Определение основных параметров автомобиля с улучшением эксплуатационных характеристик коробки перемены передач

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

Ростовский государственный строительный университет

Кафедра автомобильных дорог

Курсовой проект по дисциплине «Техника транспортного обслуживания и ремонта»

На тему: «Определение основных параметров автомобиля с улучшением эксплуатационных характеристик коробки перемены передач»

Выполнил: ст. гр. ОП-333

Кощеев К.А.

Проверил: асс.каф. АД

Строев Д.А

Ростов-на-Дону 2013



Содержание

Введение

1. Краткое описание и компоновочная схема автомобиля

2. Выбор кинематической схемы и параметров для расчета динамической характеристики

2.1 Расчет номинальной мощности и построение внешней характеристики двигателя

2.2 Подбор передаточных чисел трансмиссии

3. Расчет и построение универсальной динамической характеристики автомобиля

4. Назначение, устройство и принцип действия коробки перемены передач

5. Правила технической эксплуатации

Список использованной литературы



Введение

Грузовой автомобиль - автотранспортное средство, предназначенное для перевозки грузов. Грузовые автомобили подразделяются на бортовые автомобили, в том числе с прицепом (бортовой тягач), автомобильные тягачи с полуприцепом (седельный тягач), автомобили-самосвалы и специализированные автомобили. Автомобиль с прицепом или автомобиль-тягач в сцепе с полуприцепом или роспуском называют автопоездом.

Автомобильный транспорт России представляет собой наиболее гибкий и массовый вид транспорта. У него ряд важных отличий от других транспортных отраслей. Начну с того, что основная часть автомобильного парка страны эксплуатируется в нетранспортных организациях. При этом сеть автомобильных дорог наряду с парком коммерческих автомобилей используется также автомобилями, находящимися в личном пользовании граждан.

Массовое применение автотранспортных средств повлекло за собой изменения во всех секторах экономики и в социальной сфере, в ситуации на рынке труда, в градостроительной политике, в организации розничной торговли, отдыха, в других аспектах жизни общества. При этом процесс автомобилизации принял, по существу, глобальный характер. В настоящее время в наиболее развитых странах 75-80 % всего объема пассажирских и грузовых перевозок выполняется автомобильным транспортом.

Первый российский автомобиль с двигателем внутреннего сгорания совместными усилиями построили в 1896 г. «Первый русский завод керосиновых и газовых двигателей Е. А. Яковлева» и «Акционерное общество постройки и эксплуатации экипажей П. А. Фрезе». Эта машина экспонировалась летом 1896 г. на Всероссийской художественно-промышленной выставке в Нижнем Новгороде

Автомобильный транспорт в России выполняет около 80 % всего объема перевозок грузов. Так, по состоянию на 2000 г. объем перевозок автомобильным транспортом составил 5702 млн т из общего объема 7173 млн т, выполняемого всеми видами транспорта, и более 50 % всех перевозок пассажиров. Так как автомобильный транспорт выполняет основную массу перевозок на короткие расстояния (20-24 км), в грузообороте по России (во внутренних грузовых перевозках) его доля составляет примерно 9 %

Автомобильному транспорту нет адекватной замены при перевозках дорогостоящих грузов на небольшие и средние расстояния, в транспортном обеспечении розничной торговли, производственной логистики, строительной индустрии, агрокомплекса, а также малого бизнеса, что подтверждается большими объемами перевозок грузов и значительной автотранспортной составляющей в стоимости продукции: в промышленности - не менее 15%, в строительстве - до 30%, в сельском хозяйстве и торговле - до 40%. Суммарно эти издержки, с учетом выполнения погрузочно-разгрузочных и складских работ, составляют не менее 400 млрд. руб. в год или около 6% от ВВП страны.

Грузовое транспортное средство - это вид транспорта, предназначенного для транспортировки груза (может иметь прицеп или полуприцеп).

Автомобиль прикрытия - это автомобиль, который выделяет перевозчик или грузоотправитель для сопровождения груза (как правило, используется при перевозке тяжеловесного и крупногабаритного груза)

Крупногабаритный груз - это груз, чьи размеры с учётом размеров транспортного средства превышает габариты, которые установлены для движения по автомобильным дорогам.

