Анализ существующих аналогов автомобилей

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Анализ существующих аналогов автомобилей

2. Анализ существующих конструкций раздаточных коробок передач

3. Расчет раздаточной коробки

3.1 Определение передаточных чисел раздаточной коробки передач

3.2 Определение расчетных нагрузок

3.2.1 Нагрузочные режимы

3.2.2 Определение передаточных чисел

3.2.3 Определение вращающих моментов на валах

3.2.4 Определение сил в зацеплении раздаточной коробки

3.2.5 Определение сил в зацеплении дифференциала раздаточной коробки

3.3 Выбор параметров зубчатых колес

3.4 Расчет межосевого дифференциала

3.4.1 Расчет зубчатых колес межосевого дифференциала на статическую прочность

3.5 Расчет зубьев на контактную прочность

3.6 Расчет зубьев на изгибную прочность

3.7 Расчет высшей передачи

3.8 Расчет низшей передачи

3.9 Расчет валов раздаточной коробки передач

3.9.1 Расчет входного вала раздаточной коробки передач

3.9.2 Расчет входного вала раздаточной коробки передач на прочность

3.9.3 Расчет промежуточного вала раздаточной коробки передач

3.9.4 Расчет промежуточного вала раздаточной коробки передач на прочность

3.9.5 Расчет выходного вала раздаточной коробки передач

3.9.6 Расчет выходного вала раздаточной коробки передач на прочность

3.10 Расчет подшипников раздаточной коробки передач

4. Обоснование выбора смазочно-охлаждающих жидкостей

Заключение

Список используемой литературы

колесо смазочный межосевой

Введение

ВАЗ-2121 “Нива” -- советский и российский легковой автомобиль повышенной проходимости -- внедорожник малого класса с несущим кузовом и постоянным полным приводом.

Серийно производится с 5 апреля 1977 года по настоящее время (с 2006 года -- под брендом Lada 4х4).

Концепция и история создания

Летом 1970 года председатель Совета министров СССР Алексей Косыгин поставил перед коллективами ВАЗа, АЗЛК и Ижмаша задачу создать автомобиль повышенной проходимости с комфортом массовых легковых моделей. Были созданы прототипы АЗЛК-415 и ?416 и Иж-14, но эти автомобили были не готовы к серийному производству. Конструкторы Волжского автозавода ещё на стадии разработки перенесли на перспективную модель многие узлы и агрегаты освоенных предприятием «Жигулей». Ещё одной особенностью стал полностью «легковой» дизайн автомобиля -- в автомобиле не было ничего специфически «внедорожного», «Нива» выглядела как обычная легковая машина. В конструкции широко применялись элементы дизайна и детали ВАЗ-2106, а салон оказался практически идентичным этой модели. В итоге получилось, как писал один западный автомобильный журнал, «Как будто „Рено-5“ поставили на шасси „Лэндровера“».

В 1972 году были созданы первые ходовые прототипы Э-2121 (так называемые «носители агрегатов»), в 1973 году было объявлено о подготовке к серийному производству, а в 1974 появились предсерийные образцы. Эти машины прошли полный цикл испытаний, в том числе, пробег по Уралу и Предуралью. Для сравнения с моделями-конкурентами специалисты воспользовались британскими Land Rover и Range Rover, а также УАЗ-469. Для оценки ходовых качеств «Нивы» совместили «легковую» и «внедорожную» программы испытаний. Приказ о постановке автомобиля на конвейер был подписан 31 июля 1975 года.

Первый серийный образец ВАЗ-2121 сошёл с конвейера ВАЗа 5 апреля 1977 года. Вскоре после запуска конвейера производственный план на полноприводный автомобиль увеличили с 25 000 машин в год до 50 000 автомобилей, а далее -- до 70 000 единиц. А вскоре около 80 % от выпущенных автомобилей стали отправлять на экспорт («Нива» стала единственным советским автомобилем, который продавался в Японии).

