Конструирование и расчет автомобиля

Конструирование и расчет автомобиля

Определение параметров коробки передач, расчёт синхронизаторов и зубчатых колёс на прочность. Расчёт привода сцепления, карданного вала, крестовины, вилки и подшипников карданного шарнира. Расчет гипоидной главной передачи, дифференциала и полуосей.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«КУЗБАССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ Т.Ф. ГОРБАЧЕВА»

ФИЛИАЛ КузГТУ в г. НОВОКУЗНЕЦКЕ

Кафедра эксплуатации автомобилей

Курсовой проект по курсу: “Автомобили»

Выполнил: студент гр. МА-081

Руководитель: Стенин Д.В.

1. Расчёт сцепления

2. Расчёт привода сцепления

3. Расчёт коробки передач

3.1 Определение основных параметров коробки передач

3.2 Расчёт зубчатых колёс коробки передач на прочность

3.3 Расчёт синхронизаторов

4. Расчёт карданной передачи

4.1 Расчёт карданного вала

4.2 Расчёт крестовины карданного шарнира

4.3 Расчет вилки карданного шарнира

4.4 Расчет подшипников карданного шарнира

5. Расчёт главных передач

5.1 Расчет гипоидной главной передачи

6. Расчёт дифференциала

Список используемой литературы

1. Расчёт сцепления

Статический момент трения сцепления определяют по формуле

— коэффициент запаса сцепления.

Значение коэффициента запаса сцепления выбирается по таблице 2.1

Таблица 1.1- Коэффициент запаса сцепления.

Средний радиус дисков определяют по формуле:

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

Меmax- максимальный крутящий момент двигателя, кгсм;

Коэффициент выбирается в зависимости от вида транспортного средства:

При этом внутренний радиус фрикционных накладок:

Диаметры фрикционных накладок:

В соответствии с ГОСТ принимаем D=215мм, d=150мм.

Нажимное усилие пружин рассчитывают по формуле:

Нажимное усилие диафрагменной пружины определяют по формуле

— толщина диафрагменной пружины, 0,002 м;

— коэффициент Пуассона, 0,3 м/м.

De- наружный диаметр сплошного кольца диафрагменной пружины, 0,215 м.

Рис 1. Расчетная схема диафрагменной пружины.

Коэффициенты определяют по формуле

где Da- внутренний диаметр сплошного кольца диафрагменной пружины, м.

Так как в расчетах можно принять наружный диаметр сплошного кольца диафрагменной пружины равным наружному диаметру дисков сцепления, то из рекомендуемого соотношения 5 можно найти наружный диаметр сплошного кольца.

где Dc- средний диаметр сплошного кольца диафрагменной пружины, м.

Средний диаметр сплошного кольца диафрагменной пружины можно приближенно вычислить по формуле

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

Di- внутренний диаметр лепестков диафрагменной пружины, м.

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

Высоту сплошного кольца диафрагменной пружины можно найти, задаваясь значением из рекомендованного соотношения 4:

Отношение высоты сплошного кольца диафрагменной пружины к ее толщине определяет нелинейность пружины. При на характеристике пружины имеется большая область с постоянной осевой силой; при возможно «выворачивание» пружины.

Давление на фрикционные накладки рассчитывают по формуле:

F- площадь поверхности одной стороны фрикционной накладки, мм2.

Удельную работу буксования сцепления рассчитывают по формуле:

Lб- работа буксования, Дж;

Работу буксования определяют по формуле:

где Ja- момент инерции приведенного к коленчатому валу двигателя маховика, заменяющего поступательно движущуюся массу автомобиля, кгм2;

М- момент сопротивления движению автомобиля, приведенный к коленчатому валу двигателя, Нм;

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

Jм- момент инерции маховика двигателя, кгм2;

Jв- момент инерции условного маховика, приведенного к ведущему валу коробки передач, кгм2;

Момент инерции условного маховика, приведенного к ведущему валу коробки передач, рассчитывают по формуле:

i1- передаточное число первой ступени коробки передач.

Угловая скорость коленчатого вала двигателя для автомобилей с бензиновым двигателем определяют по формуле:

Угловая скорость коленчатого вала двигателя определяют по формуле:

Момент сопротивления движению автомобиля, приведенный к коленчатому валу двигателя, рассчитывают при допущении о равенстве радиусов качения всех колес автомобиля по формуле

Допустимая удельная работа буксования:

Нагрев ведущего диска при одном трогании с места рассчитывают по формуле:

— доля теплоты, поглощаемая диском;

Mд- масса нажимного диска, кг;

Сд- удельная теплоемкость стали, 481,5 Дж/кгград;

Доля теплоты, поглощаемая диском:

Радиальные размеры дисков выбираются, исходя из размеров фрикционных накладок. Толщина дисков предварительно принимается в зависимости от наружного диаметра накладок и затем уточняется по результатам теплового расчета сцепления:

Рис. 2 Схема гидравлического привода сцепления.

