Расчет автомобиля

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное  учреждение высшего профессионального  образования

КУЗБАССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ФИЛИАЛ КузГТУ в г. НОВОКУЗНЕЦКЕ

Кафедра эксплуатации автомобилей

 

 

 

Курсовая работа по курсу: “Автомобили’’ Часть 2.

 

 

                                                          

 

 

 

Выполнил: студент  гр. МА-06

     Стрельцов С.А.                                                                                               

                                   Руководитель: Дадонов М. В.

 

 

 

 

 

 

 

 

Новокузнецк 2010 г.

Содержание.

1. Расчет сцепления………………………………………………………..
2. Расчет привода сцепления……………………………………………..
3. Расчет коробки передач………………………………………………..
1. Определение основных параметров коробки передач……………
2. Расчет зубчатых колес коробки передач на прочность…………...
3. Расчет синхронизаторов…………………………………………….
4. Расчет карданной передачи…………………………………………….
1. Расчет карданного вала………………………………………………
2. Расчет крестовины карданного шарнира……………………………
3. Расчет вилки карданного шарнира…………………………………..
4. Расчет подшипников карданного шарнира…………………………
5. Расчет главной передачи……………………………………………….
6. Расчет дифференциала…………………………………………………
7. Расчет полуосей…………………………………………………………
8. Список рекомендуемой литературы…………………………………...

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. РАСЧЕТ СЦЕПЛЕНИЯ

 

Сцепление – механизм трансмиссии  автомобиля, передающий крутящий момент двигателя и позволяющий кратковременно отсоединить двигатель от трансмиссии  и вновь плавно их соединить.

Классификация и требования к конструкции  сцепления подробно рассмотрены  в [3, 4, 5].

На большинстве современных  АТС устанавливаются постоянно  замкнутые сухие одно- или двухдисковые сцепления с периферийным расположением  цилиндрических нажимных пружин или  центрально расположенной диафрагменной  пружиной с принудительным управлением.

Выбор размеров сцепления  производится из условия передачи максимального  крутящего момента двигателя  посредством трения с некоторым  запасом.

Статический момент трения сцепления определяют по формуле

,                                                                             (2.1)

М_с = 498,7*2=997,5 Н×м

 

 

где М_с – статический момент трения сцепления, Н×м;

      b - коэффициент запаса сцепления.

Значение коэффициента запаса сцепления  выбирается с учетом неизбежного  уменьшения коэффициента трения накладок в процессе эксплуатации, усадки нажимных пружин, наличия регулировки нажимного  усилия, числа ведомых дисков.

С другой стороны, пиковые нагрузки в трансмиссии, независимо от их происхождения, должны ограничиваться пробуксовыванием сцепления. По этой причине коэффициент  запаса сцепления не должен превышать  определенного значения.

Сцепления с регулируемым давлением  пружин и с диафрагменными пружинами  имеют наиболее низкое значение коэффициента запаса сцепления.

Большие значения имеют сцепления  грузовых автомобилей и автобусов.

В зависимости от максимального  крутящего момента двигателя  коэффициент запаса сцепления можно  определить следующим образом [2] (табл. 2.1).

Таблица 2.1

Коэффициент запаса сцепления 

Me max, H×м	100 – 250	250 – 600	700 – 1800
b	1,75	2,2	2,5

 

Средние значения коэффициента запаса сцепления [5]:

• для легковых автомобилей – b= 1,2 – 1,75;
• для грузовых автомобилей – b= 1,5 – 2,2;
• для АТС повышенной проходимости – b= 1,8 – 3,0.

Принимаем b=2

Средний радиус дисков определяют по формуле

                                                                            (2.2)

 

        

              = = 152,5мм = 0,1525 м.

 

 

 

где R_с – средний радиус дисков, м;

      R_н, R_в – соответственно, наружный и внутренний радиус фрикционных накладок, м.

Ориентировочно средний  радиус дисков можно определить следующим  образом. Наружный радиус дисков определяют по формуле

                                                                                   (2.3)

   

     Rн  = 0,5   = 18,8 см.

 

где Rн – наружный радиус дисков, см;

       М_{е max} – максимальный крутящий момент двигателя, кг×см;

       А –  коэффициент.

Коэффициент выбирается в  зависимости от вида транспортного  средства [2]:

• для легковых автомобилей – А= 4,7;
• для грузовых автомобилей – А= 3,6;
• для АТС повышенной проходимости – А= 1,9.

Принимаем А=4,7

 

 

 

 

 

При этом внутренний радиус фрикционных накладок:

,                                                                 (2.4)

          = 0,6*18,8 = 11,3 см.

где R_в – внутренний радиус дисков, м.