Описание конструкции

ВАЗ-2121 (21213/21214) -- легковой автомобиль повышенной проходимости (внедорожник) малого класса. Кузов несущий, трёхдверный типа универсал. Трансмиссия с постоянным полным приводом, механической четырёхступенчатой коробкой передач (начиная с 21213 -- пятиступенчатой), двухступенчатой раздаточной коробкой и блокируемым межосевым дифференциалом. Геометрические параметры проходимости хорошие за счёт достаточно большого дорожного просвета (220 мм), небольших свесов кузова (угол въезда 32°, съезда -- 37°) и сравнительно короткой 2,2-метровой колёсной базы. На первую модель ВАЗ-2121 устанавливался двигатель ВАЗ-2121, созданный на основе двигателя

ВАЗ-2106, рядный карбюраторный четырёхцилиндровый, объёмом 1580 смі.Мощность 75 л.с. при 5400 об/мин, максимальный крутящий момент 116 Н·м при 3400 об/мин. На рестайлинговую модификацию ВАЗ-21213 устанавливался карбюраторный двигатель ВАЗ-21213 с увеличенным до 1690 смі рабочим объёмом, мощностью 80,8 л.с. при 5100 об/мин и максимальным крутящим моментом 125,1 Н·м при 3000 об/мин.

Одной из особенностей «Нивы» было использование в её конструкции крупносерийных узлов модельного ряда ВАЗ. Так, от модели ВАЗ-2106 использовался 1,6-литровый двигатель с цепным приводом ГРМ, коробка передач и редуктор заднего моста (на первых «Нивах» в редукторах мостов использовались главные передачи от ВАЗ-2101 с передаточным отношением 4,3). Тем не менее, «Нива» сразу продемонстрировала уникальную для своего класса проходимость.

Технические характеристики LADA 4x4 3-дв. с двигателем ВАЗ-21214-30 (Евро-3)

Длина, мм -- 3740

Ширина, мм -- 1680

Высота, мм -- 1640

База, мм -- 2200

Колея передних колёс, мм -- 1440

Колея задних колёс, мм -- 1420

Объём багажного отделения, куб. дм. -- 265/585

Масса в снаряжённом состоянии, кг -- 1285

Полная масса автомобиля, кг -- 1610

Допустимая полная масса буксируемого прицепа с тормозами, кг -- 600

Допустимая полная масса буксируемого прицепа без тормозов, кг -- 300

Колёсная формула -- 4Ч4

Ведущие колёса -- Все

Компоновочная схема автомобиля -- полноприводная, расположение двигателя переднее, продольное

Тип кузова -- универсал

Количество дверей -- 3

Тип двигателя -- бензиновый, четырёхтактный

Система питания -- распределенный впрыск с электронным управлением

Количество и расположение цилиндров -- 4 в ряд

Рабочий объём двигателя, смі -- 1690

Максимальная мощность, кВт / об.мин. -- 59,5 / 5000

Максимальный крутящий момент, Н·м при об/мин -- 127,5 / 4000

Топливо -- неэтилированный бензин АИ-95 (min.)).

Расход топлива по ездовому циклу, л/100 км 10,8

Максимальная скорость, км/ч -- 142

Коробка передач -- Механическая

Число передач -- 5 передних, 1 задняя

Передаточное число главной пары -- 3,9

Рулевое управление -- травмобезопасное с телескопическим валом, рулевой механизм -- глобоидальный червяк

Раздаточная коробка -- механическая, с блокируемым межосевым дифференциалом

Число передач РК -- 2 (высшая с передаточным соотношением 1,2 и низшая с передаточным соотношением 2,135)

Шины -- 175/80 R16 (85, Р); 185/75 R16 (92, Q); 175/80 R16 (88, Q)

Ёмкость топливного бака, л -- 42.

