Завдання 3

Визначити частоти та форми власних подовжніх коливань автомобіля (Рис. 6) та дати узагальнену оцінку показника «завантаженість – стан підвіски». Числові дані для розрахунків в табл. 3. Значення коефіцієнтів для можливих значеньів табл. 4.

Таблиця 3

Позначення	Варіанти
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Маса кузова, т,	1,6	2,0	2,2	2,4	2,6	2,4	2,2	2,0	1,8	1,6
Жорсткість передніх ресор ,	24	26	28	30	28	26	28	26	30	28
Жорсткість задніх ресор ,	18	20	22	24	26	24	22	20	22	24
Радіус інерції кузова відносно поперечної осі через його центр ваги , м	1,15	1,25	1,3	1,25	1,3	1,35	1,3	1,25	1,10	1,3
, м з рис.	1,3	1,5	1,8	1,6	1,5	1,6	1,3	1,2	1,3	1,5
, м з рис.	1,4	1,6	1,8	1,2	1,4	1,2	1,3	1,2	1,5	1,6

Таблиця 4

Коефіцієнт зменшення частоти, відносно нормативної К_п

Кд	Кн
	1,0	1,1	1,2	1,3
1,0	1,0	0,95	0,91	0,88
0,9	0,95	0,91	0,87	0,83
0,8	0,89	0,85	0,82	0,78
0,7	0,84	0,80	0,76	0,73

Рис. 6 Схема поздовжніх коливань

Завдання 4

Перевірити вісь колісної пари на статичну та втомну міцність (Рис. 7). Числові дані в табл. 5.

Таблиця 5

Позначення	Варіанти
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Маса вагона , т	88	65	70	90	85	70	60	88	70	90
Маса колісної пари , т	1,4	1,0	1,2	1,6	1,4	1,2	1,0	1,2	1,4	1,8
Число осей вагона	4	4	4	4	4	4	4	4	4	4
Діаметр середньої частини осі , мм	165	150	160	180	170	150	150	180	180	200
Відстань , мм	2036	2000	2100	2200	2100	2200	2036	2100	2200	2300
Розмір , мм	1580	1580	1580	1580	1580	1580	1580	1580	1580	1580
Радіус колеса , мм	525	500	500	525	525	500	500	500	525	525

Методичні вказівки до виконання завдань курсового проекту

Завдання № 1

Колінчастий вал сприймає значні навантаження від шатунів (Рис 1 а ).Він зазнає складного опору і для розрахунку на міцність буде багато разів статично невизначеною системою.

Для наближеного розрахунку розглянемо одне коліно вала в двох розрахункових положеннях.

Перше розрахункове положення відповідає випадку, коли поршень розміщується у верхній мертвій точці. Розрахунок проводять як для статичної площини. Розрахункову схему наведено на рис. 1 б

На рис. 1 в, г, д зображено епюри згинальних моментів M ,поздовжніх сил N та поперечних сил Q. Для визначення нормальних напружень у поперечному перерізі вала застосуємо принцип незалежності дії сил. Тоді

,

де N і M – відповідно поздовжня сила і згинальний момент в одному і тому самому перерізі вала;

A і W – відповідно, площа поперечного перерізу і момент опору.

Дотичні напруження від дії Q мало впливають на міцність.

У другому розрахунковому положенні коліно вала займає горизонтальне положення (Рис. 2 а)),а сила F діє під кутом до площини рами. Силу F розкладаємо на горизонтальну F_гор і вертикальну F_вер складові:

,

.

Для вивчення напруженого стану потрібно побудувати епюри внутрішніх силових факторів від дії горизонтальної і вертикальної складових.

На рис. 2 в, г зображено епюри M і N при дії горизонтальної складової F_гор.

Вертикальна складова F_вер спричинює згинання та закручування шийки колінчастого вала. Скручувальний момент

.

Епюри згинальних і крутних моментів зображено на рис. 2 г, д.

Із аналізу епюр можна дійти висновку, що корінна шийка ВД зазнає згинання в двох площинах і кручення.

Для оцінювання міцності слід визначити еквівалентні напруження, наприклад, за третьою теорією міцності

,

де – зведений момент за третьою теорією міцності;

– сумарний згинальний момент;

– крутний момент корінної шийки вала.

