Высота центра масс автомобиля формула

Определение центра масс автомобиля

Страницы работы

Содержание работы

Допустимая масса прицепа (полуприцепа)

Радиус поворота по оси внешнего переднего колеса

Контрольный расход топлива при 90 км/ч

Передаточное число: I передачи

передачи заднего хода

Раздаточной коробки: I

Число ходовых колес

Статический радиус колеса

Момент инерции колеса

Колея передних колес, B_п

Характеристика УАЗ – Patriot

Характеристика двигателя ЗМЗ-409.10

Максимальная мощность n_e , при 4400 об/мин

Максимальный крутящий момент M_e , при 3900 об/мин

Момент инерции вращающихся частей

Минимальный эффективный расход топлива

Скоростная характеристика, зависимость :

Определение центра масс автомобиля.

Для начала определяем координаты центра масс порожнего автомобиля:

Ординату h₀ принимаем равной , где r_k — статический радиус колеса. Получем .

Абсциссу определим из уравнения моментов относительно точки А:

,

Отсюда =1340 (мм)

Далее определим массу пассажиров:

на переднем ряду: кг;

на заднем ряду: кг;

Из этого следует, что допустимая масса груза: кг;

Массив исходных данных для расчета координат центра масс

Собственная снаряженная масса, m_o

В том числе на переднюю ось, m_o1

В том числе на заднюю ось, m_o2

Источник статьи: http://vunivere.ru/work60973

Проектирование и расчет автомобиля

ЦЕНТР ТЯЖЕСТИ АВТОМОБИЛЯ

П ри расчете автомобиля необходимо учитывать важные этапы компоновки и конструирования автомобиля. Сегодня мы с вами будем определять центр тяжести автомобиля и распределения его массы по осям.

О пределение центра тяжести автомобиля и распределение массы автомобиля по осям

Д ля расчета весовых характеристик автомобиля в расчет обычно принимается масса взрослого человека (около 70кг), а для детей 35 кг. Центр массы взрослого человека принимается на обоснованном расстоянии от нижней крайней точки спинки сиденья и составляет 200 мм. Чтобы определить массу, приходящуюся на одну ось необходимо использовать уравнение моментов.

С ейчас мы рассмотрим расчет распределения нагрузки задней оси:

Расчетная схема определения нагрузки, центр тяжести автомобиля который приходится на заднюю ось автомобиля:

Gt — это сила тяжести рулевой колонки автомобиля; G1 — сила тяжести рулевого управления автомобиля; G2— сила тяжести кардана автомобиля; G3— сила тяжести силового агрегата автомобиля; G4 — сила тяжести передних сидений автомобиля; G5 — сила тяжести аккумулятора автомобиля; G6 — сила тяжести кузова; G7— сила тяжести задних сидений; G8 — сила тяжести задней подвески автомобиля и моста; С9 — сила тяжести задних колес; G 10 — сила тяжести глушителя выпускной системы автомобиля; G11- сила тяжести запасного колеса; l1,l2. l12 — расстояние от выбранного агрегата до передней оси автомобиля.

П роектирование автомобиля осуществляется с использованием следующих параметров: масса отдельных частей автомобиля, сухая масса автомобиля, реальные массы агрегатов. С ила тяжести определяется в Ньютонах для этого необходимо получить произведение массы автомобиля, умноженной на коэффициент 9,8. Еще необходимо найти в справочнике массу всех агрегатов и узнать расстояние агрегатов и механизмов до осей автомобиля. Для определения силы тяжести, которая приходится на задний мост необходимо сложить произведения сил тяжести умноженных на расстояния между осями до центра масс агрегата или механизма и разделить на расстояние между принятыми осями автомобиля. Во время расчета принимаем знаки соответствующие математическим выражениям.

В о время рассмотрения оси, справа от нее существует момент силы, произведение сил тяжести на расстояние, тогда принимается знак «+», а моменты сил слева от оси принимаются со знаком «-».

