332

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

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

АВТОМОБИЛИ

методические указания для самостоятельной работы студентов по направлению подготовки 23.03.01 – Технология транспортных

процессов, направленности:

-Организация и безопасность движения;

-Расследование и экспертиза ДТП;

-Организация перевозок и управление на автомобильном транспорте

Воронеж 2016

1

УДК 629.113.066

Волков, В. С. Автомобили [Текст]: методические указания для самостоятельной работы студентов по направлению подготовки 23.03.01 – Технология транспортных процессов / В.С. Волков; М-во образования и науки РФ, ФГБОУ ВО «ВГЛТУ». – Воронеж, 2016. – 12 с.

Ответственный редактор д-р техн. наук, проф. В.С. Волков

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

Печатается по решению учебно-методической комиссии автомобильного факультета ФГБОУ ВО «ВГЛТУ» от 26.05.2016 г., протокол № 9

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 в области технологии транспортных процессов. Практическая работа бакалавра в современных условиях требует достаточно полных знаний в части организации работы автомобильного транспорта и протекания рабочих процессов в системах, агрегатах и узлах, обеспечивающих безопасность движения при осуществлении транспортной работы.

К системам автомобилей, обеспечивающих безопасность движения, в первую очередь относятся системы рулевого и тормозного управления, колѐсного движителя, несущей системы, а также светотехническое оборудование. В меньшей степени в обеспечении безопасности движения участвуют также агрегаты трансмиссии: сцепление, коробка передач, главная и карданная передачи, подвеска.

1. Общие указания и порядок выполнения самостоятельной работы

Целью самостоятельной работы студентов является закрепление полученных на лекционных, лабораторных и практических занятиях знаний на основе работы с литературными источниками и рекомендуемыми методическими материалами. Студент после лабораторных и других аудиторных занятий 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 «Автомобили» выполняется на протяжении 5 семестра после изучения дисциплин общепрофессионального цикла.

Целевое направление данной работы состоит в приобретении навыков расчѐта и соответствующих компетенций по оценке работоспособности систем автомобилей, обеспечивающих безопасность движения. Кроме этого выполнение 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 систем

3

автомобилей по удовлетворению требований безопасности движения посредством аналитического расчета и проведения эксперимента.

2.Разделы учебной дисциплины, выносимые на самостоятельную работу

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

1 Назначение автомобиля и его основные эксплуатационные свойства. 2 Основные оценочные показатели тягово-скоростных свойств автомо-

биля.

3Кинематика и динамика автомобильного колеса.

4Факторы, влияющие на сопротивление качению.

5Методы решения уравнений силового и мощностного балансов.

6Оптимизация распределения тормозных сил по колѐсам.

7Анализ конструкций механизмов сцеплений.

8Автоматические коробки передач.

9Конструкции карданных передач и их анализ.

10Конструкции главных передач и их анализ.

11Регулирование подвески.

12Схемы рулевых приводов и их анализ.

13Регулирующие и корректирующие механизмы тормозов.

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

1.Как определяется степень сжатия двигателя?

2.Как определяется рабочий объѐм двигателя Vр с учѐтом диаметра цилиндра dц, хода поршня hп и числа цилиндров zц?

3.Каково назначение маховика двигателя?

4.Как определяется ход поршня автомобильного двигателя?

5.Какая часть шатуна сопрягается с поршневым пальцем?

6.Какая часть шатуна сопрягается с шатунной шейкой коленчатого вала двигателя?

7.Какие элементы коленчатого вала сопрягаются с блоком двигателя?

8.Какая деталь двигателя является базовой?

9.Где располагается камера сжатия цилиндра двигателя?

10.Какой элемент двигателя подвергается интенсивному износу при его пуске с нажатой педалью сцепления?

11.Как осуществляется смазка шатунных подшипников коленчатого вала?

12.Как осуществляется смазка коренных подшипников коленчатого вала?

