Проектирование легкового автомобиля полной массой 1500 кг с подробной разработкой шестиступенчатой коробки передач - Дипломный проект

Содержание

Введение

1 Техническое задание

1.1 Технические требования

1.1.1 Основные параметры и размеры автомобиля

1.1.2 Требования по живучести и стойкости к внешним воздействиям

1.1.3 Требования по надежности

1.1.4 Требования по эргономике, обитаемости и технической эстетике

1.1.5 Требования по удобству технического обслуживания,

ремонта и хранения

1.1.6 Требования по эвакопригодности и эвакоспособности

1.1.7 Требования по безопасности

1.1.8 Требования по транспортированию и хранению

1.2 Конструктивные требования

1.2.1 Общие требования

1.2.2 Требования к двигателю и системам двигателя

1.2.3 Требования к трансмиссии и ходовой части

1.2.3.1 Общие требования к трансмиссии и ходовой части

1.2.3.2 Требования к подвеске

1.2.3.Требования к кузову

1.2.4 Требования к электрооборудованию

1.2.5 Требования к тормозной системе

2 Анализ и выбор конструкции разрабатываемого агрегата

2.1 Краткая история развития узла

2.2 Основные требования, предъявляемые к узлу

2.3 Классические варианты рассматриваемого узла

2.4 Патентные исследования рассматриваемой конструкции

2.5 Анализ рассмотренных вариантов конструкции

2.6 Коробка передач с двухпоточным сцеплением

3 Расчет тягово-скоростных и топливно-экономических характеристик автомобиля

3.1. Расчет тягово-скоростных характеристик автомобиля

3.1.1 Исходные данные

3.1.2 Предварительный выбор шин

3.1.3 Оценка коэффициента полезного действия трансмиссии прототипа

3.1.4 Определение максимальной мощности двигателя

3.1.4.1 Определение максимальной мощности двигателя по максимальной скорости

3.1.4.2. Определение максимальной мощности двигателя по максимальному динамическому фактору

3.1.5 Построение внешней скоростной характеристики двигателя

3.1.6 Определение передаточного числа главной передачи

3.1.7 Определение первой передачи

3.1.8 Определение передаточных чисел коробки передач

3.1.9 Расчет и построение динамической характеристики двигателя

3.1.10 Мощностной баланс автомобиля

3.1.11 Расчет ускорения автомобиля

3.1.12 Расчет времени и пути разгона до заданной скорости

3.1.13 Выбор передаточного числа и динамический расчет

3.2 Оценка топливной экономичности

4 Расчет коробки передач

4.1 Определение основных параметров коробки передач

4.2 Расчет зубьев

4.2.1 Определение суммарного числа зубьев зубчатой пары

4.2.2 Проверочный расчет

4.3 Расчет валов

4.3.1 Расчет быстроходного вала

4.3.1.1 Проектный расчет

4.3.1.2 Материал вала-шестерни

4.3.1.3 Эскиз и расчетная схема вала

4.3.1.4 Проверочный расчет

4.3.1.5 Расчет вала на сопротивление пластическим деформациям

4.3.1.6 Расчет вала на сопротивление на сопротивление усталости

5 Технологическая часть

5.1 Выбор заготовки

5.2 Выбор методов обработки шестерни первой передачи

5.3 Маршрутный технологический процесс механической обработки

шестерни первой передачи

6. Безопасность жизнедеятельности

6.1 Анализ опасных и вредных факторов технологического процесса изготовления крышки подшипника

6.2. Разработка мероприятий по обеспечению безопасных и безвредных условий труда на рабочем месте

6.3 Расчет освещения механического цеха

7 Экономика и организация производства

7.1 Оценка уровня качества проектируемого моста

7.2 Расчет годового экономического эффекта, от внедрения

новой конструкции заднего моста

7.2.1 Расчет капитальных затрат

7.2.1.1 Стоимость зданий и сооружений

7.2.1.2 Стоимость оборудования

7.2.1.3 Стоимость инструмента и технологической оснастки

7.2.1.4 Затраты на НИОКР

7.2.1.5 Оборотные средства

7.2.2 Расчет себестоимости единицы продукции

7.2.2.1 Затраты на сырье, материалы и покупные изделия

7.2.2.2 Затраты топлива и энергии на технологические цели

7.2.2.3 Основная заработная плата рабочих

7.2.2.4 Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования

7.2.2.5 Цеховые и общезаводские расходы

Заключение

Литература

Приложения

Введение

Современное автомобилестроение является ведущей отраслью машиностроения промышленно развитых стран, влияющей на процессы экономического и социального развития общества. Оно дает импульс развитию других отраслей, стимулирует занятость населения как в производстве автомобильной техники и ее компонентов, так и в обслуживании автомобильного транспорта.