Среднестатистические значения центров масс отдельных узлов и агрегатов автомобилей, выраженные в кг.

Д ля определения силы тяжести, которая приходиться на другую ось можно воспользоваться таким же методом.

В о время проектирования автомобиля не достаточно построить изображение и дизайн на бумаге. Если проектируется пространство и посадочное место для водителя, необходимо изготовить специальный макет, который создается в натуральную величину , то же самое применяем и к внешнему облику автомобиля, необходимо построить макет, который будет полностью соответствовать параметрам кузова автомобиля. С этого момента можно поговорить и о дизайне кузова автомобиля и его компоновке.

К аждый конструктор ставит перед собой задачу создать, что-то такое чего раньше еще не было, так и в автомобильной отрасли автомобиль должен быть единственным в своем роде, оригинальным.

Т ребования к проектируемым автомобилям должны соответствовать определенной направленности и динамичности. Важно создать свой оригинальный характер и построение формы автомобиля со спортивной нотой, вид капли, что очень популярно и использовалось кампанией Porshe, форма должна быть изящной и аэродинамической, что уменьшает сопротивления воздуха. Ф орма капли сама по себе говорит об улучшении аэродинамики и уменьшении воздушного сопротивления, динамичность у нее в крови.

К огда автомобиль движется в пространстве, его внешние детали испытывают сопротивления воздуха. Сопротивление воздуха оказывает огромное влияние на расход мощности автомобиля. Конструкторы ставят задачу уменьшить повышенное сопротивление воздуха. И скорость движения равно пропорциональна потери мощности на воздушное сопротивление.

Д ля того чтобы разобраться в вопросах потери мощности, необходимо разобраться в вопросах аэродинамики.

А эродинамическое сопротивление при перемещении автомобиля в пространстве состоит из нескольких составляющих:

1) Аэродинамическое сопротивление формы автомобиля в движении;

2) Индуктивное сопротивление;

3) Сопротивление внутренних потоков.

А эродинамическое сопротивление. В большей части сопротивление воздуха зависит от формы и поверхности автомобиля. Поверхность кузова автомобиля влияет на обтекание воздухом и плавность хода. Идеальной в этом смысле является капельная форма кузова. Для создания идеального автомобиля следует избегать остро выраженных углов, и создавать легкие гладкие поверхности кузова автомобиля.

И ндуктивное сопротивление зависит от подъемной силы автомобиля, которая возникает при понижении давления в верхней части автомобиля и повышения давления в нижней части в районе днища. Такой принцип сопротивления очень подобает движению самолетного крыла. Такой вид сопротивления воздуху можно отметить на высоких скоростях движения автомобиля. Ч тобы уменьшить индуктивное сопротивление используют вспомогательные устройства, такие как спойлеры, антикрылья, подвесы.

П оверхностное сопротивление возникает вследствие трения мелких частиц воздуха, которые следуют по касательной, направляясь к поверхности кузова автомобиля. Поэтому покрытия кузова имеет тоже очень важную роль.

И нтерференционное сопротивление это сопротивление, создаваемое различными частями деталей автомобиля, которые выступает за его пределы. Эти элементы могут создавать собственные сопротивления. Способы уменьшения интерференционного сопротивления могут крыться в установке специальных ручек, обода фар, форменных наружных зеркал, ветровых стекол.

Зоны сопротивления, создаваемые потоком воздуха.

Ч тобы уменьшить сопротивление воздуха каналы входа потока воздуха должны быть размещены внутри кузова, где создается наибольшее давление (передняя часть кузова, зона, находящаяся в районе переднего бампера, и у бокового стекла). Каналы, которые будут выпускать воздух из кузова выполнять пропорционально и в зоне разряжения (задняя часть кузова, передние крылья, район кузова вблизи заднего стекла).

К омпоновка необходима для решения стратегического направления при создании конструкции кузова. В процессе создания компоновки отдельные элементы приходится изменять, править, экспериментировать, рассчитывать.