1. Анализ существующих аналогов автомобилей

Chevrolet Niva

Технические характеристики

Общие

Количество мест, оборудованных ремнями безопасности -- 5

Полная масса, кг -- 1860

Снаряженная масса, кг -- 1410

Грузоподъемность, кг -- 450

Объем багажного отделения, л -- 320

** -- при сложенных задних сиденьях -- 650

Допустимая полная масса буксируемого прицепа, кг

** -- с тормозами -- 1200

** -- без тормозов -- 600

Радиус поворота, м -- 5,7

Двигатель

Тип бензиновый, 4-цилиндровый

Рабочий объем, см3 -- 1690

Номинальная мощность, л.с. -- 80

Максимальный крутящий момент, Нм -- 127,5

Максимальная скорость, км/ч -- 140

Заправочный объем бензобака, л -- 58

Нормы токсичности -- EURO 4

Расход топлива, л/100км

** -- Загородный режим -- 8,8

** -- Городской режим -- 14,1

** -- Смешанный тип -- 10,8

Трансмиссия

Привод постоянный, на все колеса через межосевой блокируемый дифференциал

Раздаточная коробка

2ступенчатая, с межосевым дифференциалом, имеющим принудительную блокировку

Подвеска автомобиля

Передняя -- пружинная, независимая, 2рычажная

Задняя -- пружинная, зависимая, 5штанговая

Тормоза

Передние -- дисковые

Задние -- барабанные

Вакуумный усилитель -- 9"

Шины радиальные

Размерность шин -- 205/75R15, 205/70R15, 215/75R15, 215/65R16

UAZ Hunter (УАЗ315195)

Технические характеристики

Колёсная формула 4Ч4

Количество мест 5 (7*)

Габаритные размеры, мм 4170х1785х2020

Дорожный просвет, мм 210

Масса снаряжённого а/м, кг 1770

Полная масса, кг 2520

Грузоподьёмность, кг 675

Максимальная скорость, км/ч 120

Расход топлива при 90/120 км/ч 10,4 / 14,5 л/100 км

Двигатель ЗМЗ-409.10 (УМЗ-4213.10) / ЗМЗ-514.3

Топливо бензин Аи-92 / дизельное топливо

Рабочий объём, л. 2,7 (2,89)

Макс. мощность, л.с./кВт/об/мин 128/ 94,1/ 4400 (99/ 72,8/ 4000)

Макс. крутящий момент, Н·м/об/мин 217,6/2500 (201/ 2500)

Коробка передач механическая, 5-ступенчатая (4-ступенчатая)

Раздаточная коробка 2-ступенчатая: I -- 1; II -- 1,94

Передние тормоза дисковые вентилируемые, с двумя цилиндрами, с плавающей скобой

Задние тормоза барабанного типа, с одним цилиндром, с автоматическим регулированием зазора между накладками и барабаном

Передняя подвеска зависимая, пружинная со стабилизатором поперечной устойчивости, гидропневматическими амортизаторами телескопического типа двухстороннего действия, с двумя продольными рычагами и поперечной тягой

Задняя подвеска зависимая, на двух продольных полуэллиптических малолистовых рессорах и гидропневматических амортизаторах телескопического типа двухстороннего действия

Шины 225/75R16, 245/70R16

Новая версия Hunter Classic укомплектована металлическими бамперами и задним откидным бортом, а также отличается отсутствием пластиковых накладок на кузове.

Suzuki Jimny

Мощность двигателя 85 л.с.

Разгон до 100 км/ч 14.1 с.

Расход топлива (город/трасса/смешанный) 9.3/6.2/7.3

Jeep Wrangler

Технические особенности

Выпускается с двумя типами кузовов - 3-дверный универсал с 4-местным исполнением салона и 5-дверный универсал с 5-местным исполнением салона. Подключаемый полный привод, коробки передач - механические и автоматические классической конструкции. Подвеска всех колес - зависимая. Тормозные механизмы спереди и сзади - дисковые.

Универсал (3-дверный)

Колесная база 2 424 мм; длина x ширина x высота: 4 223x1 873x1 865 мм; объем багажника 142-430 л. Модификации: 3.8 SOHC V6, 2.8 CRD.