Так само визначають напруження і в поперечному перерізі шатунної шийки ЕG.

Для перевірки міцності щоки DG потрібно визначити нормальні й дотичні напруження посередині короткої та довгої сторін поперечного перерізу.

Нормальні напруження посередині довгої сторони

,

де – згинальний момент, що діє в горизонтальній площині (рис. 2);

–момент опору відносно вертикальної осі.

Дотичні напруження посередині довгої сторони

,

де – крутний момент;

–момент опору прямокутника при крученні, β – коефіцієнт (табл. 6), що залежить від співвідношення сторін прямокутника (t—довжина короткої сторони).

Визначаємо напруження посередині короткої сторони.

Нормальні напруження

;

Таблиця 6

h/b	1	1,5	1,75	2,0	2,5	3,0	4,0	6,0	8,0	10,0
α	0,14	0,294	0,375	0,457	0,622	0,79	1,123	1,79	2,456	3,123
β	0,208	0,346	0,418	0,493	0,645	0,8	1,128	1,79	2,456	3,123
γ	1	0,859	0,82	0,795	0,766	0,75	0,745	0,743	0,742	0,743

де – згинальний момент, що діє у вертикальної площині (Рис. 2 г);

–момент опору відносно горизонтальної осі.

Дотичні напруження

,

де γ – коефіцієнт, що залежить від співвідношення сторін прямокутника (див. табл. 6).

У цих двох точках визначають еквівалентні напруження за формулою

.

Оцінювання міцності проводять за більшим еквівалентним напруженням.

Зазначимо,що всі наведені вище розрахунки проводилися під час дії статичного навантаження. Насправді деталі двигуна зазнають динамічного навантаження, а тому для оцінювання міцності статичні напруження потрібно збільшити в 1,5–2,0 рази, тоді умова міцності матиме вигляд

,

де – динамічне напруження;

–динамічний коефіцієнт;

––статичне напруження.

Завдання № 2

ХОДОВА СИСТЕМА

До ходової системи належать передній та задній мости, підвіска, рама автомобіля (несений кузов).

Передній міст вантажного автомобіля суцільний. За розрахунком – це балка на двох опорах під дією різноманітних навантажень. Так ,якщо автомобіль стоїть нерухомо на горизонтальній площині (ріс. 3), опорні реакції передніх R_А і задніх R_В коліс автомобіля визначають як для балки на двох опорах:

, звідки

, звідки ,

де – власна вага навантаженого автомобіля.

Розрахункову схему переднього моста зображено на рис.3. Таке навантаження не буде небезпечним. Передній міст зазнаватиме додаткового навантаження під час гальмування або під час спуску автомобіля з гори. Під час гальмування автомобіля виникає гальмівна сила

,

де j_г – уповільнення при гальмуванні.

При дії гальмівної сили опорні реакції визначають з рівнянь рівноваги

, звідки ;

, звідки .

Тоді передній міст зазнає згинання у вертикальній і горизонтальній площинах (рис.3). Нормальні напруження визначають за формулою

, (а)

де М_y, M_z – згинальні моменти, що діють відповідно у вертикальній і горизонтальній площинах;

W_y, W_z – моменти опору відносно осей у і z.

Задній міст також є балкою на двох опорах і зазнає більшого навантаження під час розганяння автомобіля, коли виникає сила інерції (рис. 4).

У цьому випадку передній міст розвантажуватиметься, а задній довантажуватиметься. Опорні реакції обчислюють з рівнянь

; .

Сила інерції при розганянні

де j_р – прискорення розганяння автомобіля.

Задній міст зазнає згинання у двох площинах (рис.4). .Напруження визначають за формулою (а ).

Підвіска зменшує ударні навантаження. Пружним елементом підвіски є листова ресора, яка є балкою змінного поперечного перерізу або балкою рівного опору (рис. 5). Для задньої ресори навантаження дорівнює половині опорної реакції задніх коліс.

Напруження в ресорі

,

де – згинальний момент у середньому перерізі ресори;

–момент опору поперечного перерізу ресори;

n – кількість листів ресори.

Прогин ресори як балки рівного опору визначають за формулою

,

де Е – модуль пружності матеріалу ресори;

–момент інерції поперечного перерізу ресори.