Стадии и этапы проектирования автомобиля

Стр 1 из 14Следующая ⇒

Nbsp;

В.М. Скутнев

Основы конструирования и расчета автомобиля

Учебное пособие

Тольятти 2010

Министерство образования и науки РФ

Тольяттинский государственный университет

Автомеханический институт

Кафедра «Автомобили и тракторы»

Скутнев В.М.

«Основы конструирования и расчета автомобиля»

для студентов специальности 190201 «Автомобиле- и тракторостроение»

Тольятти 2010

УДК 629.33

ББК 39.33

С 46

Рецензенты

С 46Скутнев В.М. Основы конструирования и расчета автомобиля: – Тольятти: ТГУ, 2010. – с.

Рассмотрены современные конструкции автомобилей, их агрегатов и систем, выходные характеристики и тенденции дальнейшего развития. На основе анализа рабочих процессов и нагрузочных режимов изложены методы функциональных расчетов параметров агрегатов, механизмов и систем шасси автомобиля.

Учебное пособие предназначено для студентов специальности 190201 «Автомобиле- и тракторостроение».

Научный редактор к.т.н., доцент Н.С. Соломатин

Утверждено научно-методическим советом университета

УДК 629.33

ББК 39.33

Оглавление стр

1. Введение. Нагрузочные и расчетные режимы……………………………………5

2. Трансмиссия. Сцепление…………………………………………………………12

3. Трансмиссия. Коробка передач и раздаточная коробка………………………..33

4. Трансмиссия. Карданная передача……………………………………………….57

5. Трансмиссия. Главная передача, дифференциал, привод на ведущие колеса…81

6. Ходовая часть. Мосты……………………………………………………………..111

7. Ходовая часть. Подвеска………………………………………………………….129

8. Ходовая часть. Колеса и шины……………………………………………………153

9. Рулевое управление………………………………………………………………..163

10. Тормозное управление……………………………………………………………200

Литература……………………………………………………………………………..253

Введение. Нагрузочные и расчетные режимы

Содержание и задачи курса

Содержание курса «Основы конструирования и расчета автомобиля» является заключительным разделом всей учебной дисциплины «Автомобили». Он неразрывно связан с двумя предыдущими курсами: «Основы конструкции автомобиля» и «Основные эксплуатационные свойства автомобиля». В этой части дисциплины дается классификация всех систем, агрегатов и механизмов автомобиля, приводятся требования, предъявляемые к ним, рассматриваются рабочие процессы механизмов и агрегатов, даются элементы функционального расчета основных рабочих параметров, проводится сравнительный анализ и оценка различных конструкций систем, агрегатов и механизмов.

Задачей данного курса дисциплины «Автомобили» дать студентам знания в области конструкции современного автомобиля, его систем, агрегатов и механизмов, привить умения выполнять расчеты их функциональных параметров, определять тенденции развития конструкции и применения материалов в автомобилестроении.

Свойства автомобиля и требования к конструкции

Автомобиль, как продукт деятельности человека, обладает целым рядом свойств, которые закладываются в него на этапах проектирования, расчета и производства. Эти свойства характеризуют его не только как транспортное средство, предназначенное для перевозки грузов, пассажиров и специального оборудования, но и как безопасный объект индивидуального пользования (легковой автомобиль).

Все свойства автомобиля разделяют на:

- эксплуатационные (рис. 1.1);

- потребительские;

- свойства безопасности.

Эксплуатационные свойства, в свою очередь, делятся на тягово-скоростные, тормозные, топливную экономичность, управляемость, поворачиваемость, маневренность, устойчивость, плавность хода, проходимость, экологичность, безопасность движения.

Вместимость, прочность, долговечность, приспособленность к техническому обслуживанию и ремонту, к погрузочно-разгрузочным работам, к посадке и высадке пассажиров в значительной степени определяют удобство использования и эффективность автомобиля и в совокупности составляют свойства, не связанные с движением автомобиля.

Потребительские свойства определяют перечень удобств, обеспечивающих комфортные условия для водителя и пассажиров: эффективные системы отопления, вентиляции и кондиционирования, аудио- и видеосистемы, электроподъемники стекол, обогрев сидений и стекол, привлекательность внешнего вида, престижность и соответствие моде.

Свойства безопасности в комплексе определяют активную, пассивную и экологическую безопасность автомобиля. Активная безопасность – свойство автомобиля предотвращать ДТП.

Активную безопасность обеспечивают тормозное и рулевое управления, хорошая обзорность и комфортабельность, резко снижающие усталость водителя и создающие условия безаварийной работы, высокие тягово-скоростные свойства, позволяющие избежать аварийных ситуаций.

Эксплуатационные свойства автомобиля

Не связанные с движением

Вместимость

Прочность

Долговечность

Приспособленность к ТО и ремонту

Приспособленность к погрузо-разгрузочным работам

Приспособленность к посадке-высадке пассажиров

Связанные с движением

Тягово-скоростные

Тормозные

Топливная экономичность

Управляемость

Поворачиваемость

Маневренность

Устойчивость

Плавность хода

Проходимость

Экологичность

Безопасность движения

Рис. 1.1. Эксплуатационные свойства автомобиля

Пассивная безопасность – свойство автомобиля уменьшать тяжесть последствий ДТП. Эту безопасность обеспечивают высокая прочность кузова, ремни и подушки безопасности, подголовники, мягкая обивка внутри салона, травмобезопасный руль, соответствующая форма кузова, уменьшающая травмирование пешеходов.

