнительно невелик, и можно считать, что tg0.

Центробежная сила, действующая на автомобиль при его равномерном движении по дуге окружности (R = const).

Pц=m*V2/Rcosy=m*V2*/Lcosy



Pц=1405*252/230*0.906=878125/208.38=4214.1

Поперечная составляющая центробежной силы

Pу = Pцcos?= mV2/L

Py=4214.1*0.906=3817.9

При движении по переходным кривым на автомобиле действует сила, вызванная изменением кривизны траектории.

Поперечная составляющая этой силы пропорциональна скорости автомобиля и угловой скорости автомобиля поворота управляемых колес ?у. к. :

P'у = mVl2?у. к/L

P'у=1405*25*230*0.1/2.46=807875/2.46=328404.5 H

Чем больше скорость автомобиля и чем резче водитель поворачивает рулевое колесо, тем больше сила Pу и, как следствие, вероятнее потеря устойчивости автомобилем. Суммарная центробежная сила, действующая на автомобиль во время поворота управляемых колес равна:

Pсум = Pу' + Pу = m(V2 + Vl2?у. к)/L.

Pсум=3817.9+328404.5=332222.4

Вывод: для данного автомобиля по условию бокового скольжения скорость примерно одинаковая.

Критическая скорость по условию бокового скольжения(в м/с.) равна:



м/с.

Где ?укоэффициент поперечного сцепления шин с дорогой;

Вывод: По условию опрокидывания критическая скорость значительно превышает критическую скорость по условию бокового скольжения, поэтому на кривых в плане появляется занос переднего или заднего моста.



6. Оценка обзорности с рабочего места водителя

Оценка обзорности с рабочего места водителя согласно ГОСТР 51709-2001

1) Результаты геометрических построений для определения угловвидимости представлены в графической части.

1) a=arctg h1/l=0.06=3012'

?=arctg h2/l=0.458=24036'

?=arctg h3/l=58036'

?=arctg h4/l=23060'

?=arctg h5/l=40

h1=4 мм, h2=33 мм, h3=118 мм, h4 =32 мм, h5= 5 мм, l=72 мм.

Определить параметры.

М=La/L'=4330/140=30.9=31

h=34 мм.

Н= 31*34=1054 мм.

А+L=h/tga=1054/0.06=17.6 м=17566 мм.

L=72*31=2232 м.

А=17,6-2,232=15,31м

2) Определяем расстояние, с которого водитель видит светофор расположенный на высоте 5 м.

Из полученных расчетов видим, что расстояние видимости до светофора меньше 12 метров, что удовлетворяет условиям.

4) Определим скорость движения автомобиля на которое возможен наезд на пешехода.

Sn'= Sn*cosy=11.6*0.521=6.04 м,

Sа= Sn*siny=11.6*0.8517=9.9 м.

В результате полученных расчетов видим, что углы обзоров в основном направлено обеспечить безопасность движения.

При скорости пешехода 1 м/с время движения его до траектории автомобиля будет:

tn=Sn/Vn=11.6/1=11.6 c

Поэтому автомобиль должен двигаться со скоростью:

Va=Sa/tn=9.9/11.6=0.85 м/с.



7. Мероприятия повышающие активную и пассивную безопасность автотранспортных средств

Основными мероприятиями по предотвращению и уменьшению вредного воздействия автомобилей на окружающую среду следует считать:

1) разработку таких конструкций автомобилей, которые меньше
загрязняли бы атмосферный воздух токсичными компонентами отработавших газов и создавали бы шум более низкого уровня;

2) совершенствование методов ремонта, обслуживания и эксплуатации
автомобилей с целью снижения концентрации токсичных компонентов в
отработавших газах, уровня шума, производимого автомобилями, и загрязнения окружающей среды эксплуатационными материалами;

соблюдение при проектировании и строительстве автомобильных дорог, инженерных сооружений, объектов обслуживания таких требований, как вписывание объекта в ландшафт; рациональное сочетание элементов плана и продольного профиля, обеспечивающее постоянство скорости движения автомобиля; защита поверхностных и грунтовых вод от загрязнения; борьба с водной и ветровой эрозией; предотвращение оползней и обвалов; сохранение животного и растительного мира; сокращение площадей, отводимых под строительство; защита зданий и сооружений вблизи дороги от вибраций; борьба с транспортным шумом и загрязнением воздуха; применение методов и технологии строительства, приносящих наименьший ущерб окружающей среде;

использование средств и методов организации и регулирования движения, обеспечивающих оптимальные режимы движения и характеристики транспортных потоков, сокращение остановок у светофоров, числа переключения передач и времени работы двигателей на неустановившихся режимах.

Методы снижения уровня шума автомобилей

Для снижения шума автомобиля, прежде всего, стремятся конструировать менее шумные механические узлы; уменьшать число процессов, сопровождающихся ударами; снижать величину неуравновешенных сил, скорости обтекания деталей газовыми струями, допуски сопрягаемых деталей; улучшать смазку; применять подшипники скольжения и бесшумные материалы. Кроме того, уменьшение шума автомобиля достигается применением шумопоглощающих и шумоизолирующих устройств.

Шум во впускном тракте двигателя может быть уменьшен с помощью воздухоочистителя специальной конструкции, имеющего резонансную и расширительную камеры, и конструкций впускных труб, уменьшающих скорости обтекания внутренних поверхностей потоком топливовоздушной смеси. Эти устройства позволяют снижать уровень шума впуска на 10-15 дБ по шкале А.