13.Как осуществляется смазка упорного подшипника коленчатого вала?

14.Какой элемент системы смазки двигателя стабилизирует давление масла в смазочных магистралях?

4

15.В каких пределах должно находиться давление масла в системе смазки бензинового двигателя?

16.Как осуществляется смазка внутренней поверхности гильзы цилиндра двигателя?

17.В каких пределах должно находиться давление масла в системе смазки дизельного двигателя?

18.Какой фактор в конструкции редукционного клапана системы смазки двигателя определяет ограничение давления масла?

19.Какой элемент системы охлаждения двигателя стабилизирует его тепловой режим?

20.Какой элемент системы охлаждения двигателя компенсирует изменение объѐма жидкости при прогреве и остывании двигателя?

21.Какое давление газов возникает при сгорании лѐгкого топлива в цилиндрах двигателя?

22.Какое давление газов возникает при сгорании топлива в цилиндрах дизельного двигателя?

23.В каких пределах находится давление впрыска топлива в цилиндры дизельного двигателя?

24.Каким образом регулируется мощность дизельного двигателя?

25.Какую роль выполняет центробежный регулятор топливного насоса высокого давления в дизеле?

26.Какую роль выполняет центробежная муфта угла опережения впрыска в дизеле?

27.По какому фактору осуществляет следящее действие центробежная муфта угла опережения впрыска в дизеле?

28.Каково назначение нагнетательных клапанов в секциях топливного насоса дизеля?

29.Как осуществляется регулировка секций топливного насоса высокого давления дизеля на одинаковую подачу порций топлива в цилиндры?

30.Как осуществляется регулировка секций топливного насоса высокого давления дизеля на синхронность момента начала впрыска топлива в цилиндры?

31.По какому фактору осуществляется следящее действие сухого фрикционного автомобильного сцепления?

32.Какую роль выполняют синхронизаторы механических ступенчатых коробок передач?

33.Каким образом механическая коробка передач предохраняется от одновременного включения двух передач?

34.Какое колесо гидротрансформатора является ведущим?

35.Какое колесо гидротрансформатора является ведомым?

36.Какое колесо гидротрансформатора является промежуточным?

37.С какой целью гидротрансформатор обеспечивается возможностью переключения на режим гидромуфты?

5

38.Каким образом реализуется возможность переключения гидротрансформатора на режим гидромуфты?

39.В каких пределах находится максимальная величина коэффициента трансформации гидротрансформатора?

40.В какой зоне гидротрансформатора создаѐтся повышенное давление масла, способствующее повышению передаваемого крутящего момента?

41.Каково назначение раздаточной коробки в конструкции полноприводных автомобилей?

42.Какую роль выполняет межосевой дифференциал в конструкции полноприводных автомобилей?

43.Какую роль выполняет межколѐсный дифференциал в конструкции автомобилей?

44.В каком соотношении разделяет крутящий момент между полуосями симметричный дифференциал?

45.В каком соотношении разделяет крутящий момент между полуосями несимметричный дифференциал?

46.Что является основным недостатком симметричного межколѐсного дифференциала?

47.Какое нежелательное явление возникает при наличии блокированного привода в раздаточной коробке полноприводного автомобиля?

48.Каково назначение подвески автомобиля?

49.Каким элементом является пружина в подвеске легкового автомобиля?

50.Каким элементом является амортизатор в подвеске легкового автомо-

биля?

51.Какими элементами являются направляющие рычаги в подвеске легкового автомобиля?

52.Роль каких элементов выполняет полуэллиптическая рессора в подвеске грузового автомобиля?

53.В зависимости от какого фактора осуществляется открытие и закрытие клапанов телескопического амортизатора?

54.Какое конструктивное решение позволяет поворачивать управляемые колѐса на разные углы?

55.Как устанавливаются шкворни или оси поворота управляемых колѐс в поперечной плоскости?