К омпоновка автомобиля выполняется в трех видах. Компоновочные чертежи включают: вид сбоку, спереди и сверху. Для точности выполнения компоновки автомобиля строится специальная сетка с установленными расстояниями между линиями в 200 мм. Пример компоновочного чертежа вы можете увидеть на рисунке.

Источник статьи: http://www.autoezda.com/studentsauto/810-centrtiag.html

Теоретические положения по определению предельных параметров дорожных автомобилей

Автомобили, эксплуатируемые на дорогах общего пользования, должны отвечать ряду требований, которые устанавливают отраслевые (ОСТ), государственные (ГОСТ) и международные стандарты, Правила и Директивы, а также другие нормативные документы.

К числу основных параметров АТС, которые регламентируются указанными документами, прежде всего, относятся:

В настоящее время предельные значения указанных параметров дорожных автомобилей определяет «Инструкция по перевозке крупногабаритных и тяжеловесных грузов автомобильным транспортом Российской Федерации», которая вступила в силу с 1 сентября 1996 года.

Согласно «Инструкции…» все дорожные автомобили в зависимости от осевой массы (т.е. массы, приходящейся на ось) подразделяются на две группы: А и Б.

К группе А относятся АТС с предельной осевой массой наиболее нагруженной оси свыше 6 т до 10 т включительно, предназначенные для эксплуатации на дорогах 1-3 категории, а также на дорогах 4 категории, одежды которых построены или усилены под осевую массу 10 т.

Группу Б составляют АТС с осевыми массами наиболее нагруженной

оси до 6 т включительно, предназначенные для эксплуатации на всех дорогах России (табл. 3.1.).

Предельная осевая масса на каждую ось двухосных АТС

и двухосных тележек, тонн

Расстояния между осями, м	Группа
А	Б
Свыше 2,00	10,0	6,0
Свыше 1,65 до 2,00 включительно	9,0	5,7
Свыше 1,35 до 1,65 включительно	8,0	5,5
Свыше 1,00 до 1,35 включительно	7,0	5,0
До 1,00	6,0	4,5

Полная масса и габариты дорожных АТС не должны превышать значений. приведенных в таблице 3.2. и 3.3.

Предельные полные массы дорожных АТС, тонн

Виды АТС	Число осей	Группы	Расстояние между крайними осями АТС группы А не менее, м
А	Б
Одиночные автомобили	Две	3,0
Три	16,5	4,5
Седельные автопоезда	Две	7,5
Три	8,0
Четыре	11,2
Пять и более	28,5	12,2
Прицепные автопоезда	Три	10,0
Четыре	11,2
Пять и более	28,5	12,2
Двухзвенные сочлененные автобусы	—	10,0

Допускается увеличение осевой массы:

а) у городских и пригородных двухосных автобусов при расстоянии между осями свыше 2,0 метров:

— для группы А — до 11,5 тонн;

— для группы Б — до 7 тонн.

б) у АТС группы А при расстоянии между осями двухосной тележки свыше 1,35 до 1,65 метра включительно — до 9 тонн, если осевая масса, приходящаяся на смежную ось, не превышает 6.0 тонн.

в) для контейнеровозов — 9.0 м.

Предельные габариты дорожных АТС

Параметры АТС	Россия	Зарубежные аналоги
Ширина, м	2,5	2,5-2,6
Высота, м	4,0	3,8-4,0
Длина, м
— одиночные АТС	12,0	11,0-12,4
— двухзвенные автопоезда	20,0	15-24
— двухзвенные сочлененные автобусы	18,0	15-20

для рефрижераторов и изотермических фургонов ширина — 2,6 м

Ограничения осевых нагрузок и полной массы автотранспортных средств обусловлены тем, что многократные динамические воздействия колес на дорогу приводят к накоплению пластических деформаций в дорожной одежде, нарушению внутренних связей между ее слоями и ее постепенному разрушению.