К недостаткам автотранспорта относится низкая производительность подвижного состава, а также сравнительно высокая (значительно выше, чем на водном и железнодорожном транспорте) себестоимость перевозок. Кроме того, автомобильный транспорт - один из основных загрязнителей атмосферы.

1. Краткое описание и компоновочная схема автомобиля КамАЗ-5320

КАМАЗ 5320 -- бортовой тягач, выпускавшийся Камским автомобильным заводом (КАМАЗ) с 1976 г. по 2000 г. Предназначен для постоянной работы с прицепом. Кузов -- платформа с открывающимися боковыми и задним бортами и тентом. Кабина -- трёхместная, цельнометаллическая, откидывающаяся вперёд, оборудована местами крепления ремней безопасности.

Размер шин -- 9.00R20 (260R508)

Автомобиль-тягач КамАЗ-5320 оборудован трехместной кабиной, металлической грузовой платформой, тентом на съемном металлическом каркасе. Масса перевозимого груза 8000 кг. Он предназначен для работы с прицепом ГКБ-8350, полная масса которого составляет 11 500 кг, а масса перевозимого груза -- 8000 кг

Основные размеры автомобиля показаны на рисунке 1

Основные параметры автомобиля-самосвала КамАЗ-5320



2. Выбор кинематической схемы и параметров для расчета динамической характеристики

2.1 Расчет номинальной мощности и построение внешней характеристики двигателя

Расчет мощности двигателя автомобиля.

Требуемая мощность двигателя для полностью нагруженного автомобиля при его движении с установившейся максимальной скоростью в заданных дорожных условиях определяется по формуле:

Nн=2max),

где Nн - номинальная мощность двигателя, кВт;

?max-максимальная скорость движения автомобиля по условиям задания, км/ч;

зтр-КПД трансмиссии автомобиля, зтр=0,82…0,85;

ш-приведенный коэффициент дорожного сопротивления;

Ga-сила веса автомобиля с грузом, Н;

к-коэффициент обтекаемости автомобиля в зависимости от формы кабины и места установки двигателя (0,6…0,75 Н*с2/м4)

F-площадь лобового сопротивления

F=k*B

где K и B-колея и габаритная высота автомобиля

F=1,84м*3,34м=6,15м2

Ga=(G+Q)*g=(7080+8000)*10=150800Н

Nн=(150800*0,02+*(85)2)=149,6 кВт.

Таблица 1. Расчет внешней скоростной характеристики карбюраторного двигателя

n	%	35	40	50	60	70	80	90	100	115
	об/мин	928	1060	1325	1590	1855	2120	2385	2650	3048
Ne	%	38	43	54	66	78	86	94	100	0
	кВт	57	65	81	99	117	129	140	150	0
Mкр= 9550* Ne/n	Н*м	587	581	584	595	603	581	562	541	0

2.2 Подбор передаточных чисел трансмиссии

По величине заданной максимальной скорости груженого автомобиля и радиусу колеса rk ,принятому по прототипу, скорректированному в соответствии с допустимой нагрузкой, определяет передаточное число главной передачи i0, когда передаточное число коробки передач ik=1,0,а скорость движения автомобиля - максимальная Vmax

i0=0,377* rk*nн/ Vmax

где nн-номинальная частота вращения коленчатого вала,об/мин;

Vmax-максимальная скорость автомобиля, км/ч;

rk- расчетный радиус ведущих колес(м),принимаемый в зависимости от радиуса шины в свободном состоянии r0

r0=0,0254(0,5d+b)

где d-диаметр обода колеса в дюймах; b-высота профиля покрышки

==14,8 кН b=10 d=18

r0=0,0254(0,5*18+10)=0,483 м

rk=0,93*0,483=0,449

i0=0,377*0,449*2650/85=5, 27

Подбор передаточных чисел коробки передач

Передаточные числа коробки передач должны выбираться так, чтобы обеспечить сохранение постоянного интервала изменения частота вращения вала двигателя при разгоне на различных передачах, когда достигается производительность и экономичность автомобиля.