56.Как устанавливаются шкворни или оси поворота управляемых колѐс в продольной плоскости?

57.С какой целью в картерах механических коробок передач и главных передач устанавливаются сапуны?

58.Какие тормозные механизмы могут использоваться в качестве исполнительных в стояночной тормозной системе?

59.В каких пределах должно быть давление воздуха в тормозной системе с пневмоприводом?

6

60.Каких величин достигает максимальное давление жидкости в тормозной системе с гидроприводом в режиме экстренного торможения?

61.Как определяется максимальная разрешѐнная масса автомобиля?

62.Как определяется сила тяжести автомобиля, приложенная к центру его

масс?

63.Как определяется сила сопротивления подъѐму автомобиля?

64.Как определяется коэффициент сопротивления качению колеса?

65.Как определяется коэффициент сцепления колеса с дорогой в тяговом режиме?

66.Как изменяется сила сопротивления качению колеса при увеличении вертикальной нагрузки на колесо?

67.Как изменяется сила сцепления колеса с дорогой при увеличении вертикальной нагрузки на колесо?

68.Как изменяется сила сопротивления качению колеса при снижении давления воздуха в шине?

69.Как изменяется сила сцепления колеса с дорогой при снижении давления воздуха в шине?

70.Как изменяется сила сопротивления качению колеса при уменьшении толщины протектора шины?

71.Как изменяется сила сцепления колеса с дорогой при уменьшении толщины протектора шины?

72.Что представляет собой внешняя скоростная характеристика автомобильного двигателя внутреннего сгорания?

73.Как определяется КПД автомобильной трансмиссии?

74.Как определяется общее передаточное число автомобильной трансмис-

сии?

75.Как определяется сила сопротивления качению автомобиля при наличии подъѐма дороги?

76.Как определяется действующая на автомобиль сила сопротивления воздушной среды?

77.Что представляет собой угол увода автомобильного колеса?

78.Как определяется коэффициент сопротивления уводу автомобильной шины?

79.Как определяется боковая сила Рб приложенная к центру масс автомобиля, обладающего массой m при его движении по криволинейной траектории радиусом R?

80.Что означает цифра «2» в обозначении модели 21701?

81.Какая поворачиваемость желательна для высокоскоростного автомоби-

ля?

82.Какой поворачиваемостью обладает автомобиль, у которого средний угол увода колѐс передней оси δ1 больше среднего угла увода колѐс задней

оси δ2?

7

83. Какой поворачиваемостью обладает автомобиль, у которого средний угол увода колѐс передней оси δ1 меньше среднего угла увода колѐс задней оси δ2?

84.Действиями каких факторов создаѐтся упругий стабилизирующий момент эластичной шины?

85.Какими мероприятиями создаѐтся весовой стабилизирующий момент на управляемых колѐсах автомобиля?

86.Какими мероприятиями создаѐтся скоростной стабилизирующий момент на управляемых колѐсах автомобиля?

87.В каких единицах измеряется упругий стабилизирующий момент автомобильной шины?

88.Чему равна сила инерции автомобиля при его постоянной скорости?

89.В каких пределах обычно находится угловое передаточное число рулевого механизма?

Как изменится энергия, затрачиваемая на торможение автомобиля, если скорость в начале торможения увеличится в 2 раза?

После изучения указанных вопросов на самостоятельную работу выносятся следующие задачи, решение которых способствует выработке профессиональных компетенций, позволяющих решать практические вопросы по оценке работоспособности автомобильных деталей и систем, обеспечивающих безопасность движения.

1.Определить максимальную мощность дизельного двигателя при мак-

симальном крутящем моменте Мmax = 320 Нм и частоте вращения коленчатого вала n = 2500 мин-1.

2.Определить максимальную мощность бензинового двигателя при мак-

симальном крутящем моменте Мmax = 160 Нм и частоте вращения коленчатого вала n = 4000 мин-1.