Универсал (5-дверный)

Колесная база 2 947 мм; длина x ширина x высота: 4 751x1 877x1 865 мм; объем багажника 498-935 л. Модификации: 3.8 SOHC V6, 2.8 CRD.

3.8 SOHC V6

Двигатель

Бензиновый V-образный 6-цилиндровый с впрыском топлива во впускные патрубки, два клапана на цилиндр, один распредвал (на каждый ряд), рабочий объем 3 778 см3, степень сжатия 9,6, диаметр цилиндра/ход поршня 96,0/87,0 мм, мощность 151 кВт (202 л. с.) при 5 200 об/мин, максимальный крутящий момент 321 Нм при 4 000 об/мин, удельная мощность 40,0 кВт/л (53,6 л. с./л).

Трансмиссия

Подключаемый полный привод, механическая 6-ступенчатая (автоматическая 4-ступенчатая классического типа) коробка передач. Передаточные числа: I. 4,460 (2,840), II. 2,610 (1,570), III. 1,720 (1,000), IV. 1,250 (0,690), V. 1,000 (-), VI. 0,840 (-), R. 4,060 (2,210), главная передача 4,210 (4,100). Передаточные числа в раздаточной коробке 1,00/2,70 или 4,000.

Другие характеристики (с автоматической коробкой передач*)

Колея передних/задних колес 1 572/1 572 мм; снаряженная масса 1 805 (1 815*) кг, 5-дверный: 1 950 (1 970*) кг; полная масса 2 220 кг, 5-дверный: 2 450 кг; максимальная скорость 176 км/ч; расход топлива по городу/трассе 16,2 (16,4*)/ 8,9 (8,8*) л/100 км, 5-дверный: 16,2 (16,7*)/9,2 (9,0*) л/100 км; выбросы CO2 273 (275*) г/км, 5-дверный: 280 (282*) г/км; объем топливного бака 70,4 л.

2.8 CRD

Двигатель

Дизельный 4-цилиндровый рядный, четыре клапана на цилиндр, два верхних распределительный вала, с системой питания Common Rail, рабочий объем 2 777 см3, степень сжатия 17,0, диаметр цилиндра/ход поршня 94,0/100,0 мм, мощность 130 кВт (177 л. с.) при 3 800 об/мин, максимальный крутящий момент 410 Нм при 2 000-2 600 об/мин, удельная мощность 46,8 кВт/л (63,7 л. с./л).

Трансмиссия

Подключаемый полный привод, механическая 6-ступенчатая (автоматическая 5-ступенчатая классического типа) коробка передач. Передаточные числа: I. н.д. (3,000), II. н.д. (1,670), III. н.д. (1,000), IV. н.д. (0,750), V. н.д. (0,670), VI. н.д. (-), R. н.д. (2,210), главная передача - н.д. (3,730). Передаточные числа в раздаточной коробке 1,00/2,70 или 4,00.

Другие характеристики (с автоматической коробкой передач*)

Колея передних/задних колес 1 572/1 572 мм; снаряженная масса 1 880 (1 910*) кг, 5-дверный: 2 030 (2 055*) кг; полная масса 2 501 кг, 5-дверный: 2 505 кг; максимальная скорость 172 км/ч; расход топлива по городу/трассе 10,6 (12,1*)/7,1 (8,2*) л/100 км, 5-дверный: 10,7 (12,6*)/7,4 (8,4*) л/100 км; выбросы CO2 223 (255*) г/км, 5-дверный: 227 (263*) г/км; объем топливного бака 66 л.

2. Анализ существующих конструкций раздаточных коробок передач

Раздаточные коробки служат для передачи и распределения крутящего момента нескольким ведущим мостам многоприводных автомобилей. Обычно раздаточную коробку объединяют в одном механизме с дополнительной коробкой, имеющей, как правило, две передачи. Причем обычно обе ступени понижающие или одна понижающая, а другая прямая.