Это условие подчиняется закону геометрической прогрессии:

=== q =1 q=,

где -передаточное число коробки на первой передаче

Передаточное число коробки на первой передаче будет:

=

где -коэффициент нагрузки ведущих колес (0,6); -сила тяжести автомобиля с грузом, Н; -коэффициент сцепления ведущих колес с дорогой; - максимальный крутящий момент двигателя, Н*м; -КПД трансмиссии на первой передаче

==11

q==2,22

== =4,95

===2,23

===1

Передаточное число трансмиссии:

=

=11*5,27=58

=2,23*5,27=11,8

=1*5,27=5,27

Таблица 2. Подсчет передаточных чисел

Показатели	Номер передачи
Передаточное число коробки i	11	4,95	2,23	1
Передаточное число трансмиссии тр	58	26	11,8	5,27
Количество пар цилиндрических шестерён nц	4	4	4	2
Количество пар конических зубчатых колёс nк	2	2	2	2
зтр=зц* зк* зхх	0,817	0,817	0,817	0,885

В таблице 2 зтр- КПД трансмиссии, зц-КПД цилиндрической пары зубчатых колес, зц=0,985; зк-КПД конической пары зубчатых колес, зк=0,975; зхх-КПД, учитывающий потери мощности на холостом ходу, зхх=0,96.

зтр1=0,9854+0,9752+0,96=0,817

зтр2=0,9854+0,9752+0,96=0,817

зтр3=0,9854+0,9752+0,96=0,817

зтр4=0,9852+0,9752+0,96=0,885



3. Расчёт и построение универсальной динамической характеристики автомобиля

Динамический фактор автомобиля служит измерителем его динамических качеств и определяется по формуле:

D= (Рт - Рв)/ Gа

где: Рт - сила тяги, Н;

Рв - величина воздушного сопротивления, Н;

Gа - сила тяжести автомобиля с грузом, Н

Рт =(Ме*iтр*зтр)/rк

где: Ме - крутящий момент, об/мин;

iтр - передаточное число трансмиссии;

зтр - КПД трансмиссии

Рв = (к*F*V2)/13

где: к - коэффициент обтекаемости автомобиля в зависимости от формы кабины и места установки двигателя (0,6…0,75 Н*с2/м4); F-площадь лобового сопротивления, м2; V - скорость автомобиля, км/ч

V = (0,377*rк*n)/iтр

где: rk- расчетный радиус ведущих колес, м;

n - частота вращения коленчатого вала, об/мин

Характеристика двигателя	n,об/мин	928	1060	1325	1590	1855	2120	2385	2650
	Ме,Н*м	587	581	584	595	603	581	562	541
1 передача iтр1=58 зтр1=0,817	V1, км/ч	2,7	3,09	3,87	4,64	5,41	6,19	6,96	7,73
	Рт1,Н	61950	61317	61633	62794	63639	61317	59312	57095
	Рв1,Н	2,41	3,16	4,96	7,13	9,69	12,7	16	19,8
	D1	0,4	0,406	0,408	0,416	0,422	0,407	0,393	0,378
2 передача iтр2=26 зтр2=0,817	V2, км/ч	6,04	6,9	8,62	10,6	12	13,8	15,5	17,3
	Рт2,Н	27770	27487	27629	28149	28528	27487	26588	25594
	Рв2,Н	12	15,8	24,6	37,2	47,7	63,1	79,6	99,1
	D2	0,18	0,182	0,183	0,186	0,189	0,182	0,176	0,169
3 передача iтр3=11,8 зтр3=0,817	V3, км/ч	13,3	15,2	19	22,8	26,6	30,4	34,2	38
	Рт3,Н	12604	12475	12539	12775	12947	12475	12067	11616
	Рв3,Н	58,6	76,5	120	172	234	306	387	478
	D3	0,08	0,0822	0,0823	0,0836	0,0843	0,0807	0,0775	0,0739
4 передача iтр4=5,27 зтр4=0, 885	V4, км/ч	29,8	34	42,6	51	59,6	68,1	76,6	85,1
	Рт4,Н	6097	6035	6066	6181	6264	6035	5838	5620
	Рв4,Н	294	383	601	861	1176	1536	1943	2398
	D4	0,036	0,0374	0,0362	0,0352	0,0337	0,0298	0,0258	0,0214



4. Назначение, устройство и принцип действия коробки перемены передач

Назначение коробки передач

Коробка передач КПП Камаз-5320 бывает двух видов-- пятиступенчатая и десятиступенчатая, которая состоит из основной пятиступенчатой коробки передач Камаз-5320 и переднего двухступенчатого редуктора-делителя.

