Размещено на http://allbest.ru

Содержание

Введение

1. Выбор основных параметров двигателя и трансмиссии автомобиля

1.1 Описание автомобиля-прототипа

1.2 Определение мощности двигателя и расчет внешней скоростной характеристики

1.3 Выбор параметров трансмиссии автомобиля

2. Анализ конструкций заданного механизма трансмиссии

3. Расчет сцепления

3.1 Определение основных параметров сцепления

3.2 Определение параметров нагруженности сцепления

3.3 Расчет пружин

3.4 Расчет шлицев ведомого вала сцепления

3.5 Расчет привода сцепления

4. Расчет коробки передач

4.1 Определение основных параметров коробки передач

4.2 Расчет зубчатых колес коробки передач на прочность

4.3 Расчет синхронизаторов

5. Расчет приводов колес.

5.1 Расчет приводов колес с шарнирами равных угловых сторостей(ШРУС)

5.1.1 Расчет колесных приводов



Введение

Тяговый расчет проводят при проектировании нового автомобиля или модернизации существующей конструкции. Он сводится к определению параметров внешней скоростной характеристики двигателя и кинематических параметров трансмиссий - передаточных чисел главной передачи и коробки передач. В главе 1 представлен тяговый расчет, требуемый, чтобы определить основные мощностные и передаточные характеристики автомобиля.

В следующей главе рассматриваются основные динамические и топливно-экономические свойства авто. Расчеты на данном этапе позволяют построить так называемый динамический паспорт автомобиля, параметры которого дают возможность выбирать оптимальные режимы эксплуатации автомобиля. Выполняют проверочные расчеты: для двигателя - по числу оборотов коленчатого вала и для первой передачи коробки передач - по сцеплению ведущих колес с дорогой.

Расчет выполняется для существующих автомобилей, основные конструктивные параметры которых известны.

Целью курсового проекта является закрепление знаний по дисциплине «Конструкция и эксплуатационные свойства автомобилей», приобретение навыков выполнения тягового расчета автомобиля, оценка конструкции основных функциональных элементов автомобиля и выполнение необходимых расчетов по определению их основных параметров.

Результатом проверочного тягового расчета, оценивающим тягово-скоростные свойства автомобиля, являются графики тяговой и динамических характеристик, ускорений, времени и пути разгона автомобиля.

1. Выбор основных параметров двигателя и трансмиссии автомобиля

1.1 Описание автомобиля-прототипа

ВАЗ-21099 «Спутник» (неоф. название «Девяносто девятая») -- советский и российский переднеприводныйавтомобиль II группы малого класса с кузовом типа седан. Представляет собой наиболее полноразмерную модель в семействе Лада «Спутник».

Машина была подготовлена к конвейерному выпуску в марте 1990 года, но начало производства было отложено в связи с задержкой в поставках комплектующих от предприятий-смежников.

Серийно выпускался на заводе АвтоВАЗ с 22 декабря 1990 года по 30 июня 2004 года.

До конца 2011 года собирался на Украине на заводе «ЗАЗ» из российских машинокомплектов с оформлением салона, как у, ВАЗ-2115. На экспорт ВАЗ-21099 шёл под названиями Lada Forma, Lada Sagona, Lada Diva, Lada Sable, Lada Samara Saloon.

От остальных моделей семейства «Самара» ВАЗ-21099 изначально отличала передняя часть кузова с длинными крыльями, без пластикового «клюва» спереди и более длинным капотом, новая решётка радиатора, панель приборов стала серого цвета, в отличие от коричневых панелей на других «Самарах». Впоследствии эти нововведения были перенесены на все семейство «Самара» ради унификации моделей.

С момента начала производства в разные годы выпускались модификации с карбюраторными и впрысковыми двигателями рабочим объёмом 1,3 л (ВАЗ-210993) и 1,5 л (ВАЗ-210990).

В модельном ряду ОАО «АВТОВАЗ»представлены модификации ВАЗ-21099 с карбюраторным и впрысковым двигателями 210992 (ВАЗ-21099i). Также выпускалась версия с постоянным полным приводом (Лада-Виктори), но из-за низких продаж выпуск прекратили.

А модель с турбированным 8-ми клапанным двигателем (Lada Sport) производилась только по индивидуальному заказу.

Технические характеристика автомобиля-прототипа (ВАЗ 2107):

Объем двигателя, куб.см	1498
Мощность	71,5 л.с.
Система подачи топлива	карбюратор
Тип КПП	механика 5 ступени
Разгон до 100 км/ч	13,5
Максимальная скорость, км/ч	154
Расход топлива, л на 100 км	5,9
Тип привода	передний

Легковой автомобиль-аналог - автомобиль среднего класса;

Полная масса автомобиля -1395 кг;

Снаряженная масса - 970 кг;

Максимальная скорость движения - 154 км/ч;

Максимальное сопротивление дороги - 0,28;

Коэффициент сопротивления качению - 0,012;

Коэффициент качения - 0,011;

Коэффициент сопротивления воздуха - 0,2;

Коэффициент сцепления - 0,9;

Коэффициент обтекаемости - 0,20;

КПД трансмиссии - 0,9;

Масса, приходящаяся на ведущую ось - 700 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)

гдеa = 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:

, об/мин	800	1600	2400	3200	4000	4800	5000	5600
,	83,73	167,47	251,20	334,93	418,67	502,40	523,33	586,13
N, кВт	8,437	12,487	18,094	28,067	37,414	45,241	50,606	52,6
M, Нм	100,71	108,00	111,68	111,65	108,01	100,68	89,702	86,645

Рисунок 1 - Внешняя скоростная характеристика двигателя

Вывод: таким образом на графике видим совпадение с расчетами, максимальная мощность 52,6 и максимальный крутящий момент 111,65.



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 колеса 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:

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:

где А - межосевое расстояние, мм;

- максимальный крутящий момент двигателя, Нм;

a=14,5 - коэффициент.

Нормальный модуль определяют по формуле:

где - нормальный модуль, м;

- диаметр начальной окружности, м;

z=32 - число зубьев зубчатого колеса.

Торцевой модуль рассчитывают по формуле:



где - торцевой модуль, м;

в - угол наклона спирали зубьев, град.

Угол наклона спирали зубьев [7]:

- для зубчатых колес двухвальных коробок передач - в = 20-25°;

- для зубчатых колес трехвальных коробок передач- в = 22-34°.

Рабочую ширину венцов зубчатых колес коробки передач можно определить из соотношения:

двигатель трансмиссия скоростной колесо



5. Расчет привода колес

5.1 Расчет привода колеса с шарнирами равных угловых скоростей

При расчете привода колес с шарнирами равных угловых скоростей определяются параметры привода, ШРУСа, и ступичных подшипников .

5.1.1 Расчет привода колеса

Максимальную частоту вращения карданного вала, соответствующую максимальной скорости автомобиля, рассчитывают по формуле:

где - максимальная частота вращения привода вала, об/мин;

- частота вращения коленчатого вала двигателя при максимальной мощности, об/мин;

- передаточное число высшей ступени коробки передач;

k = 1,2 - коэффициент.

Расчетный крутящий момент на карданном валу определяют по формуле:

где - расчетный момент на приводном валу, Н·м;

- передаточное число первой ступени коробки передач.



Критическую частоту вращения приводного вала определяют по формуле:

где - критическая частота вращения приводного вала, об/мин;

- внешний диаметр приводного вала, м;

- внутренний диаметр приводного вала, м;

- длина приводного вала, м.

Размещено на Allbest.ru

...