Содержание
Введение
1. Выбор и обоснование конструкции
1.1. Обзор и выбор коробки передач
1.2. Обзор и выбор системы полного привода
2. Тяговый расчет
2.1. Расчёт потребной мощности двигателя
2.2. Построение внешней скоростной характеристики двигателя
2.4. Построение тяговой характеристики автомобиля
2.5. Построение динамической характеристики автомобиля
2.6. Характеристика ускорений
2.7. Топливно-экономическая характеристика автомобиля
3. Конструкторская часть
3.1 Расчет муфты сцепления
3.2 Расчет зубчатых зацеплений
3.4 Расчет валов
3.5 Расчет подшипников
3.6 Расчет синхронизатора
3.7 Расчет планетарной передачи
3.8 Выбор дополнительных деталей
4. Технологическая часть
4.1. Анализ технологичности детали
4.2. Определение метода и способа получения заготовки
4.3. Нумерация поверхностей
4.4. Разработка плана операций
4.5. Расчет припусков на механическую обработку табличным методом
4.6. Расчет режимов резания
4.7 Определение технической нормы времени
5. Безопасность жизнедеятельности
5.1. Введение
5.2. Безопасность труда
5.3. Чрезвычайные ситуации
6. Экономическая часть
6.1. Определение затрат на проектирование и изготовление нового оборудования
6.2. Расчет суммы капитальных вложений
6.3. Расчёт эффективности
Заключение
Библиографический список
Приложение А
Приложение Б
Приложение В
Состав чертежей
- Чертеж общего вида автомобиля УАЗ-3163 (формат А1)
- Чертеж сборочный коробки передач УАЗ-3163 (формат 2хА1)
- Кинематическая принципиальная схема автомобиля УАЗ-3163 (формат А1)
- Операционные эскизы (формат А1)
- Чертеж сборочный раздаточной коробки (формат 2хА1)
- Плакат технико-экономического анализа (формат А1)
- Чертеж детали крышки подшипника (формат А2)
- Рабочий чертеж детали зубчатого колеса промежуточного вала (формат А3)
- Ведомый вал – чертеж детали (формат А3)
Описание
В дипломном проекте произведён обзор и анализ по существующей конструкции совершенствовании трансмиссии внедорожного автомобиля среднего класса.
В городском режиме движения управляя механической трансмиссией, имеет место: повышенный расход топлива, утомляемость водителя, сложность управления. Цель дипломной работы: модернизировать трансмиссию УАЗ-3163 для повышения проходимости, топливной экономичности, комфорта. Исходя из цели, выстраивается ряд задач:
- Проанализировать существующие конструкции коробок передач и раздаточных коробок;
- Спроектировать коробку передач для повышения комфорта водителя и топливной экономичности.
- Спроектировать раздаточную коробку с подключаемым передним приводом и понижающей передачей.
В данной работе проводится выявление недостатков существующих конструкций трансмиссий. Несмотря на то, что роботизированные коробки передач с однодисковым сцеплением дешевле по исполнению они имеют такие неприятные недостатки как толчки и рывки при переключении передач и малый ресурс сцепления. Из-за этого считаю, что на автомобиль необходимо проектировать роботизированную коробку передач с двумя сцеплениями. Это позволит повысить комфорт, как водителя, так и пассажиров, снизить расход топлива.
Предлагаются варианты улучшения конструкций. Производится модернизация трансмиссии автомобиля с вводом новых агрегатов.
Обзор и выбор системы полного привода:
Так как автомобилю в городе не требуется полный постоянный привод, то необходимо предусмотреть возможность подключения полного привода для выезда на бездорожье.
Трансмиссия автомобиля Opel Monterey в наиболее распространенной версии построена по схеме TOD (“Torque on Demand”), с постоянным задним и подключаемым передним приводом.
При работе TOD подключение передних колес происходит не жестко, а посредством многодисковой муфты с электронным управлением. Так что величина передаваемого вперед момента может изменяться в широких пределах, а автомобиль – быстро передвигаться по дорогам с твердым покрытием не только в режиме отключенного передка.
Раздаточная коробка имеет понижающую передачу, при включении которой еще и жестко подключается передний мост (в обход муфты TOD). Кроме того, при полном отключении 4WD пневмопривод разъединяет одну из передних полуосей. Схема представлена на рисунке 1.2.1.
Рисунок 1.2.1 – Схема TOD
1 – понижающая передача, 2 – муфта жесткого подключения переднего привода, 3 – муфта TOD, 4 – обмотка электромагнитного клапана TOD, 5 – датчик частоты вращения задних колес, 6 – датчик частоты вращения передних колес.