Раздаточные коробки могут быть выполнены с блокированным и дифференциальным приводами. У первых коробок все выходные валы имеют одинаковую скорость, а крутящий момент распределяется пропорционально сопротивлению ведущих колес и жесткостям приводов. Такой привод с периодическим включением переднего моста используется в раздаточных коробках автомобилей, у которых передний мост выполнен ведущим лишь для повышения проходимости на грунтах с малой несущей способностью. У раздаточных коробок с дифференциальным приводом ведомые валы могут вращаться с разными скоростями, а распределение моментов определяется передаточным числом дифференциала. Такой тип привода позволяет получить повышенную тягу на дорогах с твердым покрытием при использовании всей массы в качестве сцепной.

Chevrolet-Niva



Рисунок №1 Раздаточная коробка: 1 - ведомая шестерня; 2 - подшипники дифференциала; 3 - пружинная шайба; 4 - стопорное кольцо; 5 - муфта блокировки дифференциала; 6 - зубчатый венец корпуса дифференциала; 7 - зубчатый венец вала привода переднего моста; 8 - подшипник вала привода переднего моста; 9 - маслоотражатель; 10 - грязеотражатель; 11 - вал привода переднего моста; 12 - фланец; 13 - сальник; 14 - пробка отверстия для слива масла; 15 - ведомая шестерня привода спидометра; 16 - ведущая шестерня привода спидометра; 17 - пробка отверстия для заливки и контроля уровня масла; 18 - передняя крышка раздаточной коробки; 19 - роликовый подшипник промежуточного вала; 20 - кронштейн подвески раздаточной коробки; 21 - крышка подшипника ведущего вала; 22 - упорное кольцо подшипника; 23 - подшипники ведущего вала; 24 - шестерня повышающей передачи; 25 - ступица муфты переключения передач; 26 - муфта переключения передач; 27 - картер раздаточной коробки; 28 - шестерня понижающей передачи; 29 - втулка шестерни низшей передачи; 30 - вал ведущий; 31 - задняя крышка; 32 - шариковый подшипник промежуточного вала; 33 - промежуточный вал; 34 - корпус дифференциала; 35 - упорная шайба шестерни привода заднего моста; 36 - подшипник вала привода заднего моста; 37 - шестерня привода заднего моста; 38 - сателлит; 39 - ось сателлитов; 40 - стопорное кольцо оси сателлитов; 41 - ось подвески раздаточной коробки; 42 - пружинная шайба; 43 - шестерня привода переднего моста

УАЗ-31519 (Hunter)

Рисунок №2 Раздаточная коробка: 1 - предохранительный клапан; 2 - крышка люка; 3 - ведущая шестерня (шестерня включения прямой и понижающей передач); 4, 7 - подшипники вала привода заднего моста; 5 - ведомая шестерня спидометра; 6 - ведущая шестерня спидометра; 8, 20, 28, 43 - стопорные кольца; 9, 36 - сальники; 10 - вал привода заднего моста; 11, 37 - фланцы с отражателем; 12, 18, 25, 38 - гайки; 13, 19, 26, 39 - уплотнительные кольца подшипников; 14, 40 - крышки; 15, 41 - подшипники промежуточного вала; 16, 23 - крышки подшипников; 17 - промежуточный вал; 21 - шестерня промежуточная; 22, 35 - подшипники вала привода переднего моста; 24 - вал привода переднего моста; 27 - упорная шайба; 29 - крышка картера; 30 - шестерня привода переднего моста; 31 - пробка сливного отверстия; 32 - подшипник шестерни; 33 - муфта выключения переднего моста; 34 - картер; 42 - заглушка; 44 - ведущий вал (вторичный вал коробки передач); 45 - подшипники ведущего вала (вторичного вала коробки передач); 46 - пробка маслоналивного (контрольного) отверстия; 47 - штуцер; 48 - упорная шайба; 49 - уплотнительное кольцо

3. Расчёт раздаточной коробки

3.1 Определение передаточных чисел раздаточной коробки передач

Передаточные числа коробки передач известны из технических характеристик автомобиля и равны

для первой передачи ik1 = 3,67;

для второй передачи ik2 = 2,1;

для третьей передачи ik3 = 1,36;

для четвёртой передачи ik4 = 1,00;

для пятой передачи ik5 = 0,82.