Удобство управления сцеплением обеспечивается правильным выбором передаточного числа привода, чтобы иметь:

1.Оптимальную величину перемещения педали, не более:

2.Максимальную величину усилия на педали, не более:

Усилие на педали определяют по формуле

Полный ход педали сцепления при гидроприводе рассчитывают по формуле:

Рис. 3. Принципиальная кинетическая схема четырёхступенчатой коробки передач.

3.1 Определение основных параметров коробки передач

Межосевое расстояние можно определить по формуле:

Устанавливаем значения нормального модуля зубчатых колёс коробок передач:

Нормальный модуль определяется по формуле:

Значения нормального модуля зубчатых колес коробки передач выбираем из таблицы 3.1

Тип транспортного средства

Легковые автомобили особо малого и малого класса

Легковые автомобили среднего класса и грузовые малой грузоподъемности

Грузовые автомобили средней грузоподъемности

Грузовые автомобили большой грузоподъемности

Первая передача в коробках передач грузовых автомобилей большой грузоподъемности при малом числе зубьев шестерни (Z=12)

Принимаем mн = 2,75 мм;

Рабочую ширину венцов зубчатых колес коробки передач можно определить из соотношения:

b = 7·2,75 = 19мм = 0,019 м.

Угол наклона спирали зуба:

Передаточное число приводаiп= 1,6 … 2,5;

Передаточное число зубчатой пары:

Iпары = i2/ iпр= 1,52/1,6= 0,95;

Число зубьев зубчатого колеса на ведомом валу:

Iпары1 = 1,89/ 1,6 = 1,18;

Iпары2 = 1,52/ 1,6 = 0,95;

Iпары3 = 1,22/ 1,6 = 0,76;

Iпары4 = 0,98/ 1,6 = 0,6;

Iпары5 = 0,78/ 1,6 = 0,48;

Iпары6 = 0,63/ 1,6 = 0,39;

Необходимо проверить межосевое расстояние по числу зубьев:

Определение диаметров начальных окружностей:

d1 = mн*Z1 = 2,75·22 = 60,5мм;

d2 = 159,5мм;d6 = 140,25 мм;d10 = 112,75 мм;

d3 =71,5 мм;d7 = 96,25 мм;d11 = 118,25 мм;

d4 = 151,25 мм;d8 = 126,5 мм;d12 = 101,75 мм;

d5 = 82,5 мм;d9 = 107,25 мм;

3.2 Расчёт зубчатых колёс коробки передач на прочность

Окружное усилие рассчитывают по формуле:

iк1=1; iк2=iпр; iк3=iпр·i1; iк4=iпр; iк5=iпр·i2; iк6=iпр;

iк7= iпр·i3; iк8= iпр; iк9= iпр·i4; iк10= iпр; iк11= iпр·i5; iк12= iпр;

Последующие расчёты сведены в таблицу 5.1

Коэффициент формы зуба приближенно определяют по формуле:

Последующие расчёты сведены в таблицу 5.1

Напряжения изгиба рассчитываются по формуле:

Контактные напряжения определяют по формуле:

Последующие расчёты сведены в таблицу 5.1

Допустимые значения напряжения сжатия 1500-2000 МПа;

Допустимые значения изгиба зубьев 350-400 МПа;

Рис. 4. Расчетная схема инерционного конусного синхронизатора.

Удельную работу буксования рассчитывают по формуле:

Работу буксования определяют по формуле:

Суммарный приведенный момент инерции можно определить по формуле:

Jпром- момент инерции промежуточного вала, кг·м2;

Момент инерции диска (шестерни, вала):

Диаметр ведущего вала коробки передач определяют:

Из рекомендуемого отношения диаметра ведущего вала к его длине, можно найти длину вала:

lвщ = dвщ/0,16 = 162,5 мм;

Jвщ = 1,02·0,0152=0,0007 кг·м2;

Jквщ = M·R2=3,38·0,0722=0,017, кг·м2;

М=7700·3,14·0,0722·0,027 = 3,38, кг;

Диаметр промежуточного вала:

dпром = 0,45·0,1048=0,047, м;

М = 7700·0,28·3,14·0,02352=3.74 кг;

; lпром = 0,047/0,17=0,28, м;

Jпром = 3,74·0,02352 = 0,0021 кг·м2;

Jкпром = J2+J4+ J6+ J8+ J10+ J12, кг·м2;

Jквд = J1+ J3+ J5+ J7+ J9+ J11, кг·м2;

Расчётная угловая скорость коленчатого вала двигателя при переключении передач:

где n угловая скорость коленчатого вала двигателя при максимальной мощности.