Основными направлениями развития отечественного автомобилестроения, принятыми в указе президента РФ № 135 "О дополнительных мерах по привлечению инвестиций для развития отечественной автомобильной промышленности" от 05.02.1998г., постановлении правительства РФ №286 "Об основных направлениях развития автомобильной промышленности России на период до 2005 г." от 15.03.1999 г. и проекте "Концепция развития автомобильной промышленности России на период до 2010 г." от 21.03.2002 г., является обеспечение конкурентной привлекательности новых автомобилей, повышения их технического уровня, качества изготовления, технологии и организации производства.

Технический уровень автомобиля в целом определяется надежностью, стабильностью и качеством исполнения всех его узлов, агрегатов, отдельных деталей, компонентов, а также и качеством сборки.

Одним из основных элементов автомобиля является коробка передач (КП). КП является агрегатом трансмиссии, преобразующим крутящий момент двигателя по величине и направлению и позволяющим водителю выбирать рациональные режимы разгона и установившегося движения транспортного средства в различных дорожных условиях.

1.1.2 Требования по живучести и стойкости

к внешним воздействиям

Автомобиль должен быть рассчитан на эксплуатацию в следующих условиях:

в интервале рабочих температур от минус 45˚С до плюс 50˚С, нижнее предельное значение температуры минус 50 ˚С (не более 6 часов в сутки);

при относительной влажности воздуха до 98 %, при температуре до плюс 25˚С;

при запыленности воздуха до 1,0 г/м3;

при скорости ветра до 20 м/с;

при интенсивности осадков до 180 мм/час;

при атмосферном пониженном давлении 433 мм. рт. ст. (на высоте 4000 м над уровнем моря) при соответствующем снижении тяговодинамических качеств, с возможностью преодоления отдельных перевалов высотой до 4650 м (давление 425 мм. рт. ст.).

1.1.3 Требования по надежности

1. Автомобиль при эксплуатации в смешанных дорожных условиях (при распределении общего пробега по видам дорог согласно ОСТ 37.001.47288) должен обладать следующими показателями надежности (для 1ой категории условий эксплуатации):

средняя наработка на конструктивно-производственный отказ по ГОСТ 27.00289 в пределах гарантийного пробега – не менее 15 000 км;

средний ресурс до капитального ремонта – не менее 220 000 км;

гарантийный срок эксплуатации – не менее 1 года без ограничения пробега;

средний срок сохраняемости – не менее 12 лет при соблюдении правил хранения и проведения регламентных работ.

2. Ресурс основных агрегатов и узлов автомобилей (кузова, двигателя, коробки передач, раздаточной коробки, ведущих мостов, рулевого управления) должен быть не менее ресурса автомобилей до капитального ремонта. Ресурс кузова – до списания.

1.1.4 Требования по эргономике, обитаемости и технической эстетике

1. Кузов и основные параметры рабочего места водителя (внутреннее пространство, расположение и пределы регулировок сиденья, основных органов управления, рабочая поза водителя) должны соответствовать требованиям ОСТ 37.001.41386. По согласованию с заказчиком допускается изменение отдельных параметров рабочего места водителя для выполнения специальных требований.

2. Спинки передних сидений должны откидываться назад с целью образования двух мест для отдыха.

1.1.5 Требования по удобству технического обслуживания, ремонта и хранения

1. Конструкция автомобиля должна обеспечивать удобство и простоту выполнения работ по техническому обслуживанию (ТО), ремонту и хранению.

2. Число видов ТО при использовании автомобиля должно быть не более четырех:

ежедневное техническое обслуживание (ЕТО), включающее также и контрольные осмотры перед выходом из парка и в пути;

техническое обслуживание 1 (ТО-1) – периодическое техническое обслуживание с периодичностью 4000 км;

техническое обслуживание 2 (ТО-2) – периодическое техническое обслуживание с периодичностью 16000 км;

сезонное техническое обслуживание (СО).