Раздаточная коробка имеет три режима работы: 2WD, 4WD AUTO, 4WD LOW.
При работе на режиме 2WD передняя ось отключена, весь поток мощности приходит на задний мост. Режим работы 2WD показан на рисунке 1.2.2.
Рисунок 1.2.2 – Режим работы 2WD
При работе на режиме 4WD AUTO передняя ось подключается автоматически, поток мощности приходит на задний мост от 95% до 50% в зависимости от дорожных условий. Режим работы 4WD AUTO показан на рисунке 1.2.3.
Рисунок 1.2.3 – Режим работы 4WD AUTO
При работе на режиме 4WD LOW полный привод подключается автоматически, поток мощности приходит на задний мост 50% в зависимости от дорожных условий. Режим работы 4WD AUTO показан на рисунке 1.2.4.
Рисунок 1.2.4 – Режим работы 4WD LOW
Достоинства:
– Простота конструкции;
– Регулировка передаваемого усилия на передний мост;
– Возможность жесткого подключения переднего моста;
– Возможность автоматического подключения переднего моста.
Система полного привода Super Select, предлагаемая на внедорожниках Mitsubishi, конструктивно является системой постояного полного привода с возможностью отключения переднего моста. Представлена на рисунке 1.2.5. Выделим достоинства и недостатки по сравнению со схемой TOD.
Достоинства:
– Возможность жесткой блокировки межосевого дифференциала;
– Автоматическая блокировка межосевого дифференциала при включеном полном приводе.
Недостатки:
– Усложнение конструкции.
Рисунок 1.2.5 – Схема Super Select
Схема Super Select имеет три режима: 2WD, 4WD AUTO, 4WD LOW. При работе на режиме 2WD передняя ось отключена, весь поток мощности приходит на задний мост. Режим работы 2WD показан на рисунке 1.2.6.
Рисунок 1.2.6 – Режим работы 2WD
При работе на режиме 4WD AUTO передняя ось подключается
автоматически, поток мощности приходит на задний мост от 95% до 50% в зависимости от дорожных условий. Режим работы 4WD AUTO показан на рисунке 1.2.7.
Рисунок 1.2.7 – Режим работы 4WD AUTO
При работе на режиме 4WD LOW полный привод подключается автоматически, поток мощности приходит на задний мост 50%, дифференциал заблокирован. Режим работы 4WD AUTO показан на рисунке 1.2.8.
Рисунок 1.2.8 – Режим работы 4WD LOW
Рассмотрев эти две схемы подключаемого полного привода я делаю вывод, что для модификации автомобиля следует применить схему «TOD». Так как в городских условиях:
– Не требуется жесткая блокировка межосевого дифференциала и долгое передвижение на пониженной передаче;
– Возможность автоматического подключения полного привода.
В процессе выполнения дипломной работы по модернизации трансмиссии УАЗ-3163 были спроектированы раздаточная коробка и роботизированная коробка передач.
Технические характеристики автомобиля.
| Снаряженная масса | 2070 кг |
| Полная масса | 2670 кг |
| Шины | 245/70R16 |
| Тип привода | Полный (постоянный задний с жестко подключаемым передним) |
| Тип кузова | Универсал |
| Габариты кузова (ДхШхВ), мм | 4647х2080х2000 |
| Максимальная скорость, км/ч | 135 |
| Сцепление | фрикционное, однодисковое, сухое, привод гидравлический |
| Коробка передач | механическая, пятиступенчатая |
| Передаточные числа коробки передач | |
| Первая передача | 4,155 |
| Вторая передача | 2,265 |
| Третья передача | 1,428 |
| Четвертая передача | 1 |
| Пятая передача | 0,88 |
| Задний ход | 3,827 |
| Передаточные числа раздаточной коробки | |
| Повышающая передача | 1 |
| Понижающая передача | 1,94 |
| Передаточное число главной передачи | 4,1 |
| Главная передача | одинарная, коническая |
Технические характеристики дизельного двигателя ЗМЗ-51432.
| Расположение и число цилиндров | Рядное; 4 |
| Рабочий объем, л | 2,235 |
| Мощность, кВт (л.с.) | 83,5 (113,5) |
| Частота вращения, об/мин | 3500 |
| Максимальный крутящий момент, Нм | 270 |
| Частота вращения при макс. крут. моменте об/мин | 1800-2800 |
Хоть и проектируемые изделия повысят трудоёмкость изготовления, а, следовательно, и стоимость конечного продукта, но была достигнута экономия топлива до 0,5 л/100 км, что может привлечь потребителя. Увеличился комфорт, так как отсутствует необходимость в переключении передач. Повысилась безопасность дорожного движения, так как водитель не отвлекается на переключение передач. Крутящий момент в базовой трансмиссии на пониженной передаче 8848,03 Нм, в модернизированной 11325 Нм.
