Курсовая работа: Эксплуатация автомобиля ВАЗ 2107

Введение

Сегодня сложно представить жизнь современного человека без таких агрегатов как личные авто. Машины давно перестали быть роскошью, перейдя в категорию незаменимых средств передвижения. При их наличии удается оперативно перемещаться по городу, а также совершать загородные поездки.

Конечно же, для того, чтобы почувствовать максимальный комфорт во время езды, следует выбирать современные и надежные автомобили известных мировых производителей. Однако, как известно, многие импортные авто имеют весьма высокую стоимость, которая не по силам обычным гражданам со средним достатком. Одним из самых доступных автомобилей в наше время является отечественный ВАЗ 2107 который начали выпускать с 1982 года и закончили в 2012, но он и по сей день очень популярный из-за своей низкой стоимости.

Актуальностью данной работы является, что в России в связи с кризисной ситуацией в экономике растут цены на услуги и товары, в частности на услуги в сфере технического обслуживания и ремонта автомобильного транспорта, поэтому растёт потребность в информации о собственноручном техническом обслуживании и ремонте автомобильного транспорта частного сектора.

1. Выбор основных параметров двигателя и трансмиссии автомобиля

1.1 Описание автомобиля-прототипа

Автомобиль ВАЗ 2107 или «семёрка», как его ласково называют в народе, впервые увидел свет в 1982 году. Эта модель стала продолжением классической линейки машин Волжского автозавода. ВАЗ 2107 был создан на основе своего предшественника, Жигулей пятой модели, но конструкторы постарались улучшить дизайн и ходовые качества своей новой разработки.

Первое, что изменилось в ВАЗ 2107 по сравнению с «пятёркой», это кузов. Сохранив в целом привычные формы четырёх дверного Таллиннского седана, седьмая модель Жигулей получила новое «лицо» - изменился облик решётки радиатора, которая приподнялась вверх. Задние фонари так же немного трансформировались, а металлические бамперы уступили место модным пластиковым.

В салоне ВАЗ 2107 так же не обошлось без перемен. Первое, что бросается в глаза, это передние сидения, которые за счёт совмещения спинки и подголовника стали выше и комфортабельнее. В заднем сидении по центру был установлен раскладывающийся подлокотник. За счёт высоких сидений немного уменьшился обзор, но в целом ВАЗ 2107 стал более открытым. Мёртвые зоны сохранились только за задними стойками, однако это пространство просматривается с помощью зеркал заднего вида. Приборная панель новых Жигулей более эргономична и функциональна. На ней появился тахометр, несколько новых датчиков и приборов. В центре панели расположился дефлектор холодного воздуха, который обеспечивает широкие возможности управления микроклиматом в салоне. За свои улучшенные внешние характеристики ВАЗ 2107 заслужил среди не избалованной иномарками советской общественности прозвище «Русский Мерседес».

Технические характеристика автомобиля-прототипа (ВАЗ 2107):

Легковой автомобиль-аналог - автомобиль среднего класса;

Полная масса автомобиля -1460 кг;

Снаряженная масса - 1060 кг;

Максимальная скорость движения - 150 км/ч;

Максимальное сопротивление дороги - 0,34;

Коэффициент сопротивления качению - 0,015;

Коэффициент качения - 0,014;

Коэффициент сопротивления воздуха - 0,4;

Коэффициент сцепления - 0,8;

Коэффициент обтекаемости - 0,22;

КПД трансмиссии - 0,9;

Масса, приходящаяся на ведущую ось - 960 кг;

Лобовая площадь сопротивления - 1,8 ;

Продольная база - 2,5 м;

Номинальная частота вращения коленвала двигателя - 5000 об/мин;

Максимальная частота вращения коленвала двигателя - 5600 об/мин;

Радиус качения колеса - 0,317;

Длина - 4,115;

ширина - 1,620;

высота - 1,443.

1.2 Определение мощности двигателя и расчет внешней скоростной характеристики

Необходимая мощность двигателя (кВт) определяется по формуле:

где - полный вес автомобиля, Н;

- суммарный коэффициент сопротивления дороги;

- максимальная скорость движения автомобиля, км/ч;

- коэффициент обтекаемости, Нс2/м4

- модель автомобиля, м2.

Полная масса автомобиля (кг) определяется по формуле:

.

Здесь - снаряженная масса автомобиля; - масса человека, принимается в расчетах 75 кг; n - число мест в салоне автомобиля, включая водителя; - масса багажа, принимается для пассажиров и водителя легкового автомобиля = 10 кг, для водителя и пассажиров грузового автомобиля = 5 кг.

В расчетах значение может быть ориентировочно определено по формулам:

где - коэффициент сопротивления качению, принимается для легковых автомобилей.

Коэффициент обтекаемости Нс/м.

Мидель автомобиля (м2) может быть определен из выражения:

(1.5)

где a = 0,78 - коэффициент заполнения площади;

B и H - ширина и высота автомобиля.

Коэффициент полезного действия трансмиссии .

Наиболее полные сведения о параметрах двигателя дает внешняя скоростная характеристика, представляющая собой зависимость мощности и крутящего момента от частоты вращения коленчатого вала n (об/мин) или от угловой скорости вращения коленчатого вала двигателя. При отсутствии данных зависимость мощности от частоты вращения коленчатого вала n и зависимость может быть рассчитана с помощью уравнения С.Р. Лейдермана:

, (1.6)

где - номинальная частота вращения коленчатого вала, соответствующая максимальной мощности, об/мин;

a, b, c - эмпирические коэффициенты, зависящие от типа двигателя: (а= b=с=1) - для бензинового двигателя;

- текущие значения частоты вращения коленчатого вала, об/мин.