3.Определить линейную скорость автомобильного колеса при его угловой скорости ωк = 30 с-1 и радиусе колеса rк = 30 см.

4.Определить радиус качения автомобильного колеса при его прохождении за полное число оборотов nк = 10 пути L = 20 м.

5.Определить линейную скорость колеса Vк при его угловой скорости ωк = 10 с-1 и радиусе колеса rк = 30 см.

6.Определить коэффициент сопротивления качению ƒ, если при движении автомобиля массой 1000 кг по горизонтальной дороге возникает сила сопротивления качению Рк = 100 Н.

7.Определить момент двигателя автомобиля, который может обеспечить

тяговую силу на ведущих колѐсах Рτ = 10 000 Н при передаточном числе трансмиссии Uт = 20, КПД трансмиссии ηт = 0,8 и радиусе колеса rк = 50 см.

8.Определить мощность двигателя автомобиля, затрачиваемую на пре-

одоление дорожных сопротивлений Nд при наличии силы сопротивлении дороги Рд = 10 000 Н и скорости 72 км/ч.

8

9.Определить мощность двигателя автомобиля, затрачиваемую на пре-

одоление сопротивления воздушной среды Nв при наличии коэффициента обтекаемости kв = 0,5, фронтальной площади F = 2 м2 и скорости 144 км/ч.

10.Определить динамический фактор автомобиля по сцеплению при нали-

чии массы автомобиля Ма = 2000 кг, массы, приходящейся на задние ведущие колѐса М2 = 1000 кг и движении по дороге с коэффициентом сцепления φх = 0,5.

11.Определить путевой расход топлива автомобиля qп при удельном эффективном расходе топлива двигателем gе = 250 г/кВтч, мощности двигателя Nе = 100 кВт, скорости движения V = 10 м/с, плотности топлива ρт = 0,8 кг/л.

12.Определить крутящий момент на турбинном колесе гидротрансформа-

тора Мт при наличии крутящего момента на реакторном колесе Мр = 400 Нм и коэффициента трансформации kт = 3,0.

13.Определить коэффициент трансформации гидротрансформатора kт при наличии моментов: на насосном колесе Мн = 200 Нм, на реакторном колесе

Мр = 400 Нм.

14.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.

15.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.

16.Определить длину рулевой сошки lс при наличии усилия, прикладываемого к еѐ шаровому пальцу Рш = 1000 Н, момента на рулевом колесе Мрк =

5Нм и передаточного числа рулевого механизма Uрк = 20.

17.Определить напряжения изгиба [σи], действующие в материале рулевой сошки эллипсного поперечного сечения с размерами а = 20 мм; b = 10 мм и длиной lс = 100 мм при действии на сочлененный с ней шаровый палец уси-

лия Рш = 1000 Н.

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

10мм и длиной lс = 100 мм при напряжениях изгиба σи = 500 МПа.

19.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.

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

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

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

9

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

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

10000 Н, внутреннем диаметре dт = 10 мм и допускаемых напряжениях материала на смятие [σсм] = 20 МПа.

23.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 υх = 0,5.

24.Определить тормозной момент, действующий на задние Мт2 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 υх = 0,5.

25.Определить нагружающую силу Р, исходящую от поршня дискового

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.

26.Определить замедление автопоезда при наличии среднего коэффициен-

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

27.Определить удельную работу трения тормозных механизмов автомоби-

ля 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.

28.Определить площадь трения одной фрикционной накладки барабанного тормозного механизма Fтр, если при торможении автомобиля массой mа =

2т с начальной скорости Vан = 72 км/ч выделяется удельная энергия Lтр = 1000 Дж/см2.

29.Определить максимальную касательную силу на одном колесе автомо-

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

30.Определить коэффициент сцепления колес с дорогой υх, если при торможении автомобиля массой mа = 5 т возникает суммарная тормозная сила Рт =

25кН.

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

10