Расчет автомобиля ВАЗ 2104

     “Коробка  передач – Промежуточная опора”: 606мм

     “Промежуточная  опора – Задний мост”: 785 мм

     Плотность материала вала: 7800 кг/м² 

     2.1 Определение критической частоты вращения 

      _, 

     Определение максимальной частоты вращения карданного вала: 

      , 

     где = 1,1…1,2 

      , 

     Приведенный момент инерции:

       

     Масса карданного вала 

       

     Тогда критическая угловая скорость для  карданного вала: 

       

     Проверка  по условию:

     В данном случае условие выполняется, т.к.  

     2.2 Определение напряжения кручения 

     Напряжение  кручения вала: 

       

     где  

     М_кр = М_{дв. max} Ч i₁Чз_кп = 116Ч3,67Ч0,99 = 421  

     Нм  – крутящий момент на выходном валу коробки передач на низшей передаче,

        

     - момент сопротивления при кручении.

     Следовательно, 

 

     Условие по напряжению кручения карданного вала выполняется. 

     2.3 Расчет крестовины карданного вала 

     Определение напряжения смятия шипов крестовины: 

       

     где r = 47,2 мм – расстояние между серединами игольчатых роликов,

      - угол установки  карданного вала,

      = 3⁰ - для легковых автомобилей.

     Следовательно, нормальная сила 

        

     

     Рис.3 Крестовина карданного вала напряжение смятия:

 

       

     Определение напряжения изгиба шипов крестовины: 

       

     Определение касательного напряжения: 

       

     где d_ш – диаметр шипа, d_ш = 14,7 мм.

     Следовательно, касательное напряжение: 

       

     Вывод: В расчете были определены основные параметры карданного вала привода  задних колес ВАЗ – 2104. Полученные результаты удовлетворяют всем нормам и допущениям. 

 

     3. Расчет дифференциала 

     Необходимо  определить нагрузку на зубья сателлитов, полуосевых шестерен, крестовину и  нагрузки со стороны сателлитов на корпус дифференциала.

     Требования  к узлу: При анализе и оценке конструкции дифференциала, как и других механизмов, следует руководствоваться предъявляемыми к ним требованиями:

     Распределение крутящих моментов между колесами и  мостами в пропорции, обеспечивающей наилучшие эксплуатационные свойства (максимальную тяговую силу, хорошие  устойчивость и управляемость)

     Кроме того, к дифференциалу, как и ко всем механизмов автомобиля, предъявляют  такие общие требования: обеспечение  минимальных размеров и массы, простота устройства и обслуживания, технологичность, ремонтопригодность.

     Прототип: В качестве прототипа возьмем дифференциал автомобиля ВАЗ – 2104. Дифференциал конический, двухсателлитный.

     Расчет: 

     3.1 Определение нагрузки на зуб сателлита и полуосевых шестерен 

     Нагрузку  на зуб сателлита и полуосевых шестерён определяют из условия, что  окружная сила распределена поровну между всеми сателлитами, и каждый сателлит передает усилие двумя зубьями. Окружная сила, действующая на один сателлит: 

       

     где, r₁ – радиус приложения, r₁ = 0,025 м;

     r₂ = 0,036 м;

     n_с – число сателлитов, n_с = 2;

     М_кmax – максимальный момент, развиваемый двигателем, М_кmax=116 НЧм;

     u_КП1 – передаточное число первой передачи, u_КП1 = 3,67;

     u_ГП – передаточное число главной передачи, u_ГП = 3,9;

     К_З = 1,7 – коэффициент запаса для автомобильной отрасли; 

       

     Шип крестовины под сателлитом испытывает напряжение среза 

     

     Рис.4 Зуб сателлита 

       

     где [ = 100 МПа, исходя из этого можно найти d; 

 

     Шип крестовины под сателлитом испытывает также напряжение смятия

 

 

     где [ = 55 МПа, исходя из этого можно найти l₁; 

       

     Шип крестовины под сателлитом испытывает напряжение смятия в месте крепления в корпусе дифференциала под действием окружной силы 

       

       

       

     где [ = 55 МПа, исходя из этого можно найти l₂; 

       

     3.2 Определение давления торца сателлита на корпус дифференциала 

     Давление  торца сателлита на корпус дифференциала определяется напряжение смятия. 

     

     где [ = 15 МПа; 

 

 

 

 

     4. Расчет синхронизатора 

     Требования  к узлу: При анализе и оценке конструкции коробки передач, как  и других механизмов, следует руководствоваться  предъявляемыми к ним требованиями:

• обеспечение оптимальных тягово – скоростных и топливно – экономических свойств автомобиля при заданной внешней характеристики двигателя;
• бесшумность при работе и переключении передач;
• легкость управления;
• высокий КПД;

     Кроме того, к коробке передач, как и ко всем механизмам автомобиля, предъявляют такие общие требования:

• обеспечение минимальных размеров и массы;
• простота устройства и обслуживания;
• технологичность;
• ремонтопригодность;

     Коробка передач четырехступенчатая с синхронизаторами на всех передачах переднего хода. Главная передача цилиндрическая, косозубая.

     Передаточные  числа:

     первая  передача – 3,75;

     вторая  передача – 2,30;

     третья  передача – 1,349;

     четвертая передача – 1;

     задний  ход – 3,53;

     главная передача – 3,9;

     n – максимальная частота вращения коленчатого вала двигателя,

     n – 5600 об/мин; 

 

     4.1 Определение момента трения в  синхронизаторе 

     Для выравнивания угловых скоростей соединяемых элементов необходимо на поверхностях конусов создавать момент трения М_тр 

 

     где t – время синхронизцаии, t = 1 с;

     J – момент инерции, соответствующий деталям, вращающимся вместе с шестерней включаемой передачи; 

       

       

       

     

     щ_е - угловая скорость коленчатого вала,

       – передаточное  отношение включаемой передачи, = 2,30,

       – передаточное  число выключаемой передачи, = 3,75. 

 

      ; 

      ;

     Момент  инерции ведущего вала определяется из соотношения 

       

     Момент  трения, создаваемый на корпусных  поверхностях, может быть выражен через нормальную силу Р_n на конусах синхронизации: 

       (3)

       

     где Р_n – нормальная сила на поверхности трения;

     µ - коэффициент трения, µ = 0,06;

     r_ср – средний радиус конуса. 

     В свою очередь, нормальная сила может быть выражена через усилие Q, создаваемое водителем при включении передачи 

       

     где

     Подставив уравнение (4) в уравнение (3) и выразив  средний радиус конуса получится  следующее 

     

 

     Q – усилие, создаваемое водителем при включении передачи определяются по формуле 

       

     где Р_рыч – сила, прикладываемая к ручке переключения передач; Р_рыч =60 Н;

      = 5 передаточное  отношение привода,