Экологическая безопасность – свойство автомобиля уменьшить вред. Наносимый окружающей среде, людям, пассажирам и водителю.

Требования к конструкции и характеристикам автомобилей с точки зрения безопасности регламентируются соответствующими национальными ГОСтами и Правилами ЕЭК ООН.

К конструкции автомобиля предъявляются следующие требования:

- производственные требования – соответствие конструкции технологическим возможностям завода или передовым технологиям автомобилестроения, минимальный расход материалов, минимальные трудоемкость и себестоимость производства;

- эксплуатационные требования - обеспечение заданного уровня тягово-скоростных, тормозных свойств, топливной экономичности, управляемости, устойчивости, плавности хода, проходимости;

- потребительские требования - малая стоимость автомобиля и его эксплуатации, безотказность и ремонтопригодность, безопасность, комфортабельность, легкость управления;

- требования безопасности – распространяются на активную, пассивную, послеаварийную и экологическую безопасность автомобиля;

- требования экологической безопасности - распространяются на автомобиль в части уменьшения вредного влияния на окружающую среду.

Все перечисленные требования не всегда выполняются в полной мере, часто входят в противоречие друг с другом и, прежде всего, с требованиям не высокой стоимости, что приводит к принятию компромиссных решений, обеспечивающих оптимальное сочетание требований на момент проектирования и создания автомобиля.

Стадии и этапы проектирования автомобиля

Процесс разработки автомобиля можно разделить на следующие этапы:

• предпроектный – проведение маркетинговых исследований запросов потребителей и экономической целесообразности разработки проекта;

• разработка технических требований (ТТ) – перевод запросов потребителей и других требований на язык технических требований к автомобилю, материалам, технологии, организации ремонта и технического обслуживания, рисайклингу;

• эскизный проект – выявление принципиальной возможности выполнения ТТ, выработки принципиальных решений по компоновке автомобиля в целом, компоновочным схемам основных узлов и агрегатов, определение внешнего вида автомобиля и интерьера (дизайн проект);

• разработка технического задания (ТЗ) – установление четких и взаимосвязанных целей проектно-конструкторских работ для каждого участника процесса разработки на основании выданного ТЗ и выполненной общей компоновки автомобиля;

• разработка технического проекта (ТП) – разработка полной математической модели (виртуальное трехмерное графическое изображение, выполненное с помощью 3D программ) и соответствующего комплекта конструкторской документации (КД), а также изготовления реальных прототипов;

• проверка проекта и доводка конструкции – выполнение расчетной оптимизации виртуальных прототипов и доводочных испытаний реальных прототипов для приведения конструкции автомобиля в соответствие с требованиями ТЗ;

• этап утверждения проекта – по результатам приемочных испытаний документируется полное соответствие автомобиля требованиям ТЗ, что является основанием для серийного производства готовой продукции;

• начало серийного производства и его сопровождение – изготовление готовой продукции, организация контрольных испытаний на соответствие омологационным образцам), проведение предпродажной подготовки, техническое обслуживание и ремонт автомобилей в гарантийный и послегарантийный период эксплуатации;

• прекращение проекта и утилизация – мероприятия, связанные с утилизацией автомобилей, принятие решений о прекращении производства автомобилей или о переносе производства на другое предприятие.

Все эти этапы группируюся в четыре основные фазы:

• концептирование – поиск образа и технического описания автомобиля, удовлетворяющих потребностям потенциальных потребителей; подбор автомобиля-аналога; составление проекта технических требований; создание предварительных эскизных компоновок – схем вместимости и шасси; предварительной проработке дизайна экстерьера и интерьера (включает: предпроектный этап, этап ТТ и часть этапа эскизного проекта);

• проектирование - уточнение эскизных компоновок, выполнение общей компоновки, создание рабочих макетов узлов, агрегатов и автомобиля в целом, выполнение расчетных работ, составление ТЗ (включает в себя часть этапа эскизного проекта и этап ТЗ);

• конструирование - разработка полного комплекта КД и математической модели автомобиля, изготовление и доводочные испытания прототипов узлов. агрегатов, систем и полнокомплектного автомобиля, внесение изменений в КД и математическую модель автомобиля по результатам испытаний (включает: этап ТП, этап проверки проекта и доводки конструкции, этап утверждения проекта);

• реализация – производство автомобилей на конвейере, продвижение готовой продукции на автомобильном рынке, предпродажная подготовка и гарантийное обслуживание, утилизация отслуживших срок эксплуатации автомобилей, снятие автомобилей с производства (включает: этап начала серийного производства и его сопровождения, этап прекращения проекта и утилизации).

Схема процесса разработки легкового автомобиля приведена на рис. 1.2.

Концептирование

Проектирование

Конструирование

Реализация

Предпроектный этап

Этап разработки технических требований

Этап эскизного проекта

Этап технического задания

Этап технического проекта

Этап проверки проекта и доводки конструкции

Этап утверждения проекта