Делитель КПП Камаз-5320 имеет высшую и низшую (прямую) передачи и в сочетании с основной пятиступенчатой коробкой позволяет получать десять передач переднего хода и две заднего хода.

Применение делителя передач улучшает тягово-экономические качества автомобиля, облегчает управление автомобилем, так как при его использовании уменьшается частота переключения передач рычагом переключения.

Коробка передач КПП Камаз-5320 пятиступенчатая (рис.2) состоит из следующих основных узлов: картера , коробки передач, в котором смонтированы ведущий , ведомый и промежуточный валы в сборе с шестернями, синхронизаторами и подшипниками; блока шестерен заднего хода; верхней крышки коробки с механизмом переключения передач в сборе. К переднему торцу картера коробки передач прикреплен картер сцепления.



Рис. 2 Коробка передач Камаз-5320: 1 - вал ведущий; 2 - крышка заднего подшипника ведущего вала; 3, 23 - прокладки регулировочные; 4 - шток рычага; 5 - кольцо защитное; 6 - крышка опоры рычага; 7 - сухарь опоры рычага; 8 - кольцо уплотнительное; 9 - опора штока; 10 - пружина; 11 - опора рычага переключения передач; 12 - ось блока шестерен заднего хода: 13, 31-шайбы упорные; 14 - блок шестерен заднего хода; 15 - роликоподшипник: 16 - болт со штифтом; 17 - шайба стопорная; 18 - крышка верхняя; 19, 32, 36 - прокладки уплотнительные; 20 - крышка заднего подшипника ведомого вала; 21 - кольцо стопорное; 22 - шарикоподшипник задний ведомого вала: 24 - червяк привода спидометра; 25, 39 - манжеты уплотнительные; 26 - гайка крепления фланца; 27 - фланец крепления карданного вала; 28 - стакан заднего подшипника промежуточного вала; 29 - крышка подшипника; 30 - роликоподшипник сферический: 33 - вал промежуточный; 34- картер коробки передач; 35- вал ведомый; 37 - крышка переднего подшипника промежуточного вала; 38 - картер сцепления; 40 - вилка выключения сцепления; 41-вал вилки выключения сцепления; 42 - муфта выключения сцепления

Картер содержит в себе все основные узлы и детали коробки передач. Он крепится к картеру сцепления, который, в свою очередь, закреплен на двигателе. Так как при работе шестерни коробки передач испытывают большие нагрузки, то они должны хорошо смазываться. Поэтому картер наполовину своего объема залит трансмиссионным маслом (в некоторых моделях автомобилей применяется моторное масло).

Валы коробки передач вращаются в подшипниках, установленных в картере, и имеют наборы шестерен с различным числом зубьев.

Синхронизаторы необходимы для плавного, бесшумного и безударного включения передач, путем уравнивания угловых скоростей вращающихся шестерен.

Механизм переключения передач служит для смены передач в коробке и управляется водителем с помощью рычага из салона автомобиля. При этом замковое устройство не позволяет включаться одновременно двум передачам, а блокировочное устройство удерживает передачи от самопроизвольного выключения.

Передаточное число - отношение числа зубьев колеса к числу зубьев шестерни в зубчатой передаче, числа зубьев колеса к числу заходов червяка в червячной передаче, числа зубьев большой звездочки к числу зубьев малой в цепной передаче; диаметра большого шкива или катка к диаметру меньшего в ременной или фрикционной передаче (нерегулируемой). Всегда больше или равно 1.