Чем больше масса АТС и осевая нагрузка, тем больше величина динамических нагрузок и меньше срок службы дороги и инженерных сооружений (мостов, эстакад, путепроводов).

Регламентация предельно допустимых габаритных размеров АТС направлена, прежде всего, на обеспечение безопасности дорожного движения.

Так, например, ограничение длины и ширины автомобилей и автопоездов имеет целью облегчение их обгонов по параллельной полосе движения.

Ограничение высоты необходимо для беспрепятственного проезда автомобилей под мостами, путепроводами, арками зданий, линиями электропередач.

АТС, у которых полная масса (с грузом или без груза), осевая нагрузка или габариты превышают значения, указанные в таблицах 1-3. относятся к внедорожным АТС.

Движение таких АТС по дорогам осуществляется только по специальному разрешению.

В странах Европейского Союза (ЕС) предельные значения параметров дорожных АТС регламентируют Директивы ЕС 85/3, 86/360. 88/212. 89/338 и другие (таблица 4. 6).

При этом предельные осевые нагрузки для одиночной оси установлены в зависимости от ее типа и количества колес:

Предельные габариты дорожных АТС

Параметры АТС	Значения
Ширина, м для рефрижераторов и изотермических фургонов	2,55 2,6
Высота, м	4,0
Длина, м: — одиночные АТС — седельные автопоезда — седельные автопоезда с низким центром тяжести — автопоезда с одним прицепом — автопоезда с двумя прицепами	16,5 18,75 25,9

Предельные полные массы АТС, тонн

Вид АТС	Количество осей	Значения
Одиночные автомобили	Две
Три	25,0/26,0*
Четыре	32,0
Седельные автопоезда	Три	28,0
Четыре	36,0/38,0*
Пять	40,0
Шесть	44,0**
Прицепные автопоезда	Четыре	36,0

* – при наличии двойных шин и пневматической подвески

** – зарезервировано для комбинированных контейнеров ISO длиной 12 метров.

Предельные нагрузки на тележку АТС, кН

Тип тележки	Расстояние между осями, м	Значения
2-х-осная с близко расположенными осями	1,02-1,05	162,6
1,05-1,20	172,8
1,20-1,35	183,0
1,35-1,50	188,0
1,50-1,80	193,2
1,80-1,85	200,0
1,85-2,50	203,4
3-х-осная	Менее 3,0	182,9
3,0-3,9	203,3
3,9-4,6	223,6
4,6 и более	243,9

115 кН- для ведущей оси со сдвоенными колесами:

101,7 кН — для не ведущей оси со сдвоенными колесами;

92 кН — для ведущей оси с одинарными колесами;

71.2 кН — для одинарной оси с управляемыми колесами.

Для тележек АТС предельные нагрузки на них устанавливается в зависимости от расстояния между смежными осями (табл. 6).

Важное значение для эксплуатации автомобилей имеет не толь­ко распределение масс и нагрузки по осям, но и положение центра масс относительно осей и поверхности дороги.

Расстояния от центра масс самого автомобиля соответственно до переднего (а₀) и заднего (b₀) моста (тележки) можно опреде­лить по формулам:

, (3.1.)

, (3.2.)

где: L — база автомобиля;

М₀ – масса автомобиля без груза, тонн;

М₀₂ и М₀₁— собственная масса автомобиля, приходящаяся соот­ветственно на передней и заднюю оси, тонн.

У загруженного автомобиля положение центра масс отличается от незагруженного (порожнего). Его координаты можно найти по формулам:

, (3.3.)

, (3.4.)

Как видно из формул (3.3.) и (3.4.). значение а и в зависит не только от положения центра масс самого автомобиля (а_о), ко и от массы (М_гр) и расположения (b_гр) груза (рис.3.1.).

Высота центра тяжести (центра масс) автомобиля в загружен­ном состоянии (h_цт) превышает высоту центра масс самого автомо­биля (h_о) и может быть найдена по формуле (3.5.)