Размеры фрикционных накладок выбираем исходя из нагруженности пар трения сцепления при трогании автомобиля с места. Для УАЗ-3163 размеры фрикционных накладок будем выбирать при трогании на первой передаче в коробке передач.
Если сравнить полученные значения к1-к5 с допустимыми значениями видно, что проверку прошли все. Следовательно, стандартные накладки от УАЗ-3163 прошли проверку.
Сравнивая максимально допустимую частоту вращения ведомого диска для данного наружного диаметра накладки с частотой вращения при максимальной мощности двигателя (см. исходные данные), убеждаемся в достаточной прочности данной накладки при действии центробежных сил.
Расчет фрикционных накладок второго диска сцепления проводим по той же методике.
Расчет фрикционных накладок сцепления
| Первая накладка | Вторая накладка | Размерность | |
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| uтр | 19 | 14 | |
| Ja | 0,91 | 1,68 | кг м2 |
| Mψ | 18,6 | 25,2 | Нм |
| ωдв | 274,9 | 274,9 | сек-1 |
| Aб | 82,37 | 158,51 | кДж |
| Nб | 53,44 | 53,44 | кВт |
| i | 1 | ||
| β | 1,9 | ||
| Мсц | 513 | ||
| μ | 0,35 | ||
| λн | 0,55 | ||
| k1 | 0,30 | Мпа | |
| k2 | 0,56 | Нм/см2 | |
| k3 | 255 | Вт/см2 | |
| k4 | 470 | Дж/см2 | |
| k5 | 150 | Вт/см2 | |
| Dн1 | 22,37 | см | |
| Sтр2 | 482,14 | см2 | |
| Sтр3 | 327,45 | см2 | |
| Sтр4 | 175,26 | см2 | |
| Sтр5 | 356,27 | см2 | |
| Sтр* | 482,14 | см2 | |
| Dн* | 21,64 | см | |
| Dн | 22,37 | см | |
| dн | 12,3 | см | |
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| Dн | 25,4 | 22,5 | см |
| dн | 15 | 13 | см |
| Sн | 310,19 | 248,98 | см2 |
| Sтр | 620,39 | 497,97 | см2 |
| Rср | 11,53 | 9,98 | см |
| Pном | 6,36 | 7,34 | кН |
| k1 | 0,21 | 0,29 | МПа |
| k2 | 0,44 | 0,54 | Нм/см2 |
| k3 | 134,59 | 167,68 | Вт/см2 |
| k4 | 132,77 | 318,32 | Дж/см2 |
| k5 | 86,14 | 107,32 | Вт/см2 |
По полученному значению подбираю электрический червячный редуктор серии 03-61-R, его технические характеристики представлены в таблице. Геометрические параметры привода показаны на рисунке 3.1.3.1.
Рисунок 3.1.3.1 – Геометрические параметры привода сцепления
1 – электромотор червячный, 2 – расширительный бачок гидропривода выключения сцепления, 3 – главный цилиндр гидропривода выключения сцепления, 4 – трубопровод гидропривода выключения сцепления, 5 гидроусилитель, 6 – шток поршня гидроусилителя; 7 – вилка выключения сцепления, 8 – подшипник выключения сцепления с муфтой, 9 – нажимной диск.
Технические характеристики
| Напряжение питания | 12 В |
| Нагрузка | 490 Н |
| Максимальная скорость | 13 мм/с |
Определены показатели экономической эффективности проекта. Проект отвечает требованиям обеспечения безопасности жизнедеятельности на производстве и в чрезвычайных ситуациях.
Таким образом, цену модернизированного автомобиля можно установить 916382,58 рублей. Рентабельность предлагаемых в дипломном проекте узлов 31%. При внедрении в трансмиссию проектируемых агрегатов повышается топливная экономичность, комфорт водителя, безопасность, повышается проходимость.
В процессе выполнения дипломной работы по модернизации трансмиссии УАЗ-3163 были спроектированы раздаточная коробка и роботизированная коробка передач. Хоть и проектируемые изделия повысят трудоёмкость изготовления, а, следовательно, и стоимость конечного продукта, но была достигнута экономия топлива до 0,5 л/100 км, что может привлечь потребителя. Увеличился комфорт, так как отсутствует необходимость в переключении передач. Повысилась безопасность дорожного движения, так как водитель не отвлекается на переключение передач. Крутящий момент в базовой трансмиссии на пониженной передаче 8848,03 Нм, в модернизированной 11325 Нм.