Площадь поверхности трения синхронизатора определяют по формуле:

bc- ширина кольца трения по образующей конуса, м.

— половина угла при вершине конуса, град. Принимаем 12;

— коэффициент трения. Принимаем: 0,1;

Осевую силу определяют по формуле:

сцепление карданный зубчатый колесо

Ширину кольца трения по образующей конуса определяют по формуле:

где РN- допустимое давление на поверхность конуса, Па.

Принимаем: РN= 1,5 МПа;

Площадь поверхности трения синхронизатора определяют по формуле:

bc- ширина кольца трения по образующей конуса, м.

4. Расчёт карданной передачи

Максимальную частоту вращения карданного вала, соответствующую максимальной скорости автомобиля, рассчитывают по формуле:

nN частота вращения коленчатого вала двигателя при максимальной мощности, об/мин;

Расчетный крутящий момент на карданном валу определяют по формуле:

i1 передаточное число первой ступени коробки передач.

Критическую частоту вращения карданного вала определяют по формуле:

Из таблицы 4.1 находим:

Dв=88 мм;dв=82 мм;Lв=141см;

Момент сопротивления сечения кручению,

Полярный момент инерции сечения, см4

Расчетный крутящий момент на карданном валу, при напряжении кручения, Н·м

Допустимая длина карданного вала, при максимальной частоте вращения, см

Источник

Конструирование и расчет автомобиля

Определение работы буксования и удельной работы. Определение параметров диафрагменной пружины, момента трения, геометрических размеров синхронизатора. Расчет блокирующего элемента. Передаточные числа коробки передач. Расчет скорости вращения полуоси.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Южно-Уральский государственный университет»

(национальный исследовательский университет)

«Конструирование и расчет автомобиля»

студент группы АТ-431

1. РАСЧЕТ СЦЕПЛЕНИЯ

— Определение размеров фрикционных накладок;

— Определение габаритов диафрагменной пружины.

1.1 Исходные данные

Автомобиль-прототип: Kia Spectra

Максимальный крутящий момент: Memax=130 Нм;

Частота вращения коленчатого вала при Memax : nM=3400 мин-1;

Масса автомобиля (с полезной нагрузкой): ma=1600 кг;

Масса ведомого диска: mД=3 кг;

Теплоёмкость ведомого диска: c=0.48 кДж/кгК;

Радиус качения колеса: RК=0.255 м;

Коэффициент запаса: в=1.7;

КПД трансмиссии: з=0.92;

Передаточное отношение первой передачи: i1=3.64;

Коэффициент трения: µ=0.3;

Число пар трения: z=2;

Доля теплоты, расходующейся на нагрев детали: г=0.5;

Коэффициент, учитывающий вращающиеся массы: д=1.05;

Коэффициент для расчёта момента сопротивления: ш=0.015;

Рисунок 1 Расчётная схема привода сцепления

1.2 Определение размеров фрикционных накладок

Подберём внешний и внутренний диаметры фрикционной накладки с учётом условия D?0.393м и величины крутящего момента Memax=130 Нм:

1.3 Определение нажимного усилия

1.4 Определение работы буксования и удельной работы

щe=275.76 рад/c ; Ja=0.47 кгм2 ; MШ=3.62 Нм ; L=18.38 кДж ;

1.5 Нагрев сцепления

1.6 Определение параметров диафрагменной пружины

По величине нажимного усилия PН в соответствии с ГОСТ 3057-90 выберем пружину, обеспечивающую необходимую зависимость Pпр=f(f).

а=60,5мм, b=80мм, с=60мм,

Нпр=9мм, Н=4,4мм, h=2,2мм, n=18

Рисунок 2 Параметры диафрагменной пружины

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 3 График зависимости перемещения от усилия на пружине

В ходе расчета были определены размеры фрикционных накладок, а также определены габариты диафрагменной пружины. Контролируемые параметры (нажимное усилие, нагрев сцепления) удовлетворяют допустимым значениям.

2. РАСЧЕТ СИНХРОНИЗАТОРА

— Определение геометрических размеров синхронизатора;

— Расчет блокирующего элемента.