3.2 Определение расчетных нагрузок

3.2.1 Нагрузочные режимы

1. По максимальному моменту двигателя:

где Tp расчетный момент на валу трансмиссии;

Temax максимальный момент двигателя, Temax = 139 Нм;

U суммарное передаточное число до рассчитываемой детали, U = U1 = = 7,84.

2. По максимальному сцеплению ведущих колес с дорогой:

где Rzi нормальная реакция дороги на колеса соответствующих мостов:

max максимальный коэффициент сцепления шины с дорогой, max = 0,8.

3. По максимальным динамическим нагрузкам:

Rд коэффициент динамичности, Rд = 2,53,0, для автомобилей высокой проходимости, Rд = 3,0.

3.2.2 Определение передаточных чисел

3.2.3 Определение вращающих моментов на валах

3.2.4 Определение сил в зацеплении раздаточной коробки

окружная:

радиальная:

осевая:

где Т - максимальный крутящий момент на колесе, Нм;

d - диаметр колеса, мм.

первая пара зацепления

вторая пара зацепления

3.2.5 Определение сил в зацеплении дифференциала раздаточной коробки

окружная:

радиальная:

осевая:

где Т - максимальный крутящий момент на колесе, Нм;

rx - средний радиус начального конуса шестерни, мм.

3.3 Выбор параметров зубчатых колес

Главным размерным параметром раздаточной коробки передач является межосевое расстояние.

где коэффициент Ra для легковых автомобилей находится в пределах 10…15; Ra = 12.

3.4 Расчет межосевого дифференциала

Межосевой дифференциал выбираем симметричный, т. к. легковой автомобиль ВАЗ2121 двухосный и необходимо деление крутящего момента на две части. Расчёт зубчатых колес дифференциалов имеет некоторые особенности. Большую часть пробега автомобиля зубчатые колеса дифференциала находятся в неподвижном относительно корпуса состоянии или имеют лишь малые перемещения, вызванные различными значениями радиусов колес. Так как отсутствует явно выраженный циклический характер изменения напряжения в зубчатых колесах дифференциала при действии длительных рабочих нагрузок, то расчет их производится только на статическую прочность.

3.4.1 Расчет зубчатых колес межосевого дифференциала на статическую прочность

; кпF=0,0052;

где [FCT] допускаемые напряжения;

SF коэффициент запаса прочности, выбираемый в зависимости от стабильности свойств материала и технологии и ответственности конструкции.

.

Определим модуль зубчатого колеса.

,

где 0,85 коэффициент, характеризующий пониженную нагрузочную способность конической пары;

z1 - коэффициент формы зуба;

kД - коэффициент, учитывающий влияние наклона зуба;

;

m=1,5;

;

условие выполняется.

3.5 Расчет зубьев на контактную прочность

В основе расчета минимального межосевого расстояния положена зависимость Герца-Беляева, учитывающая наибольшее нормальное напряжение в зоне контакта зубьев шестерни и колеса при сжатии. Полученные таким образом напряжения учитывают кривизны шестерни и колеса, а также и модуль упругости применяемых материалов. Выберем предварительно для изготовления зубчатых колес сталь 18ХГТ.

где коэффициент ширины зубчатого венца, ;

учитывает допускаемое напряжение материалов.

Найдем кпн,

;

;

кпн=0,029;

- время работы на соответствующей передаче.

- эквивалентное число циклов нагружения при принятом расчетном моменте;

;

.

;

мм,

- множитель, характеризующий увеличение номинальных напряжений;

Примем мм, после выбора межосевого расстояния, назначается ширина зубчатых венцов, модуль и угол наклона.

Рабочая ширина зубчатых венцов мм.

условие выполняется

; условие выполняется

.