(3.5.)

Значение h_о ориентировочно составляет:

h₀ = 0,50. 0,60 метра — у легковых автомобилей;

h₀ = 0,65. 1,00 метр — у автобусов;

h₀ = 0,75. 1,05 м — у грузовых автомобилей.

При эксплуатации автомобилей особую роль играет так называ­емая сцепная масса (Мφ), т.е. масса, приходящаяся на ведущие ко­леса.

Отношение сцепной массы (Мφ) к общей массе (Ма) автомобиля показывает долю нагрузки, приходящуюся на ведущие колеса, и на­зывается коэффициентом сцепной массы (Кφ).

Для заднеприводного автомобиля значение Кφ можно определить по формуле

(3.6.)

Для отечественных грузовых автомобилей коэффициент сцепной массы при полной загрузке находится в пределах 0,62. 0,75, а при незагруженном состоянии в 1.5 — 2 раза меньше: 0,35. 0,55.

Значение коэффициента сцепной массы (Кφ) для переднеприводного автомобиля находится аналогично:

(3.7.)

Значение коэффициента сцепной массы для полноприводных автомобилей находится как сумма двух коэффициентов:

(3.8.)

Порядок выполнения работы

1. Получить вариант задания у преподавателя.

2. Выбрать исходные и нормативно-справочные данные, необходимые для выполнения расчетов в соответствии с полученным вариантом (табл.3.10 и 3.11).

3. Произвести расчет положения центра масс относительно оси переднего и заднего моста для автомобиля без груза и с грузом: (см. пример решения)

– Определить расстояние от центра массы самого автомобиля до передней (a₀) и задней (b₀) оси, пользуясь формулами (3.1.) и (3.2.).

– Определить расстояние от центра массы груза до передней (a) и задней (В) оси, пользуясь формулами (3.3.) и (3.4.).

– Найти высоту центра тяжести груза автомобиля (h_цт) в загруженном состоянии по формуле (3.5.).

– Рассчитать коэффициент сцепной массы (К) для заднеприводного (формула (3.6.)) или полноприводного (формула (3.8.)) автомобиля.

4. Все рассчитанные данные занести в таблицу 3.7.

Расстояние от центра тяжести самого а/м до передней и задней оси	Расстояние от центра тяжести груза до передней и задней оси	Высота центра тяжести а/м в загруженном состоянии hцт	Коэффициент сцепной массы К
a0	b0	a	В

Построить 2 графика:

1. Зависимость коэффициента сцепной массы от степени загрузки.

2. Зависимость перемещения центра тяжести автомобиля от степени загрузки.

Для построения первого графика используются значения массы перевозимого груза (табл.3.11) и коэффициента сцепной массы К (табл. 3.7.). Каждое из этих чисел принимаем за 100%.

Затем вычисляем соответствующий степени загрузки а/м процент от этих чисел, т.е. 20%, 40%, 60% и 80%. Результаты заносятся в таблицу 3.8.

По данным таблицы 3.8. строится график зависимости коэффициента сцепной массы от степени загрузки.

Степень загрузки а/м, %

Масса перевозимого груза, кг

Коэффициент сцепной массы, К

Для построения второго графика используются значения массы перевозимого груза (табл.3.11), расстояние от центра тяжести груза до задней оси и расстояние пройденное центром тяжести от h₀ до h_цт, т.е. h_цт – h₀. Каждое из этих чисел принимаем за 100%.

Затем вычисляем соответствующий степени загрузки а/м процент от этих чисел, т.е. 20%, 40%, 60% и 80%. Результаты заносятся в таблицу 3.9.

Используя полученные в таблице 3.9. данные, рассчитать расстояние, на которое сместился центр тяжести груза при увеличении нагрузки(l):

По данным таблицы 3.9. строиться график зависимости расстояние, на которое сместился центр тяжести груза при увеличении нагрузки от степени загрузки.