2.1 Исходные данные

U1=3,7; U2=2,16; U3=1,41; U4=1,05; U5=0,8; Uз=3,4; Uг=4,1;

Массы шестерен: m1=0,2313 кг

Радиус шестерен: r1=0,032 м

Параметры диска сцепления: Rд=0,1 м; mд=3 кг;

Обороты двигателя: n=3400 об/мин;

Время синхронизации: t=0,9 с;

Коэффициент трения (сталь-бронза): µ=0.06;

Коэффициент трения (сталь-сталь): м=0,15;

КПД привода переключения: зприв=0,99;

Рисунок 4 Схема динамической системы синхронизатора:

2.2 Определение момента трения

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

2.3 Определение геометрических размеров синхронизатора

Момент трения, создаваемый на корпусных поверхностях, может

быть выражен через нормальную силу Pn на конусах синхронизации:

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

Выразим средний радиус конуса:

iпр- передаточное отношение привода, iпр=5;

Удельное давление определяется по формуле:

bcx ширина синхронизатора (длинна образующей конуса),

2.4 Расчет блокирующего элемента

Чтобы не произошло преждевременного включения передачи, достаточно обеспечить неравенство:

В ходе расчета были определены геометрические размеры синхронизатора и произведен расчет блокирующего элемента. Значения контролируемых параметров лежат в установленных пределах. Все необходимые условия выполняются.

3. РАСЧЕТ ГИДРОТРАНСФОРМАТОРА

Рисунок 5 Гидротрансформатор

— плотность рабочей жикости;

-коэффициент моментов ведущего и ведомого валов;

буксование трение передача полуось

4. СИНТЕЗ ПЛАНЕТАРНОЙ КОРОБКИ ПЕРЕДАЧ С ДВУМЯ СТЕПЕНЯМИ СВОБОДЫ

Источник

Конструирование и расчет автомобилей

Расчёт тягово-динамических параметров автомобиля. Построение его внешней скоростной, тяговой и динамической характеристики, лучевой диаграммы и графика силового баланса. Назначение, виды, расчёт и техническое обслуживание при эксплуатации сцепления.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовой проект по дисциплине «Конструирование и расчет автомобилей» является творческой работой, целью которой служит приобретение навыков использования знаний, полученных как в самом курсе, так и в ряде профилирующих дисциплин, на которых базируется этот курс. Получение навыков аналитического определения показателей эксплуатационных свойств и конструктивных параметров автомобиля, закрепление навыков четкого изложения и защиты результатов самостоятельной работы как в рукописных формах, так и при публичном выступлении.

1. Расчёт тягово-динамических параметров автомобиля

1.1 Выбор основных параметров автомобиля

В ходе выполнения курсового проекта выбирается и рассчитывается ряд параметров проектируемого автотранспортного средства и составляется таблица 1.1 основных параметров автомобиля ЗИЛ-130-76.

Таблица 1.1 Основные параметры автомобиля ЗИЛ-130-76

Источник

Конструирование и расчет автомобиля

Определение тягово-скоростных свойств автомобиля, построение его мощностного баланса. Расчет деталей, передающих момент с маховика на нажимной диск и пружин демпфера крутильных колебаний. Угловые скорости коленчатого вала при максимальной мощности.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Таблица 1. Исходные данные для проекта

Тип двигателя (дизель, карбюратор)

Макс. скор. Движения автомобиля

Полный вес автомобиля (гружен.)

База одиночного трансп. Средства

Макс. Мощность двигателя

Угловая скор.коленчатого вала при макс. Мощности двигателя Ne mzx

Радиус качения колеса

Постоянная для определения д

Постоянные коэффициенты в Формуле Лейдермана

Удельный расход топлива при

Передаточное число главнойпередачи (расчетное значение)

Передаточное число раздаточной коробки

Количество передач в коробке передач

Передаточные числа коробки передач (по прототипу)

Угловые скорости коленчатого вала взятые для расчета характеристик двигателя и автомобиля

где f коэффициент сопротивления качению (в данном случае он равен коэффициенту сопротивления качению f_Vmax);

2. Определение тягово-скоростных свойств автомобиля

2.1 Определение тягово-скоростных свойств автомобиля

Первой строим внешнюю характеристику мощности двигателя, в зависимости от угловой скорости коленчатого вала по формуле Лейдермана:

Источник

Конструирование и расчет агрегатов и систем автомобиля

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

ВОСТОЧНО-КАЗАХСТАНСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Факультет машиностроения и транспорта

к курсовому проекту по дисциплине «Автомобили».

Конструирование и расчет агрегатов и систем автомобиля.