3.6 Расчет зубьев на изгибную прочность

Модуль зубчатой передачи коробки определяется из условия обеспечения усталостной и изгибной прочности, при этом учитывается мах момент, определяемый по двум расчетным режимам.

;

кпF=0,0052;

;

;

где - базовые допускаемые напряжения;

- предел выносливости, определяемый на зубьях при отнулевом цикле;

- коэффициент запаса прочности, выбираемый в зависимости от стабильности свойств материала и технологии и ответственности конструкции.

- коэффициент, учитывающий шероховатость переходной поверхности

- коэффициент размеров (масштабный фактор);

- коэффициент, учитывающий чувствительность материала к концентрации напряжений и градиент напряжений, определяемый в зависимости от модуля.

.

Допускаемое напряжение изгиба определяется как

.

Определим модуль зубчатого колеса.

, где

- коэффициент нагрузки;

- коэффициент формы зуба;

- коэффициент, учитывающий влияние наклона зуба;

;

;

;

условие выполняется.

Суммарное число зубьев кинематической пары

;

Определим числа зубьев зубчатых колес:

;

;

Найдем межосевое расстояние

мм.

примем мм.

Проверим зубчатую передачу на статическую прочность.

условие выполняется.

3.7 Расчет высшей передачи

Исходные данные для расчета высшей передачи:

, , , , мм.

мм

мм

мм

мм

Угол профиля:

Угол зацепления:

Делительный диаметр:

мм;

мм;

мм.

Диаметры и окружностей вершин и впадин зубьев колес внешнего зацепления:

мм;

мм;

мм;

мм;

мм;

мм.

Уточнение передаточных чисел:

;

;

.

Определение начального диаметра:

мм;

мм;

мм.

3.8 Расчет низшей передачи

Исходные данные для расчета низшей передачи:

, .

мм;

мм.

Делительный диаметр:

мм;

мм.

Диаметры и окружностей вершин и впадин зубьев колес внешнего зацепления:

мм;

мм;

мм;

мм;

Уточнение передаточных чисел:

;

.

Определение начального диаметра:

мм;

мм.

3.9 Расчет валов раздаточной коробки передач

Валы автомобильных раздаточных коробок передач изготовляют из сталей тех же марок, что и зубчатые колеса, и рассчитывают на прочность и жесткость.

Прочность валов раздаточной коробки передач проверяют при совместном действии изгиба и кручения. Определяют составляющие опорных реакций и соответствующие им изгибающие моменты в вертикальной Мв и горизонтальной Мг плоскостях. При расчете вал рассматривают как балку, лежащую на шарнирных опорах.

3.9.1 Расчет входного вала раздаточной коробки передач

Определение реакций опор.

Исходные данные:

мм, мм, мм.

, .

а) вертикальная плоскость

;

;

;

.

б) горизонтальная плоскость

;

;

;

.

Построение эпюр.

Эпюра изгибающего момента Му:

1),

;

;

.

2) ,

;

;

.

Эпюра изгибающего момента Мz:

1),

;

;

.

2) ,

;

;

.

3.9.2 Расчет входного вала раздаточной коробки передач на прочность

;

;

условие выполняется.



Схема 1 Расчетная схема сил, действующих на зубчатые колеса и подшипники передач

3.9.3 Расчет промежуточного вала раздаточной коробки передач

Определение реакций опор.

Исходные данные:

мм, мм, мм; мм.

, ,

, ,

, .

а) вертикальная плоскость

;

;

;

.

б) горизонтальная плоскость

;

;

;

.

Построение эпюр.

Эпюра изгибающего момента Мz:

1),

;

;

.

2) ,

;

;

.

3) ,

;

;

.

3.9.4 Расчет промежуточного вала раздаточной коробки передач на прочность

;

;

условие выполняется.

3.9.5 Расчет выходного вала раздаточной коробки передач

Определение реакций опор.

Исходные данные:

мм, мм, мм.

, .

а) вертикальная плоскость

;

;

;

.

б) горизонтальная плоскость

;

;

;

.