Рассчитанные величины необходимо привести в соответствие с требованиями ГОСТ 12238 – 76 (табл. 2.2) [5]

Таблица 2.2

Диаметры фрикционных  накладок

D, мм	180	200	215	240	250	280	300
d, мм	100, 120, 125	120, 130, 140	140, 150, 160	160, 180	155, 180	165, 180, 200	165,175, 200

 Продолжение табл. 2.2

Диаметры фрикционных  накладок

D, мм	325	340	350	380	400	420
d, мм	185, 200, 220, 230	185, 195, 210	195, 200, 210, 240, 290	200, 220, 230	220, 240, 280	220, 240, 280

 Принимаем D=380 мм ;  d=230мм.

Нажимное усилие пружин рассчитывают по формуле

                                                                                      (2.5)

 

 = 12113 Н

 

где Р_S – нажимное усилие пружин, Н;

       i - число  пар трения.

Число пар трения [5]:

• для однодисковых сцеплений – i = 2;
• для двухдисковых  сцеплений – i = 4.

Принимаем i = 2.

Расчетный коэффициент трения зависит от ряда факторов: параметров фрикционных материалов, состояния  и относительной скорости скольжения поверхностей трения, давления, температуры.

Расчетный коэффициент трения – m = 0,25 – 0,3 [3].

           Принимаем  m = 0,27

 

Усилие при выключении отличается от нажимного усилия передаточным числом диафрагменной пружины:

,                                                       (2.10)

 

De = D =0,38 м.

= = 0,325 м.

Da = De / 1,4 = 0,27 м.

Da – внутренний диаметр сплошного кольца диафрагменной пружины, м.

Dc – средний диаметр сплошного кольца диафрагменной пружины, м.

De – наружный диаметр сплошного кольца диафрагменной пружины, м.

Внутренний диаметр лепестков  диафрагменной пружины можно  определить из рекомендованного соотношения [4]:

.           Принимаем    

Di = = 0,25 / 2,5 = 0,1 м.

D_i- внутренний диаметр лепестков диафрагменной пружины, м.

 

Давление на фрикционные  накладки рассчитывают по формуле

                                     (2.11)

 

           

 

где Р₀ – давление на фрикционные накладки, Па;

                 F- площадь поверхности одной стороны  фрикционной накладки, м².

Допустимые давления на фрикционные  накладки – [P₀]= 0,15 – 0,25 МПа [4].

Меньшие значения имеют сцепления  грузовых автомобилей и автобусов  или автомобилей, работающих в тяжелых  дорожных условиях; большие значения – сцепления легковых автомобилей.

К показателям нагруженности  деталей сцепления относятся  удельная работа буксования (отражающая также износостойкость сцепления) и нагрев деталей сцепления при  одном трогании с места.

 

 

 

Удельную работу буксования сцепления  рассчитывают по формуле

   ,                                                               (2.12)

 

где q_б – удельная работа буксования сцепления, Дж / м²;

     L_б - работа буксования, Дж;

    F – площадь поверхности одной стороны фрикционной накладки, м².

Работу буксования определяют по формуле

,                                                                (2.13)

 

 

где J_a- момент инерции приведенного к коленчатому валу двигателя маховика, заменяющего поступательно движущуюся массу автомобиля, кг×м²;

     w_е - угловая скорость коленчатого вала, рад/с;

     М_Y- момент сопротивления движению автомобиля, приведенный к коленчатому валу двигателя, Н×м.

При определении работы буксования следует иметь в виду, что формула (2.15) выведена при следующих допущениях:

• для исключения влияния водителя предполагается, что сцепление включается мгновенно;
• угловая скорость коленчатого вала двигателя в процессе включения постоянна;
• крутящий момент двигателя, равный передаваемому сцеплением моменту, растет пропорционально времени;

• момент сопротивления движению – величина постоянная.

 

Такая идеализация процесса включения сцепления позволяет  проводить лишь ориентировочные  расчеты. Для повышения точности результатов следует учитывать  упругие свойства трансмиссии как  колебательной системы и изменение  переменных, входящих в формулу (2.15) в реальных условиях эксплуатации.

Момент инерции условного  маховика, заменяющего собой поступательно  движущуюся массу автомобиля, рассчитывают по формуле

,                                                                          (2.14)

 

кг×м²

 

 

где  Jа – момент инерции  условного маховика, кг×м²;

       J_м- момент инерции маховика двигателя, кг×м²;

       J_в- момент инерции условного маховика, приведенного к ведущему валу коробки передач, кг×м².

 

Величины момента инерции  маховиков приведены в табл. 2.4 [6].

 

 

 

Таблица 2.4

Момент инерции маховика двигателя

Автомобиль	ЗАЗ–968	ВАЗ–2101	ВАЗ–2121	М–2140	ГАЗ–24
Jм, кг·м2	0,118	0,130	0,130	0,170	0,310