Совершенствование эксплуатационных характеристик автобуса МАЗ-215 с разработкой элемента трансмиссии

Состав чертежей

1. Чертёж общего вида автобуса МАЗ-215 (формат А1)
2. Чертёж детали вторичного вала (формат А2)
3. Зубчатое колесо – деталь (формат А3)
4. Плакат динамического паспорта автобуса МАЗ-215 (формат А2х2)
5. Схема кинематики трансмиссии (формат А1)
6. Чертёж сборочный КПП (формат А1х3)
7. Рабочий чертеж детали крышки для подшипника (формат А4)
8. Сборочный механизма переключения передач (формат А1)
9. Полужесткая муфта в сборе (формат А2)
10. Листы операционных эскизов (формат А1)

Описание

В дипломе выполнен конструкторский анализ трансмиссии городского автобуса 6-го класса с целью её удешевления и повышения коэффициента полезного действия. Выполнен обзор и анализ существующих конструкций коробок передач, и обоснован выбор принципиального решения конструкторской разработки. Представлена техническая характеристика автобуса МАЗ-215.

Произведя анализ существующих конструкций можно сделать вывод о том, что наивысший КПД имеют механические коробки передач. Поскольку целью настоящей работы является удешевление и повышение КПД трансмис-сии, то было принято решение спроектировать механическую двухвальную коробку передач с механическим управлением, не имеющую механизм выключения сцепления.

В ходе тягового расчёта автобуса выполнен расчёт потребной мощности двигателя. Построена внешняя скоростная характеристика двигателя. Определены передаточные числа элементов трансмиссии. В ходе расчёта коробки передач определены расчётные крутящий момент и частота вращения. Выполнен расчёт зубчатых колёс. Результаты расчёта приведены в сводных таблицах для ведущих и ведомых колёс. Проведён расчёт валов.

Разработаны расчётные схемы промежуточного и выходного валов. Представлены таблицы сил, действующих на валы, изгибающих моментов. Построены эпюры изгибающих моментов промежуточного и выходного валов на разных передачах. Выполнен расчёт подшипников с представлением таблиц типов подшипников коробки передач, результатов расчёта на всех передачах. Рассчитано шлицевое соединение выходного вала коробки передач. Выполнен расчёт фланцевого соединения выходного вала КП и карданного вала. Рассчитаны фрикционные муфты. Произведён расчёт механизма переключения передач. Выбраны основные размеры карданного шарнира. Представлены эскизы вилки и крестовины карданного шарнира. Выполнен расчёт ведущего моста.

В технологической части приведён эскиз вторичного вала. Определены метод и способ получения заготовки. Разработан план операций – маршрут обработки. Рассчитаны припуски на механическую обработку табличным методом. Выполнен расчёт режимов резания. В графической части представлен чертёж операционных эскизов.
В экономической части определена экономическая эффективность установки на автобус МАЗ-215 механической коробки передач без разрыва потока мощности. Рассчитаны суммы капитальных вложений, текущие затраты. Представлены таблицы себестоимости изготовления нового конструктивного элемента и сравнения эффективности базового и модернизированного вариантов.

В разделе безопасности жизнедеятельности выполнено описание рабочего места инженера – конструктора. Рассмотрены требования к микроклимату производственного помещения, уровню запылённости, освещённости, электробезопасности, уровню электромагнитных излучений, шуму. Приведены правила безопасности при работе с компьютером. Рассмотрены требования защиты при чрезвычайных ситуациях.

Отрывок из дипломной работы:

Служебное назначение детали.
Вторичный вал – является элементом трансмиссии автобуса, в котором осуществляется передача крутящего момента первичного вала карданному валу.
Рис 2.1 Вторичный вал
2.3. Определение метода и способа получения заготовки
Метод – это совокупность способов формообразования или формоизменения. В машиностроении используется 4 основных метода получения заготовок:
• литье;
• обработка материалов давлением;
• порошковая металлургия.
Деталь изготавливается из стали 12ХН3А (ГОСТ 4513-71), данная марка материала не обладает хорошими литейными свойствами (жидкотекучестью, низкой объемной и линейной усадкой и т.д.), также она не является порошком, следовательно, методом получения данной заготовки является обработка материала давлением.
Что касается способов получения заготовок обработкой материала давле-нием, то они весьма разнообразны (молоты, ГКМ, КГШП, ГША). В данном случае наиболее оптимальным способом получения заготовки является получение заготовки горячей объемной штамповкой на молотах.
Особенностями ГОШ на молотах являются ударный характер деформирующего воздействия и возможность регулирования хода подвижных частей и величины удара при одновременном кантовании заготовки, что позволяет более эффективно производить перераспределение металла. Верхняя часть штампа заполняется лучше. Части штампа при штамповке на молоте должны смыкаться.
На молотах поковки изготавливаются с самым низким классом точности: Т5. Это обусловлено возможностью смещения частей штампа, отсутствием направляющих в конструкции штампа, ударным характером деформирования.
Допускаемые отклонения от номинальных размеров поковки соответству-ют припускам, поэтому также являются увеличенными.
Кузнечные напуски имеют максимальные значения. Ввиду ударного характера работы молота в конструкции штампа нельзя использовать вы-талкиватели, поэтому для извлечения поковки из ручья штампа на вертикальных поверхностях поковок оформляются значительные штамповочные уклоны: наружные – до , внутренние – до . Радиусы закругления назначаются для облегчения течения металла, повышения стойкости штампа, обеспечения расположения волокон

2.4 Разработка плана операций (маршрута обработки)
Операция 005 – Заготовительная. Заготовку получаем горячей объемной штамповкой на молотах. На молотах поковки изготавливаются с самым низким классом точности: Т5. Допускаемые отклонения от номинальных размеров поковки соответствуют припускам, поэтому также являются увеличенными. Кузнечные напуски имеют максимальные значения. Ввиду ударного характера работы молота в конструкции штампа нельзя использовать выталкиватели, поэтому для извлечения поковки из ручья штампа на вертикальных поверхностях поковок оформляются значительные штамповочные уклоны: наружные – до , внутренние – до . Радиусы закругления назначаются для облегчения течения металла, повышения стойкости штампа, обеспечения расположения волокон.
Операция 010 – Фрезерно-центровальная. Данная операция выпол-няется на фрезерно-центровальном станке МР-71. На данной операции за два перехода обрабатываются торцы и сверлятся центровые отверстия. Деталь закрепляется в призмах с упором в торец.
Для первого перехода (фрезерование торцов) используются торцевые фрезы. Марка материала режущей кромки – твердый сплав Т15К6, т.к. данная марка материала наиболее подходит для фрезерования. Фрезерование двух торцов идет одновременно.
Для второго перехода (сверление отверстий) используются комбинированные центровочные сверла. Марка режущей кромки – твердый сплав Т5К10. Комбинированные сверла являются весьма производительным инструментом, т.к. они одновременно сверлят отверстие с обработкой фаски. Обработка двух отверстий осуществляется одновременно. Центровые отверстия позволяют обеспечить принцип постоянства баз для следующих операций.
Операция 015 – Токарная многорезцовая. На станке 1720 имеется два суппорта – продольный (передний) и поперечный (задний). Продольный суппорт имеет продольное (и поперечное) перемещение и служит для про-дольного обтачивания заготовок. Поперечный суппорт имеет только поперечное перемещение и служит для подрезания торцов, прорезания канавок и фасонного обтачивания. Движение суппортов автоматизировано, закончив работу, суппорты возвращаются в исходное положение автоматически. Установка детали осуществляется в центрах с применением поводкового патрона. Рекомендуется использовать плавающий передний центр. Для обработки цилиндрических поверхностей используются токарные проходные прямые резцы; для подрезания торцов используются подрезные резцы. Марка материала режущей кромки – твердый сплав Т5К10, т.к. данная марка материала часто используется при черновом точении. При этой операции обработка осуществляется сразу несколькими инструментами, что в значительной мере способствует сокращению основного технологического времени.
Операция 020 – Токарная многорезцовая. В данной операции схема установки детали, станок и режущий инструмент аналогичны предыдущей операции, но при этой операции происходит обработка других поверхностей.
Операция 025 – Токарная гидрокопировальная. На данной операции используется гидрокопировальный станок 1712. Особенностью данного станка является то, что обработка осуществляется по копиру – точной модели обрабатываемой заготовки. У данного станка есть продольный и поперечный суппорт. С помощью продольного суппорта обрабатываются цилиндрические поверхности и подрезаются торцы, а с помощью поперечного обрабатываются фаски и канавки. Установка детали осуществляется на рифленые центра. Для обработки цилиндрических поверхностей используются токарные проходные прямые резцы; для подрезания торцов используются подрезные резцы; для обработки канавок используются канавочные резцы; для подрезания фасок используются проходные отогнутые резцы. Марка материала режущей кромки – твердый сплав Т5К10. При этой операции обработка также осуществляется сразу несколькими инструментами, что способствует сокращению основного технологического времени.
Операция 030– Зубофрезерная. На данной операции осуществляется нарезание зубьев (шлицев). Установка заготовки осуществляется в центра с применением поводкового патрона. Данная операция осуществляется на зу-бофрезерном станке 53А20. Для данной операции используется червячная модульная фреза. Марка материала фрезы – твердый сплав Т15К6. Данный инструмент работает по методу обкатки, который является более производительным, чем метод копирования.
Операция 035 – Зубофрезерная. Аналогично операции 035
Операция 040– Термическая. Цементацией (науглероживанием) называется химико-термическая обработка, заключающаяся в диффузионном насыщении поверхностного слоя стали углеродом при нагреве в науглероживающей среде (карбюризаторе). Окончательные свойства цементированных изделий приобретают после закалки и низкого отпуска. Назначение цементации и последующей термической обработки – придать поверхностному слою высокую твердость и износостойкость, повысить предел контактной выносливости и предел выносливости при изгибе при сохранении вязкой сердцевины.
Операция 045 – Центрошлифовальная. Данная операция выполняется на центрошлифовальном станке в два установа. Деталь устанавливается в призмах. Сначала обрабатывается одно центровое отверстие, после чего происходит переустановка и обработка второго центрового отверстия. Данная операция применяется для устранения возможного коробления и других дефектов центровых отверстий после термической обработки.
Операция 050 – Шлицешлифовальная. Данная операция выполняется на шлицешлифовальном станке 3В451В-1. Установка детали осуществляется в центра с применением поводкового патрона. Обработка производится шлифовальным кругом с двусторонним коническим профилем. Операция осуществляется за один установ. Данная операция необходима для получения низкого значения шероховатости поверхности.

Операция 055 – Круглошлифовальная. Данная операция выполняется на круглошлифовальном станке 3М150. Установка детали осуществляется на рифленые центра. Данная операция осуществляется за один установ. На данной операции обрабатываются только те поверхности, к которым предъявляются требования к обеспечению низкой шероховатости и высокого квалитета точности. На данной операции обеспечивается допуск на радиальное биение зубчатого венца. В качестве инструмента используется абразивный круг прямого профиля на керамической связке с зернистостью 40.
Марка круга: ПП 350×30×20 37А 40-П С2 5 К5 35мс-1 1кл. А.
Операция 060 – Торцекруглошлифовальная. Данная операция выполняется на торцекруглошлифовальном станке 3Т153Е. Установка детали осуществляется на рифленые центра. Операция осуществляется за один установ. Данная операция необходима для получения низких значений шероховатости поверхности, высокой размерной точности, а также для обеспечения допусков формы и расположения. Допуском на погрешность формы: допуск цилиндричности. Допуски расположения: допуск перпендикулярности и допуск соосности.
Операция 065 – Зубошлифовальная. Данная операция выполняется на зубошлифовальном станке 5А841. Установка детали осуществляется в центра с применением поводкового патрона. Обработка производится шлифовальным кругом с двусторонним коническим профилем. Операция осуществляется за один установ. Данная операция необходима для получения низкого значения шероховатости поверхности.
Операция 070 – Моечная. Производится промывка деталей на моечных машинах.
Операция 075 – Контрольная. Данная операция необходима для кон-троля полученных размеров. Инструмент, применяемый при измерении размеров, зависит от точности измерения (количества знаков после запятой). После измерения всех размеров, следует сравнить их с допусками на размер. Если контролируемые параметры вписываются в допуск, то можно производить дальнейшую обработку детали. Если же нет, то имеет место брак. После обнаружения брака следует установить характер брака: исправимый или не исправимый. Если брак является исправимым, то следует его исправить, после чего продолжать дальнейшую обработку детали. Если же брак неисправимый, то деталь отправляют на переплав. Данная операция проводится после всей механической обработки. После финишных операций для контроля размеров цилиндрических поверхностей следует использовать калибры, рычажные измерительные скобы. Контроль зубчатого венца осуществляется при помощи следующих измерительных инструментов: радиусной головки ОГР-21, нормалемера по ГОСТ 6502-78 и шагомера БВ-5070. Для контроля шероховатости используем эталоны шероховатости.

3. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

3.1. Краткое описание предмета экономического обоснования.

Все технические решения, принимаемые в проекте, должны быть практически целесообразны и экономически обоснованы. Для успешного решения многообразных экономических и социальных задач, стоящих перед страной, необходимым является рост производительности труда и повышения эффективности производства. В настоящее время решение этой задачи становится всё более актуально, это связано прежде всего, с наличием трудовых ресурсов. Необходимо полагаться не на привлечение дополнительной рабочей силы, а на повышение производительности труда, сокращение доли ручного труда и повышение механизации и автоматизации производства. Это становится непременным условием успешного экономического роста.  Целью экономической части проекта является, определение экономической эффективности установки на автобус МАЗ-215 механической коробки передач без разрыва потока мощности.

Проектный вариант – автобус МАЗ-215 с механической коробкой передач без разрыва потока мощности.

Цель экономического обоснования – показать, что предлагаемая в дипломе конструкция, обеспечивающая улучшение ряда технических и эксплутационных характеристик и показателей, экономически целесообразна к применению. Расчет эффективности учитывает сферы применения новой конструкции, производство и эксплуатацию. Новая конструкция коробки передач эффективна и выгодна, как производителю, так потребителю новой продукции.

3.2. Расчет суммы капитальных вложений.

К капитальным вложениям относятся:

• опытно-конструкторская подготовка нового изделия;
• Прочие расходы, связанные с использованием рабочих кабинетов, персональных компьютеров (включая лицензионное программное обеспечение) и иной техники, а так же канцелярские расходы.

Затраты на опытно-конструкторские разработки включают в себя затраты на графические работы, расчеты, создание опытного образца и его испытания.

Затраты на опытно-конструкторские разработки определяются по видам работ, по затратам времени на проектирование (н.ч.) и часовым тарифным ставкам, соответствующим сложности выполняемой работы. Расчеты могут быть сведены в таблицу 3.1 .

Таблица 3.1 – Расчет зарплаты на выполнение проектных работ

Итоговая сумма затрат на опытно-конструкторские разработки должна у читывать прочие расходы на проектирование (материалы, отчисления и т.д.).

К_окр   = ЗП_пр*(1+ k_ЕСН)+ (1+ k_пр.)= 106000*(1+0,33)*(1+1) = 281960 руб.

где:                    ЗП_пр —  зарплата на проектирование, руб.

k_ЕСН  — коэффициент единого социального налога , %     

k_пр — коэффициент,   учитывающий   прочие   расходы   в   связи   с проектированием новой продукции, %.

Периодом окупаемости примем 2 года 

Планируемый объем производства, за срок окупаемости V_пр = 80шт.

К_{в на 1 ед}   = К_окр   / V_пр= 281960/80=3524,5 руб.,  примем  3550 руб.

Таблица 3.2

3.3. Расчет текущих затрат и прогнозирование цены

К текущим затратам, подлежащим расчету, относятся (так как для расчетов экономической эффективности себестоимость определяется в расчете на единицу продукции, перечень текущих  затрат дается по статьям калькуляции):

• сырье и материалы;
• комплектующие и полуфабрикаты, приобретенные со стороны;
• основная зарплата основных производственных рабочих;
• дополнительная зарплата основных производственных рабочих;
• отчисления на социальное страхование;
• расходы на содержание и эксплуатацию оборудования (РСЭО);
• общепроизводственные (цеховые) расходы. Итого: цеховая себестоимость;
• общехозяйственные расходы. Итого производственная себестоимость;
• коммерческие расходы.

Рассчитаем текущие затраты на производство коробки передач в количестве, необходимом для выпуска единицы готового изделия.

Себестоимость рассчитывается по видам затрат, приведенным выше при характеристике текущих затрат. Сырье и материалы, комплектующие и полуфабрикаты, а также основная заработная плата производственных рабочих определяются прямым счетом. Остальные затраты – косвенно, через сумму основной заработной платы производственных рабочих (коммерческие расходы рассчитываются пропорционально производственной себестоимости).

С_нкэ=С_см+С_пф+С_озп+С_дзп+С_вбф+С_рсэо+С_опр+С_охр+С_кр

где:               С_нкэ — себестоимость изготовления нового конструктивного элемента, руб.

Расчет статьи «Сырье и материалы».

Серый чугун СЧ 21-40 (50 кг), стоимость: 25000р/т. Сталь 40Х (11,5 кг), стоимость: 85000р/т. Сталь 12ХНЗА (3 кг), стоимость: 25000 р/т. Ретинакс фк-24а (4 кг), стоимость: 54000 р/т.  Сталь 38хМЮА (21 кг), стоимость: 78000р/т. Сталь 20хН3А (14 кг), стоимость: 43000р/т. Сталь 20х (8 кг), стоимость: 38000р/т. Сталь 38 ХС 1 (5 кг), стоимость: 41000р/т. и так далее…..