Рис. 3 Механическая коробка переключения передач

Механическая коробка переключения передач с ручным переключением состоит из нескольких шестеренок. Изменение передаточного числа осуществляется через введение их в зацепление в разных сочетаниях. К преимуществам данной коробки надо отнести низкую цену, простоту, высокий КПД, наименьший расход топлива и высокую динамику по сравнению с остальными коробками. К недостаткам относят неудобство управления, особенно при езде по городу.

Вариатор - это бесступенчатая коробка передач. Главные его детали - два раздвижных шкива и ремень, который их соединяет, в сечении он имеет трапециедальную форму. Если сдвинуть половинки ведущего шкива, они вытолкнут наружу ремень - следовательно, увеличится радиус шкива, по которому работает ремень, а также повысится и передаточное отношение. А если две половинки ведомого шкива, раздвинуть, то ремень провалиться глубже и будет работать по меньшему диаметру, в результате передаточное отношение уменьшится. Если два шкива находятся промежуточном положении, то такую передачу называют прямой. Вместо ремня бывает, применяется набранный из металлических пластин ремень или цепь, однако принцип действия от этого не меняется. Для трогания машины с места используется небольшой гидротрансформатор или обычное сцепление, которое после начала движения вскоре блокируется. Электронная система из датчиков, блока управления и сервоприводов осуществляет управление дисками шкивов.

Рис. 4 Вариаторная КПП

Более совершенный вид коробок - это роботизированная коробка с двойным сцеплением. В таком виде коробки передач одно сцепление включает нечетные, а другое - четные передачи. При езде крутящий момент будет передан по одному сцеплению (диск сомкнут). Вместе с тем диск второго сцепления разомкнут, однако в самой коробке передача уже включена. Когда электроника начинает «чувствовать», что надо переключаться на следующую передачу, то первый диск просто разомкнется, а второй синхронно сомкнется. Это обеспечивает непрерывный поток мощности от мотора к колёсам и позволяет избавиться от рывков при переключениях, что нельзя достичь с обычной механической коробкой с одним сцеплением. Режим переключения - как автоматический, так и ручной. С технической точки зрения автоматизированный переход от передачи к передаче дело не дешевое, однако, по экономичности данный вид коробки передач превосходит даже механику.

Подводя итог рассказу о типах коробок передач и общему принципу действия этих механизмов, хотелось бы сказать, что ответить на вопрос «какую коробку переключения лучше всего выбрать» - сложно! Все это зависит от самого человека. Для начала надо определиться, что для вас важнее (динамика, комфорт, цена), если вы расставите эти приоритеты, то выбор коробки передач не будет для вас столь сложной задачей.

Рис. 5

Поскольку в коробке передач реального автомобиля имеется большой набор шестерен, то, вводя в зацепление различные их пары, мы имеем возможность менять и общее передаточное отношение коробки.

К примеру в коробке переключения передач автомобиля 21083 следующие передаточные числа:

1-я 3, 6362

2-я 1, 951

3-я 1, 357 1

4-я 0, 9411

5-я 0, 7840

6-я 1,269

Такие неудобные числа получаются, в результате деления количества зубьев одной шестерни на неудобно делимое число зубьев второй и далее по цепочке. Если передаточное число равно единице (1,00), то это означает, что вторичный вал вращается с такой же угловой скоростью, что и первичный. Передачу, на которой скорость вращения валов уравнена, обычно называют - прямой и, как правило, это - четвертая передача.

При движении в гору на «шустрых» пятой и четвертой передачах двигателю не хватает сил (как и велосипедисту), и приходится переключаться на более низкие, но «сильные» передачи. Первая передача необходима для начала движения автомобиля, для того чтобы двигатель смог сдвинуть с места тяжелое железное «чудовище». Далее, увеличив скорость движения и сделав некоторый запас инерции, вы можете переключиться на вторую передачу, более «слабую», но более «быструю», затем на третью, четвертую и пятую передачи. Все ступеньки переключения передач вверх - с первой по пятую, следует проходить последовательно. Переключение передач в нисходящем порядке можно производить «прыгая через ступеньку» и даже через несколько - две, три и так далее. Обычный режим движения автомобиля - на четвертой или пятой передачах, потому что они самые скоростные и экономичные.