Уровень шума, при выпуске отработавших газов (при их истечении через выпускные клапаны), может достигать 120-130 дБ по шкале А. Чтобы уменьшить шум при выпуске, устанавливают активные или реактивные глушители. Наиболее распространенные простые и дешевые активные глушители представляют собой многокамерные каналы, внутренние стенки которых изготовлены из звукопоглощающих материалов. Звук гасится в результате трения отработавших газов о внутренние стенки. Чем больше длина глушителя и меньше сечение каналов, тем интенсивнее гасится звук.

Реактивные глушители представляют собой сочетание элементов различной акустической упругости; снижение шума в них происходит вследствие многократного отражения звука и возвращения его к источнику. Следует помнить, что чем эффективнее работает глушитель, тем больше уменьшается эффективная мощность двигателя. Эти потери могут достигать 15% и более. В процессе эксплуатации автомобилей необходимо тщательно следить за исправностью (прежде всего - герметичностью) впускного и выпускного трактов. Даже небольшая разгерметизация глушителя резко усиливает шум выпуска. Шум в трансмиссии, ходовой части и кузове нового исправного автомобиля может быть уменьшен путем конструктивных усовершенствований. В коробке передач применяются синхронизаторы, косозубые шестерни постоянного зацепления, блокирующие конусные кольца и ряд других конструктивных решений. Получают распространение промежуточные опоры карданного вала, гипоидные главные передачи, менее шумные подшипники. Совершенствуются элементы подвески. В конструкциях кузовов и кабин широко используются сварка, шумоизолирующие прокладки и покрытия. Шум в перечисленных выше частях и механизмах автомобилей может возникать и достигать значительных величин только при неисправностях отдельных узлов и деталей: поломке зубьев шестерни, коробления дисков сцепления, дисбалансе карданного вала, нарушении зазоров между зубчатыми колесами в главной передаче и т.д. Особенно резко возрастает шум автомобиля при неисправности различных элементов кузова.

Основной путь устранения шума - правильная техническая эксплуатация автомобиля.



8. Графическая часть

Расчет ширины динамического коридора

На прямолинейном участке:

V, км./ч.	20	40	60	80	100	120	140	160
V, м/с	5,55	11,11	16,66	22,22	27,77	33,33	38,88	44,44
Вк, м	2,12	2,28	2,45	2,62	2,78	2,95	3,12	3,28

График зависимости динамического коридора от скорости автомобиля - Вк = f (V)

График зависимости динамического коридора от угла поворота управляемых колес автомобиля

0, град.	3/0,05	7/0,15	11/0,19	15/0,17	19/0,34	23/0,42	25/0,47
RCP, m	49,2	20,5	12,95	9,11	7,24	5,86	5,23
Rвн	48,4	19,7	12,125	8,285	6,415	5,035	4,405
Rh	50,165	21,62	14,187	10,499	8,75	7,498	6,055
Вкр,	1,79	1,95	2,06	2,21	2,34	2,463	1,65



График зависимости динамического коридора от угла поворота управляемых колес автомобиля

Оценка обзорности с рабочего места водителя согласно



Заключение

В результате проделанной работы получены следующие данные:

Динамический коридор автомобиля ВАЗ - 2115 составляет при скорости 160 км/ч - 3,28 м;

При криволинейном движении динамический коридор составляет 2,214м при угле поворота управляемых колес 15°;

Совместное торможение двигателем наиболее эффективно, чем торможение с отключенной трансмиссией.

Автомобиль обладает излишней поворачиваемостью ?опр>1;

Автомобиль теряет устойчивость по условию бокового скольжения раньше чем по условию опрокидывания Vск<Vопр;

Параметры обзорности обеспечивают безопасность движения в соответствии с правилами ЕЭК ООН;



Список литературы

Рябчинский А.И. Пассивная безопасность автомобиля. -М.: Машиностроение, 2003, г.

Рябчинский А.И. Регламентация активной и пассивной безопасности автотранспортных средств М.: Издательский центр «Академия», 2006. 432 с.

Илларионов В.И., Марин М.М., Сергеев Н.М. и др. Теория и конструкция автомобиля-М.: Машиностроение, 1999 г.

Богатырев А.В., Есеновский-Лашков Ю.К., Насоновский М.Л., Чернышев В.А. Автомобили. | М.: Колос, 2001 г.

Куперман А.И., Миронов Ю.В.. Безопасность дорожного движения. | М.: АСАДЕМА, 1999 г.

Талицкий И.И., Чучуев В.Л., Щербинин Ю.Ф. Справочник «Безопасность движения на автомобильном транспорте». - М.: Транспорт, 1988 г.

Иларионов В.А., Куперман А.И., Мишурин В.М. «Безопасность управления автомобильным транспортом». - М.: Транспорт, 1998 г.

Тарриев К. Активная и пассивная безопасность автомобилей. Отчет директора Лаборатории физиологии и биомеханики «Рено -- ПСА», № 92250. Ноябрь. 1981. 98 с.

Вахламов В.К., Шатров М.Г., Юрчевский А.А. Автомобили -М.:Издательский центр «Академия», 2003 - 816 с.

В.В. Осепчугов, А.К. Фрумкин «Анализ конструкций, Элементы расчета. » | М.: Машиностроение, 1989 г.

11. Степанов И.С. Конструкция автомобиля. Том 3 - М.: Горячая линия - Телеком, 208. 464 с, ил.

Размещено на Allbest.ur

...