Выполнил студент группы___________

1. Тяговый расчет автомобиля………………………………………………….4

2. Расчет эксплуатационных свойств автомобиля…………………………….9

3. Расчет основных параметров агрегатов трансмиссии, подвески и механизмов, обеспечивающих безопасность движения автомобиля………. 15

4. Расчет рулевого редуктора червячного типа………………………………19

5. Список используемой литературы…………………………………………24

Коли-чество мест для пас­сажиров,

Коэффи-циент использо-вания массы, К_п.

Макси­мальная скорость движения автомобиля,

Коэффициенты сопротив­ления дороги

1. Тяговый расчет автомобиля.

1.2 Определение полного веса автомобиля.

Полный вес автомобиля определяется по следующей формуле:

Массу снаряженного автомобиля определяют по следующей формуле:

Автобусы и легковые автомобили

1.3 Распределение веса по мостам автомобиля.

Выбор шин осуществляем по наиболее нагруженному колесу. Для этого определяют нагрузку на колеса при полностью груженом автомобиле по следующей формуле

По формуле определяем нагрузку на одно колесо перед­него моста и на одно колесо заднего моста и выбираем из них наи­более нагруженное.

Пользуясь таблицами приложения краткого автомобильного справочника НИИАТ по нагрузке на колесо подбираем шину. Выбор шин заключается в выборе радиуса колеса, рисунка протектора и максимальной допустимой нагрузки.

допустимая нагрузка-930, кг

радиус колеса статический, r_ст=0,505, м.

1.4 Выбор двигателя автомобиля

1.4.1 Мощность двигателя, необходимая для движении автомоби­ля в заданных дорожных условиях с заданной скоростью

1.4.2 Максимальная мощность двигателя

1.4.3 Скоростная характеристика двигателя

Скоростная характеристика двигателя представляет собой зави­симость эффективной мощности N_е и эффективного момента М_е от угловой скорости коленчатого вала.

1.4.4 Эффективная мощность

1.4.5 Эффективный момент.

Эффективный момент двигателя определяют по следующей формуле

1.5 Определение параметров трансмиссии

1.5.1 Передаточное число главной передачи

Передаточное число главной передачи U₀ определяют из условия обеспечения движения автомобиля с максимальной скоростью при максимальной угловой скорости коленчатого вала ютах, которую определяют по скоростной характеристике.

1.5.2 Передаточные числа коробки передач

1.5.2.1 Передаточное число первой (низшей) передачи коробки передач

Передаточное число первой передачи определяем из условия возможности преодоления автомобилем максимального сопротивле­ния дороги

Определенное по формуле передаточное число первой передачи коробки передач проверяем по возможности реализации его по условиям сцепления колес с дорогой по следующей формуле

Если U_к1>U_к1(?), то передаточное число первой передачи при­нимаем по второму условию, но при этом в состав трансмиссии необходимо включать раздаточ­ную коробку.

Методика определения передаточных чисел раздаточной короб­ки приведена ниже.

1.5.2.2 Передаточные числа промежуточных передач

В общем случае передаточные числа коробок передач промежу­точных передач определяем по формуле

1.5.3 Передаточные числа трансмиссии

Передаточные числа трансмиссии для автомобилей без разда­точных коробок определяем по формуле

где n- количество передач.

Из формулы видно, что количество передач трансмис­сии равно количеству передач коробки передач.

2. Расчет эксплуатационных свойств автомобиля

2.2 Динамическая характеристика

Динамическую характеристику строят для автомобиля с полной нагрузкой. С изменением веса автомобиля динамический фактор ме­няется и его можно определить по формуле

Скорость движения автомобиля определяем по следующей формуле

2.3 Номограмма нагрузок

Чтобы не пересчитывать при каждом изменении веса (нагрузки) величину динамического фактора D, динамическую характеристику дополняют номограммой нагрузок, которую строят следующим образом. Ось абсцисс динамической характери­стики продолжают влево и на ней откладывают отрезок произволь­ной длины. На этом отрезке наносят шкалу нагрузки Н в процентах. Через нулевую точку шкалы нагрузок проводят прямую, параллель­ную оси D_a, и на ней наносят шкалу динамического фактора для по­рожнего автомобиля D₀. Масштаб для шкалы D₀ определяем по формуле

Равнозначные деления шкал D₀ и D_a (например 0,05; 0,1 и т.д.) соединяют прямыми линиями.

Наклонные линии на номограмме нагрузок обычно проводят через «круглые» значения динамического фактора.

2.4 Ускорение при разгоне

Ускорение во время разгона автомобиля определяют для случая движения на всех передачах трансмиссии по следующей формуле

— коэффициент сопротивления дороги при максимальной скоро­сти

— ускорение свободного падения, м/с 2 ;

?_вр— коэффициент учета вращающихся масс.

Источник