5. Правила технической эксплуатации коробки перемены передач

На выбор типа КПП (автоматической или механической) влияет множество факторов, основные из которых - функциональные особенности, преимущества и недостатки каждого вида коробки передач. Но извечный спор владельцев автомобилей с разными видами трансмиссий не утихнет никогда, ведь у каждого свои представления о комфорте. Что лучше - "автомат" или "механика"? Глобальный вопрос, который нередко задают начинающие водители. Однако гораздо чаще мастерам приходится объяснять автовладельцам, почему коробка не работает, по каким признакам определить неисправность и что делать, чтобы не допустить поломку. Бытует мнение, что чаще всего ломается именно автоматическая трансмиссия. Тем не менее, механическая коробка переключения передач, не смотря на более простую конструкцию, нежели у АКПП, не меньше подвержена различного рода неисправностям, основной причиной которых в большинстве случаев становится нарушение правил эксплуатации.

В процессе эксплуатации МКПП запрещается:

Быстро переключать передачи с одной на другую.

Пытаться резко включить первую передачу, если начальная попытка оказалась неудачной. Оптимальный вариант - отпустить и нажать сцепление (применить двойной выжим), а затем повторить включение передачи.

Переключать передачи при повороте - это может привести к заносу автомобиля.

Двигаться с выключенным сцеплением или на нейтральной передаче на скользком участке дороги.

Включать заднюю передачу при движении автомобиля вперед (даже если скорость небольшая).

Правила эксплуатации АКПП

1. Если возраст автомобиля превышает гарантийный срок службы, следует не реже одного раза в неделю проверять уровень месла в коробке передач. См. раздел "как проверить уровень масла".

2. Переключение режимов работы P (парковка), D (движение вперёд) и R (движение назад) следует осуществлять строго после полной осановки машины с нажатой до упора педалью тормоза. Единократное нарушение данного правила может повлечь за собой мгновенный выход из строя АКПП. Однако при движении автомобиля в режиме "D" допустимо переключение без остановки на режимы "N" (нейтраль), "L" (1 скорость), "2", "3", но при переключении режимов строго запрещается держать нажатой педаль "газ".

3. Начало движения возможно только после характерного "толчка", который свидетельствует о полном включении передачи.

4. Не следует включать режим "N" при остановках на светофорах, кратковременных стоянках, остановках в пробках. Не следует включать этот режим и на спусках для движения <накатом> .

5. Режим "1" или "L" предназначен для трогании автомобиля в сложных дорожных условиях (таких как буксовка) и не может быть применим для езды. При <раскачивании> автомобиля следует при каждом переключении селектора "L" - "R" ("1" - "D") следует останавливать движение в точке <зависания> нажатием педали тормоза.

6. Режим "2" предназначен для движения в сложных дорожных условиях (таких как езда по грунтовой дороге) со скоростью до 40 км/ч. и не может быть применён для езды с большими скоростями. Так же этот режим может быть включен для экстренного торможения двигателем, но предванрительно следует включить режим "3" до достижения автомобилем скорости 40 км/ч.

7. Использование режимов ограничения скорости "1", "2", "3" возможно только при экстренных случаях, но не применимо для ежедневной езды, т.к. частое переключение этих режимов при движении автомобиля, а так же "торможение двигателем" существенно снижает ресурс АКПП.

8. Движение на автомобиле можно начинать только после того как двигатель достиг рабочей температуры, т.к. холодное масло имеет более высокую густоту и передачи могут переключаться с задержками-ударами, что губительно для АКПП.

9. Бксировка автомобиля с автоматической коробкой передач допустима на растояния не более 30 км. При этом, скорость автомобиля не должна превышать 30 км/ч.

10. Работы по обслуживанию АКПП должны проводиться строго по регламенту без задержек.

автомобиль двигатель трансмиссия



Список использованной литературы

1. «Автомобили КамАЗ 6х4. Руководство по эксплуатации» коллектив авторов (отв. редактор В.Н. Барун)

2. «Техническое обслуживание и ремонт автомобилей Камаз» Е.А.Машков

3. «Каталог агрегатов трансмиссии автомобилей КАМАЗ»

Размещено на Allbest.ru

...