Степень загрузки а/м, %

Масса перевозимого груза, кг

Расстояние от центра тяжести груза до задней оси, мм, В

Расстояние смещения центра тяжести от h0 до hцт, т.е. hцт -h0

Расстояние, на которое сместился центр тяжести груза при увеличении нагрузки, мм, l

Нормативно-справочные данные для выполнения расчетов

Марка а/м	База а/м, мм	Масса а/м без груза (с грузом), кг	Нагрузка на переднюю ось без груза (с грузом), кг	Нагрузка на заднюю ось без груза (с грузом), кг	Масса перевозимого груза, кг
ГАЗ – 53-12	(7850)	(1875)	(5975)
МАЗ – 53371	(16000)	(6000)	(10000)
КамАЗ – 5320	(15305)	(4375)	(10930)
УАЗ – 3303	(2610)	(1200)	(1410)
МАЗ – 5551	(16230)	(5980)	(10250)

Окончание табл. 3.10

ЗИЛ – 431410	(10400)	(2510)	(7890)
КамАЗ – 5315	(16000)	(6000)	(10000)
ГАЗ – 66-11	(5770)	(2715)	(3055)
Урал – 5557	(16300)	(4306)	(11994)
ГАЗ – 3307	(7850)	(1875)	(5975)
ЗИЛ – 433100	(11725)	(3725)	(8000)
МАЗ – 53362	(16380)	(6380)	(10000)
ЗИЛ — ММЗ – 4502	(10850)	(2850)	(8000)
КрАЗ – 260	(21475)	(6320)	(15155)
КамАЗ – 55102	(15630)	(4500)	(11130)

Варианты заданий для выполнения расчетов

№ варианта	Марка автомобиля	Расстояние от оси заднего моста до центра тяжести груза, мм, bгр	Высота центра тяжести груза , мм, hгр	Тип привода
ГАЗ – 53-12	заднеприводный
МАЗ – 53371	622,5	заднеприводный
КамАЗ – 5320	заднеприводный
УАЗ – 3303	полноприводный
МАЗ – 5551	заднеприводный
ЗИЛ – 431410	заднеприводный
КамАЗ – 5315	заднеприводный
ГАЗ – 66-11	340,5	полноприводный

Урал – 5557	полноприводный
ГАЗ – 3307	заднеприводный
ЗИЛ – 433100	заднеприводный
МАЗ – 53362	заднеприводный
ЗИЛ — 4502	заднеприводный
КрАЗ – 260	полноприводный
КамАЗ – 5510	222,5	заднеприводный

3. Контрольные вопросы

1. Основных параметров АТС регламентируются документами?

2. На сколько групп согласно «Инструкции…» все дорожные автомобили в зависимости от осевой массы (т.е. массы, приходящейся на ось) подразделяются?

3. Как определяется коэффициента сцепной массы для заднеприводных автомобилей?

4. Предельные габариты дорожных АТС?

5. Чем обусловлены ограничения осевых нагрузок и полной массы автотранспортных средств?

6. Какое значение при эксплуатации автомобилей имеет распределение масс и нагрузки по осям, а также положение центра масс относительно осей и поверхности дороги?

7. Что на­зывается коэффициентом сцепной массы?

8. Как определяется расстояния от центра масс самого автомобиля соответственно до переднего и заднего моста (тележки)?

9. Как найти положение центра масс относительно передней оси?

10. Как найти положение центра масс относительно задней оси?

11. Какие АТС относятся к группе А?

12. Какие значение высоты центра масс самого автомобиля существуют у разных АТС?

13. Как определяется высота центра тяжести (центра масс) автомобиля в загружен­ном состоянии?

14. Как определяется коэффициента сцепной массы для полноприводных автомобилей?

15. Какие АТС относятся к группе Б?

16. Определение сцепной массы.

Лабораторная работа №4

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Источник статьи: http://cyberpedia.su/12x7d68.html