Построение эпюр.

Эпюра изгибающего момента Му:

1),

;

;

.

2) ,

;

;

.

Эпюра изгибающего момента Мz:

1),

;

;

.

2) ,

;

;

.

3.9.6 Расчет выходного вала раздаточной коробки передач на прочность

;

;

условие выполняется.

3.10 Расчет подшипников раздаточной коробки передач

При расчете подшипников используют те же характеристики нагрузочного режима, что и для зубчатых колес. В общем случае применяется два вида расчета подшипников качения: на долговечность и на статическое нагружения.

Исходные данные:

р=3,33

, где

действительная частота вращения подшипника, подсчитанная по средней скорости движения автомобиля;

передаточное число участка трансмиссии от рассчитываемого вала подшипника до ведущих колес.

; .

, где

эквивалентная частота вращения подшипника;

коэффициент пробега, равный отношению долговечности подшипника при действительном расчетного крутящего момента к его долговечности при действительном нагрузочном режиме, характеризуемом кривой распределения крутящего момента.

;

.

Номинальная долговечность подшипника в млн. оборотов:

, где

С - динамическая грузоподъемность (определяют по каталогу);

р - степенной показатель (для шарикоподшипников р=3, а для роликовых р=3,33);

Р - эквивалентная динамическая нагрузка на подшипник.

;

, где

долговечность подшипника с учетом общего пробега автомобиля S до капитального ремонта;

средняя скорость автомобиля,

.

, .

, где

эквивалентное число циклов.

, где

действительное число циклов.

;

.

Найдем эквивалентную нагрузку Рэ:

.

Отсюда определим С:

,

подберем подшипник особо легкой серии 7215Н.

4. Обоснование выбора смазочно-охлаждающих жидкостей

Для смазки передачи применена картерная система. Принцип назначения сорта масла следующий: чем выше окружная скорость колеса, тем меньше должна быть вязкость масло и чем выше контактные давления в зацеплении, тем большей вязкостью должно обладать масло. Поэтому требуемую вязкость масла определяют в зависимости от контактного напряжения и окружной скорости колес.

Для нашего случая при , , кинематическая вязкость масла равна сСт; исходя из этого назначаем масло ТАП-15В или ТСп-15К.

Допустимый уровень погружения зубчатых колес в масляную ванну определяется по формуле:

,

где делительный диаметр колеса, мм;

мм.

Заключение

В ходе курсового проектирования была модернизирована раздаточная работа для легкового автомобиля повышенной проходимости ВАЗ2121, с колесной формулой 44.

В ходе работы был проведен патентный поиск и обзор аналогов. Рассчитаны передаточные числа высшей и низшей передачи.

Материалы зубчатых колес - легированные конструкционные стали с термической обработкой для обеспечения необходимой прочности. Зубчатые колеса были проверены на контактную выносливость и прочность при изгибе. Валы раздаточной коробки рассчитаны на прочность и жесткость. Также проведены подбор и расчет подшипников.

Данные расчеты показали целесообразность использования раздаточных коробок такой конструкции.

Список используемой литературы

1. Бочаров К.Р. “Конструкция и расчет колесных машин повышенной проходимости”, М.: Машиностроение, 1983. - 299 с.

2. Вишняков Н.Н. “Автомобиль”, М.: Машиностроение, 1976. - 296 с.

3. Гришкевич А.И. “Проектирование трансмиссий автомобиля”, М.: Машиностроение, 1984. - 272 с.

4. Гришкевич А.И. “Конструкция, конструирование и расчёт. Трансмиссия”, М.: Высшая школа, 1986. - 208 с.

5. Осепчугов В.В., Фрумкин А.К. “Автомобиль, анализ конструкций, элементы расчета”, М.: Машиностроение, 1989. - 304 с.

6. Лукин П.П. “Конструкция и расчёт автомобилей”, М.: Машиностроение, 1984. - 376 с.

7. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3-х т. - 7-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1992. - 720 с., ил.

Размещено на Allbest.ru

...