График зависимости крутящего момента от частоты вращения коленчатого вала строят, пользуясь зависимостью:

Рисунок 1 - Внешняя скоростная характеристика двигателя

Вывод: таким образом на графике видим совпадение с расчетами, максимальная мощность 48,27 и максимальный крутящий момент 115,33.

1.3 Выбор параметров трансмиссии автомобиля

В процессе определения параметров трансмиссии автомобиля производится расчёт передаточных чисел главной передачи , коробки передач и дополнительных коробок, если они предусмотрены заданием.

Передаточное число главной передачи определяется из условия обеспечения максимальной скорости автомобиля по формуле:

где - передаточное число высшей передачи коробки передач.

Передаточное число первой передачи определяется, исходя из выполнения следующих условий:

1. Возможности преодоления автомобилем заданного максимального дорожного сопротивления:

2. Возможности полной реализации сцепной массы автомобиля:

где ц - коэффициент сцепления;

- сцепной вес автомобиля, равный весу, приходящемуся на ведущие мосты автомобиля.

Сцепной вес автомобиля можно определить по формуле:

где коэффициент сцепного веса автомобиля.

3. Обеспечение минимально устойчивой скорости движения в заданных дорожных условиях:

Передаточные числа промежуточных ступеней могут быть рассчитаны по геометрической прогрессии или гармоническому ряду. Определение передаточных чисел промежуточных ступеней коробки передач по геометрической прогрессии производится по формуле:

где m - номер ступени коробки передач;

n - число ступеней коробки передач за исключением передачи заднего хода.

При корректировке передаточных чисел коробки передач должны соблюдаться следующие рекомендации:

2. Анализ конструкций заданного механизма трансмиссии

На проектируемый автомобиль выбираем постоянно замкнутое сухое фрикционное сцепление с центрально расположенной диафрагменной пружиной. Выбор размеров сцепления производим из условия передачи максимального крутящего момента двигателя, который получен в предыдущем разделе расчетным путем и составил с учетом коэффициента запаса сцепления.

3. Расчет сцепления

3.1 Определение основных параметров сцепления

Выбор размеров сцепления производится из условия передачи максимального крутящего момента двигателя посредством трения с некоторым запасом.

Статический момент трения сцепления определяют по формуле:

где - статический момент трения сцепления, Нм;

- максимальный крутящий момент двигателя, Нм;

- коэффициент запаса сцепления.

Средний радиус дисков определяют по формуле:

где - средний радиус дисков, м;

- соответственно, наружный и внутренний радиус фрикционных накладок, м.

Наружный радиус дисков предварительно можно определить по формуле:

где - наружный радиус дисков, м;

- максимальный крутящий момент двигателя, Нм;

А=4,7 - коэффициент.

При этом внутренний радиус фрикционных накладок:

Таким образом, расчетные наружный и внутренний диаметры дисков будут, соответственно:

Рассчитанные величины необходимо привести в соответствие с требованиями ГОСТ 12238-76, поэтому выбираем стандартные размеры фрикционных накладок:

D=180 мм; d=100 мм.

При этом средний радиус дисков будет:

3.2 Определение параметров нагруженности сцепления

Определяем нажимное усилие пружин по формуле:

где - нажимное усилие пружин, Н;

- статический момент трения сцепления;

- расчетный коэффициент трения;

i=2 - число пар трения;

- средний радиус дисков, м.

Давление на фрикционные накладки рассчитывают по формуле:

автомобиль эксплуатационный транспортный

Допустимые давления на фрикционные накладки, как правило, составляют [] = 0,15-0,25 МПа.

Удельную работу буксования сцепления рассчитывают по формуле:

где - удельная работа буксования сцепления, Дж/;

- работа буксования, Дж;

F - площадь поверхности одной стороны фрикционной накладки, м2.

Работу буксования определяют по формуле:

где - момент инерции приведенного к коленчатому валу двигателя маховика, заменяющего поступательно движущуюся массу автомобиля, кгм2;

- угловая скорость коленчатого вала, рад/с;

- момент сопротивления движению автомобиля, приведенный к коленчатому валу двигателя, Нм.

Момент инерции приведенного к коленчатому валу двигателя маховика можно определить по формуле:

где - масса автомобиля, кг;

- радиус качения колеса, м;

- передаточное число главной передачи;

- передаточное число первой передачи коробки передач;

- передаточное число раздаточной коробки.

Угловая скорость коленчатого вала двигателя для автомобилей с бензиновым двигателем определяют по формуле:

где - угловая скорость коленчатого вала двигателя, рад/с;

- угловая скорость при максимальном крутящем моменте, рад/с.

Момент сопротивления движению автомобиля, приведенный к коленчатому валу двигателя, рассчитывают при допущении равенства радиусов качения всех колес автомобиля по формуле:

Нагрев ведущего диска при одном трогании с места рассчитывают по формуле:

где - нагрев ведущего диска, °С;

- доля теплоты, поглощаемая диском;

- масса нажимного диска, кг;

- удельная теплоемкость материала диска, Дж/(кг•град).

Допустимый нагрев составляет .

Следовательно, условие выполняется:

Радиальные размеры дисков выбираются, исходя из размеров фрикционных накладок. Толщина дисков предварительно принимается в зависимости от наружного диаметра накладок и затем уточняется по результатам теплового расчета сцепления:

где - толщина диска, м.

Определив геометрические размеры нажимного диска, можно определить его массу:

где D и d - соответственно, наружный и внутренний диаметр нажимного диска;

p = 7000 кг/м3 - плотность материала диска.

4. Расчет коробки передач

4.1 Определение основных параметров коробки передач

После выбора схемы коробки передач определяют ее основные размеры. В первую очередь оценивается межосевое расстояние. Межосевое расстояние приближенно можно определить по формуле: