Улучшение тягово-сцепных свойств автомобиля Газ-3307 с конструктивной разработкой механизма блокировки дифференциала заднего моста

Состав чертежей

1. Анализ хозяйственной деятельности (формат А1)
2. Генеральный план территории (формат А1)
3. Планировка производственного корпуса (формат А1)
4. Обзор конструкций структурных схем главных передач и обзор конструкций возможных структурных схем их блокировок дифференциалов (формат А1)
5. Структурная схема трансмиссии проектируемого автомобиля (формат А1)
6. Чертеж общего вида модернизируемого автомобиля (формат А1)
7. Сборочный чертеж главной передачи (формат А1)
8. Сборочный чертеж рабочего цилиндра (формат А1)
9. Рабочие чертежи деталей конструкции (корпус, пружина, поршень, толкатель поршня) (формат А1)
10. Операционно-технологическая карта ТО-1 ведущего моста автомобиля (формат А1)
11. Технико-экономические показатели (формат А1)

Описание

Предложена и разработана схема и конструкция механизма блокировки дифференциала заднего моста автомобиля категории N2. Это значительно увеличит проходимость и безопасность автомобиля данной категории. Расчёты показали, что все элементы конструкции выдерживают приложенные нагрузки.
В разделе технического обслуживания разработана карта ТО заднего моста автомобиля категории N2, подобрано оборудование.
Так же рассмотрен вопрос по безопасности жизнедеятельности и охраны окружающей среды.
В конце дипломного проекта представлен раздел расчёта технико-экономических показателей. В данном разделе подсчитана стоимость изготовления нашей разработки, а так же годовая экономия, годовой экономический эффект и срок её окупаемости.

В дипломной работе было сделано следующее:

1. Произведён анализ хозяйственной деятельности ЗАО «Уралшахтоосушения», в результате: на предприятии имеются автомобили ГАЗ-3307. В связи с вышесказанным, цель проекта следующая – модернизировать трансмиссию применительно к автомобилю категории N2 (ГАЗ-3307) (путём разработки блокируемого дифференциала), а так же разработать технологию технического обслуживания и ремонта;
2. Произведён расчёт автотранспортного предприятия, на основании которого был разработан производственный корпус;
3. Проанализированы существующие конструкции трансмиссий транспортных средств (главных передач), и выбрано направление дальнейшей модернизации; Поскольку дифференциал является неотъемлемой частью трансмиссии автомобиля, возникла необходимость в оценке различных типов трансмиссий современных транспортных средств. На основании анализа была выбрана механическая трансмиссия, дифференциал которой имеет гидромеханический привод.
   На основании рассмотренных моделей был осуществлен выбор из предлагаемых типов существующих конструктивных решений при разработке дифференциалов и выбрано направление разработки;
4. Модернизирована трансмиссия автомобиля ГАЗ-3307 (путём разработки блокируемого межколёсного дифференциала); В начале конструкторской реализации намеченной разработки, была предложена структурная схема трансмиссии с проектируемым дифференциалом включающая в себя следующие составляющие, которые позволят расширить тягово-сцепные возможности автомобиля в тяжелых дорожных условиях. На основании анализа конструкций структурных схем главных передач и дифференциалов с блокированием, была выбрана схема проектирования, базирующаяся на конструкции управляемого водителем дифференциала способного эффективно адаптироваться к изменяющимся дорожным условиям. Остановились на конструкции дифференциала с гидромеханической блокировкой.
5. Произведены прочностные расчёты основных деталей проектируемого механизма блокировки дифференциала заднего моста; Разрабатываемая конструкция представляет собой совокупность сборочных единиц размещенных в стандартном корпусе дифференциала, что обеспечивает относительно небольшие вложения в модернизацию, вследствие минимальных изменений в основной конструкции. Особенностью проектируемого дифференциала является возможность автоматического блокирования полуосей путем направления потоков рабочей жидкости в рабочий цилиндр.
6. Разработана операционно-технологическая карта ТО-1 ведущего моста автомобиля категории N2; Технологическое сопровождение проекта предусматривалось в операционно — технологической карте ТО-1 ведущего моста базового автомобиля, включающей в себя 7 операций. Суммарная трудоемкость операций равна 0,73 чел. ∙ ч.
7. Разработаны мероприятия БЖД;
8. Разработаны мероприятия по охране окружающей среды;
9. Произведён расчёт технико-экономических показателей, как по проекту в целом, так и по конструкторской разработке.
   Дополнительные капитальные вложения по конструкторской разработке составляют 1534,92 руб., годовая экономия по конструкторской разработке составит 5268,80 руб., срок окупаемости по проекту 0,30 года.

Доклад (защитное слово дипломной работы):

Целью представляемой Вашему вниманию работы является разработка современного блокируемого дифференциала для улучшения тягово-сцепных качеств автомобиля и расширения возможностей его эксплуатации, а также технологии его технического обслуживания и текущего ремонта.
Необходимость таких мероприятий вызвана насущной потребностью совершенствования современных транспортных средств, работающих на предприятиях малого и среднего бизнеса в качестве грузового автомобиля. Это может быть достигнуто путем конструктивного дополнения к базовой машине элементов, позволяющих улучшить ее показатели. За базовый автомобиль нами выбран ГАЗ-3307.
ЗАО «Уралшахтоосушение» располагается по адресу: гПермь Героев Хасана 45а.
ЗАО«Уралшахтоосушение» осуществляет в установленном законодательством Российской Федерации порядке следующие основные виды деятельности:
1) перевозки грузов, в том числе в междугородном сообщении;
2) транспортно-экспедиционное обслуживание юридических и физических лиц;
3) техническое обслуживание и ремонт подвижного состава, в том числе принадлежащих юридическим и физическим лицам;
Автомобили эксплуатируются по третьей категории условий эксплуатации, климатические условия работы автотранспортного предприятия соответствуют умеренному климату.

Лист №1 – Анализ хозяйственной деятельности. Анализ деятельности предприятия показывает следующее: среднесписочное количество автомобилей неуклонно снижается; численность рабочих уменьшается незначительно; стоимость основных фондов неуклонно растёт; коэффициент использования пробега практически не меняется и составляет в среднем по годам 0,48; коэффициент использования парка растёт по годам незначительно; коэффициент технической готовности находится на должном уровне.
Хотя проблемы на предприятии конечно же имеются, но предприятие работает с положительной рентабельностью.

Лист №2 – Генеральный план На следующем листе предоставлен генеральный план рассматриваемого предприятия с расстановкой производственных корпусов и иных помещений.

Лист №3 – Производственный корпус Далее предоставляем производственный корпус с отображением помещений и их площадей.

Лист №4 — Обзор конструкций структурных схем главных передач и обзор конструкций возможных структурных схем их блокировок дифференциалов. Поскольку дифференциал является неотъемлемой частью трансмиссии автомобиля, возникла необходимость в оценке различных типов трансмиссий современных транспортных средств. (Лист №4). На основании анализа нами была выбрана механическая трансмиссия, дифференциал которой имеет гидромеханический привод.
На основании рассмотренных моделей нами был осуществлен выбор из предлагаемых типов существующих конструктивных решений при разработке дифференциалов и выбрано направление разработки; (Лист №4) (Рассказать о листе).

Лист №5 — Структурная схема трансмиссии проектируемого автомобиля В начале конструкторской реализации намеченной разработки, нами была предложена структурная схема трансмиссии с проектируемым дифференциалом включающая в себя следующие составляющие, которые позволят расширить тягово-сцепные возможности автомобиля в тяжелых дорожных условиях.
На основании анализа конструкций структурных схем главных передач и дифференциалов с блокированием, (Лист №4) нами была выбрана схема проектирования, базирующаяся на конструкции управляемого водителем дифференциала способного эффективно адаптироваться к изменяющимся дорожным условиям. Мы остановились на конструкции дифференциала с гидромеханической блокировкой. Предлагаемая нами структурная схема (Лист №5) дает представление об элементах обеспечивающих ее эффективную работу.

Лист №6 – Автомобиль ГАЗ-3307 (Общий вид) Для оценки возможности использования главной передачи базового автомобиля с целью сохранения его кинематических показателей нами в качестве базовых для проектирования использованы основные размеры главной передачи серийного автомобиля. Проектируемая конструкция привязана к автомобилю ГАЗ -3307, который в настоящее время наиболее приемлем для использования в предприятиях малого и среднего бизнеса. Лист №6 (Рассказать о листе).

Лист №7, 8 – Главная передача, Цилиндр Разрабатываемая нами конструкция представляет собой совокупность сборочных единиц размещенных в стандартном корпусе дифференциала, что обеспечивает относительно небольшие вложения в модернизацию, вследствие минимальных изменений в основной конструкции. (Лист №7). (Показать основные элементы). Особенностью проектируемого нами дифференциала является возможность автоматического блокирования полуосей путем направления потоков рабочей жидкости в рабочий цилиндр. Сборочный чертёж последнего представлен на листе №8.

Лист №9 – рабочие чертежи деталей Основные сборочные единицы проектируемого оборудования рассчитывались. Расчет приведен в пояснительной записке. (Лист №9) Деталировка. Просто показать.

Лист №10 — Операционно-технологическая карта Технологическое сопровождение проекта предусматривалось в операционно — технологической карте ТО-1 ведущего моста базового автомобиля, включающей в себя 7 операций (Лист №10). Суммарная трудоемкость операций равна 0,73 чел. ∙ ч.

Лист №11 – Технико-экономические показатели Технико-экономические показатели говорят о следующем: капитальные вложения по проекту в целом – 259205 руб., годовая экономия составляет – 27091 руб., срок окупаемости – 3,95 года; по конструкторской разработке капитальные вложения – 1535 руб., годовая экономия составляет – 5269 руб., срок окупаемости – 0,30 года.
Кроме вышесказанного в дипломном проекте достаточно подробно рассмотрены вопросы безопасности жизнедеятельности и экологической безопасности, которые приведены в разделах ПЗ.

Отрывок из дипломной работы:

3.1 Направление дальнейшей модернизации трансмиссии автомобиля категории N2

Существующая трансмиссия модельного автомобиля категории N2 – механическая ступенчатая. Структурную схему существующей трансмиссии можно представить в виде рисунка 3.1.
Рисунок 3.1 – Структурная схема существующей трансмиссии автомобиля категории N2: 1 – двигатель внутреннего сгорания; 2 – сцепление; 3 – коробка переменных передач; 4 – карданная передача; 5 – ведущий мост; 6 – главная передача; 7 – дифференциал; 8 – полуоси заднего моста

Направлений модернизации трансмиссии автомобиля много:

1. установка автоматической КПП;
2. установка гидравлического сцепления;
3. установка блокируемого межколёсного дифференциала;
4. изменение привода включения сцепления;
5. изменение привода включения КПП;
6. разработка полноприводной схемы трансмиссии;
7. установка гидромеханической КПП;
8. модернизация карданной передачи;
9. установка другого типа межколёсного дифференциала и т.д.

3.2 Выбор модельного автомобиля категории N2 для дальнейшей модернизации трансмиссии
Для дальнейшей модернизации принимаем модельный автомобиль категории N2: ГАЗ-3307.
Автомобиль ГАЗ-3307 Выпускаются Горьковским автозаводом с 1990 г. Кузов – деревянная платформа с тремя откидными бортами — боковыми и задним. На ГАЗ-3307 предусмотрена установка на продольных бортах навесных поперечных скамеек, надставных бортов, дуг и тента. Кабина – двухместная, расположена за двигателем, на ГАЗ-3307 по сравнению с ГАЗ-53-12 кабина имеет увеличенные размеры, улучшенные обзорность, термошумоизоляцию. Сиденье водителя – подрессорное, регулируется по весу водителя, длине, наклону подушки и спинки [3].
Техническая характеристика автомобиля категории N2:

1. Тип автомобиля – двухосный грузовой автомобиль с приводом на заднюю ось;
2. Грузоподъёмность – 4500,0 кг;
3. Полная масса автомобиля – 7850,0 кг;
4. Двигатель – 4-тактный, карбюраторный, бензиновый;
5. Номинальная мощность двигателя – 120,0 л.с.;
6. Сцепление – однодисковое, сухое;
7. КПП – трёхвальная, 4-х ступенчатая;
8. Главная передача – коническая, гипоидного типа, передаточное число 6,17;
9. Дифференциал – конический, шестерёнчатый;
10. Габаритные размеры автомобиля – 6430х2500х2320 мм;
11. Колея передних колёс – 1630,0 мм;
12. Колея задних колёс – 1690,0 мм
13. Дорожный просвет автомобиля – 265,0 мм.

3.4 Разработка структурной схемы проектируемой главной передачи
В данном случае структурную схема разрабатываемой трансмиссии представим в виде рисунка 3.5.
Разработанная схема достаточно проста и практична и подразумевает использование гидравлического привода включения блокировки. При перемещении рычага на себя перемается поршень основного цилиндра 16, тормозная жидкость давит на поршень рабочего цилиндра 13 и перемещает вилку 12, которая, в свою очередь перемещает муфту зубчатую 10. Муфта жёстко через зубчатые и шлицевые передачи соединяет корпус дифференциала с одной из полуосей, тем самым блокируя работу дифференциала. Отключение производится в обратном порядке. Для контроля включения блокировки имеется сигнальная лампа 19. Данная схема достаточно проста и практична, дёшева в обслуживании и изготовлении.

3.5 Прочностные расчёты разрабатываемой конструкции

3.5.1 Расчёт главной передачи

Выполним расчёт главной передачи представленной на рисунке 3.5.
Определение диаметра внешней делительной окружности колеса:
где диаметр внешней делительной окружности колеса, мм;
коэффициент нагрузки = 1,5;
крутящийся момент на колесе, = 600,0 Н ∙ м [3, 6];
допускаемое напряжение на контактную прочность, = 1000,0 МПа [5];
коэффициент понижения контактной прочности
конической передачи, = 0,85 [5].
Назначим 315,0 мм.
Назначим число зубьев шестерен:
Определим числа зубьев колеса?
Определим торцевой модуль:
Назначим 3,50 мм [5].
Уточним диаметр делительной окружности колеса:
Определим фактическое передаточное число:
Определим внешнее конусное расстояние:
Определим ширины колёс и углов наклона образующих делительных конусов:
где коэффициент ширины, .
Определим усилий в зацеплении.
Окружное усилие на шестерне и колесе:
где окружное усилие, кН;
крутящий момент на шестерне, = 100,0 Нм;
делительный диаметр шестерни, = 52,50 мм;
коэффициент ширины .
Осевое усилие на шестерне:
Радиальное усилие на шестерне:
Осевое усилие на колесе:
Радиальное усилие на колесе:
Проверка прочности зубьев на изгиб:
где коэффициенты формы зуба, соответствующие эквивалентному числу зубьев ,
Проверочный расчёт ведём по колесу:
где коэффициент концентрации нагрузки при изгибе.
коэффициент динамической нагрузки.
Для его определения нужно определить окружную скоростьколеса , м/с;
Назначаем 8 степень точности и по степени точности с понижением на 1. , = 1,1 [7],
Проверяем зубья колёс на контактную прочность:
МПа – условие выполняется.
3.5.2 Расчёт дифференциала

Окружная сила, действующая на один сателлит [8, 9]:
где — радиус приложения окружной силы, = 0,028 м;
— число сателлитов, = 4.
Напряжение изгиба в зубьях полуосевых шестерён и сателлитов:
МПа < 500 МПа. (3.32)
Условие выполняется.

Операционно-технологическая карта ТО-1 заднего моста автомобиля категории N2

Для обеспечения выполнения установленного перечня (объема) работ ТО на данном посту при нормативной затрате рабочего времени и расчетной продолжительности простоя автомобиля на посту используются операционно-технологические карты. Они составляются на основании перечня операции ТО, трудоемкостей отдельных операций для конкретной модели автомобиля согласно второй части, которая является приложением, «Положения о техническом обслуживании и ремонте подвижного состава автомобильного транспорта» 12.
Технологический процесс технического обслуживания представляет собой совокупность операций по соответствующим воздействиям, которые выполняются в определенной последовательности с помощью различного инструмента, приспособлений и других средств механизации с соблюдением технических требований (технических условий).
Технологический процесс технического обслуживания оформляется в виде операционно-технологической или постовой технологической карты.
Операционно-технологическая карта отражает последовательность операций технического обслуживания или отдельных видов работ по этим воздействиям по агрегату, системе автомобиля.
Постовая технологическая карта отражает последовательность операций технического обслуживания по агрегатам, системам, которые выполняются на одном из постов технического обслуживания.
В соответствии с требованиями операционно-технологическая и постовая технологическая карты выполняются по форме 1,1а, 2 и 2а МУ-200 РСФСР-12-0139-81 [13, 14].
Любая технологическая карта является руководящей инструкцией для каждого исполнителя, кроме того, служит документом для технического контроля выполнения технического обслуживания.
Технологические карты составляются на:

1. определенный вид работ технического обслуживания;
2. специализированный пост зоны технического обслуживания (постовая карта);
3. специализированное переходящее звено рабочих при методе универсальных постов;
4. операцию технического обслуживания;
5. операции, выполняемые одним или несколькими рабочими (карта на рабочее место).

В процессе эксплуатации автомобиля происходит изнашивание элементов привода колес, изменяются величины зазоров и натягов. В результате снижаются: управляемость, устойчивость, безопасность движения и надежность автомобиля в целом. Для своевременного обнаружения неисправностей и восстановления работоспособности привода колес автомобиля, необходимо регулярно производить работы по техническому обслуживанию и ремонту.
На листе графического материала представлена операционно-технологическая карта ТО заднего моста автомобиля категории N2.
Проводим ТО-1 заднего моста автомобиля категории N2.
Операции следующие (таблица):

1. Установить автомобиль на пост;
2. Проверить отсутствие посторонних стуков и шумов в заднем мосту;
3. Проверить состояние ступиц колес и главной передачи на наличие подтеканий;
4. Проверить состояние ступиц колес и главной передачи на наличие механических повреждений;
5. Проверить работу муфты включения блокировки дифференциала;
6. Отрегулировать ступичные подшипники;
7. Убрать автомобиль с поста.

В целях экономии времени на техническое обслуживание и текущий ремонт автомобилей, целесообразно использовать подъемник.
Для проверки состояния заднего моста загоняем автомобиль категории N2 на подъёмник. Проверяем шумы и стуки в ступицах передних колес, проверяем состояние приводов колес на наличие подтеканий и механических повреждений. Убираем автомобиль с поста. Для этого опускаем подъёмник и выгоняем автомобиль [13].

Расчёт технико-экономических показателей при изготовлении механизма блокировки дифференциала заднего моста

Затраты на изготовление механизма блокировки межколёсного дифференциала заднего моста определяем по формуле:

C_кон = C_к.д + C_о.д + C_п.д + C_сб.н + C_о.н,

где C_к.д — стоимость изготовления корпусных деталей, руб.;

      C_о.д — затраты на изготовление оригинальных деталей, руб.;

      C_п.д — цена покупных деталей, изделий, агрегатов, руб.;

       C_о.н — общепроизводственные накладные расходы на изготовление конструкции, руб.

Стоимость изготовления корпусных деталей рассчитывается по формуле:

C_к.д = Q_к ∙ С_к,

где Q_к — масса материала, израсходованного на изготовление корпусных деталей, кг;

     С_к — средняя стоимость 1 кг готовых деталей, руб./кг.

В данной разработке отсутствуют корпусные детали, так как модернизируем редуктор заднего моста автомобиля, поэтому: C_к.д = 0 руб.

Затраты на изготовление оригинальных деталей определяем по формуле:

C_о.д = C_прн + C_м,

где C_пр1.н – заработная плата производственных рабочих, занятых на изготовление оригинальных деталей, с учетом дополнительной зарплаты и отчислений, руб.;

        C_м1 – стоимость материала заготовок для изготовления оригинальных деталей, руб.

К оригинальным вновь изготавливаемым деталям можно отнести: корпус муфты (сталь 45); крышка муфты (сталь 40Х); поршень (АЛ2); манжеты (резина); фрикционы (полипропилен); шарики (сталь 40Х); нажимные диски (сталь 40Х).

Таблица 7.3 – Средняя трудоёмкость на изготовление отдельных деталей

Наименование детали	Средняя трудоёмкость, чел.-ч.
Корпус муфты (сталь 45)	2,25
Крышка муфты (сталь 40Х)	0,75
Поршень (АЛ2)	0,50
Манжеты (резина)	0,35
Фрикционы (полипропилен)	3,50
Шарики (сталь 40Х)	2,0
Итого:	9,35

 

Заработную плату рассчитываем по формуле:

С_пр = t ∙ С_ч ∙ к_t

где t – средняя трудоемкость на изготовление оригинальных деталей,

           чел.∙ч);

  С_ч – часовая ставка рабочих, отчисляемая по среднему разряду,

           руб./ч;

   к_t – коэффициент, учитывающий доплаты к основной зарплате,

           к_t = 1,025…1,030.

Из формулы (5.4) получим:

С_пр = 9,35 ∙ 48,28 ∙ 1,03 = 464,96 руб.

Определяем дополнительную заработную плату по формуле:

C_д = ((5…12) ∙ С_пр)/100,

Подставив числовые значения в формулу (6.5), получим:

C_д = 10,0 ∙ 464,96/100 = 46,50 руб.

Начисления на заработную плату определяем по формуле:

C_ВФ = (30,0 ∙ (С_пр + С_д)) / 100,

Подставив числовые значения в формулу (5.6), получим:

C_ВФ = (30,0 ∙ (464,96 + 46,50)) / 100 = 153,44 руб.;

C_пр = 464,96 + 46,50 + 153,44 = 664,90 руб. и так далее