3. Допускается назначение разового технического обслуживания после обкатки автомобиля.

4. Разовая оперативная трудоемкость ЕТО (без учета трудозатрат на уборочномоечные работы) – не более 0,2 чел∙ч.

5. Удельная суммарная оперативная трудоемкость за цикл периодического ТО – не более 0,8 (чел∙ч)/(1000 км).

6. Резьбовые пробки заливных (контрольных) и сливных отверстий (горловин) одного агрегата должны быть выполнены под один типоразмер ключа. Резьбовые пробки всех агрегатов автомобилей не более чем под два типоразмера ключей.

7. Горловины топливных баков должны быть оборудованы устройством, обеспечивающим заправку бака вручную из канистры или ведра.

1.1.6 Требования по эвакопригодности и эвакоспособности

1. Автомобиль должен быть приспособлен к эвакуации специальными эвакуационными тягачами.

2. Автомобиль должен быть оборудован задним буксирным прибором и двумя передними крюками.

3. Конструкция автомобиля должна обеспечивать возможность его:

вытаскивания при застревании;

эвакуация полупогрузкой на специальном устройстве эвакотягача, путем вывешивания передней или задней части машины в пределах углов съезда и въезда;

пуска двигателя с буксира;

буксировка с неработающим двигателем, с ограничением скорости и углов спуска, по остаточной эффективности тормозов, при буксировке на мягкой сцепке;

буксировка с работающим двигателем, с обеспечением нормального температурного режима его работы.

4. Тяговые возможности автомобиля должны обеспечивать возможность использования его в качестве тягача для буксировки однотипных по классу машин. Данное требование не распространяется на экстремальные ситуации (полное бездорожье, предельная глубина брода, высота над уровнем моря, подъем 30˚ и т.д.). Использование автомобиля допускается кратковременно, не более 30 с. Допускается кратковременная буксировка однотипных по классу машин с выбором безопасной скорости, безопасного рельефа маршрута буксировки, определяемого возможностью торможения.

5. Продолжительность выполнения по подготовке и сцепке автомобиля с тягачом для буксировки не должна превышать 0,2 ч на горизонтальном участке.

6. На автомобиле должно быть размещено и закреплено запасное колесо. Конструкция колес должна обеспечивать возможность замены поврежденного колеса на запасное, а также монтаж и демонтаж шин в полевых условиях, силами одного человека, с использованием инструмента, входящего в комплект автомобиля, и обеспечить полную безопасность личного состава при проведении этих работ.

1.1.7 Требования по безопасности

1. Безопасность эксплуатации автомобиля должна соответствовать требованиям нормативно-технической документации, действующей на момент разработки автомобиля. Данные требования не распространяются на нормативы безопасности, которые не могут быть выполнены из-за специальных требований заказчика.

2. Предельная скорость движения автомобиля, при которой не происходит его занос и (или) опрокидывание при входе в поворот радиусом 25 м на горизонтальной ровной дороге с коэффициентом сцепления более 0,5, должна быть не менее 45 км/ч.

3. Конструкция автомобиля с жестким верхом должна обеспечивать сохранение жизненного пространства для членов экипажа при нагружении крыши равномерно распределенной массой.

1.1.8 Требования по транспортированию и хранению

1. Автомобили должны транспортироваться железнодорожным, водным или воздушным транспортом. Допускается транспортирование автомобилей своим ходом. При перевозке автомобилей водным или воздушным транспортом их крепление надо производить по судовой схеме или схеме перевозки воздушным транспортом. Требуются приспособления, исключающие повреждения деталей и окраски автомобиля.

2. Погрузка и выгрузка автомобилей должна производиться краном с помощью специальных захватов.

3. Автомобиль при длительном хранении (более 45 дней) должен подвергнуться консервации (содержание технически исправного автомобиля в состоянии, обеспечивающем его длительное хранение).

1.2 Конструктивные требования

1.2.1 Общие требования

1. На автомобиле должно быть обеспечено размещение, крепление и подключения следующего дополнительного оборудования:

− документация на автомобиль;

− комплект водительского инструмента;

− комплект ЗиП

− медицинская аптечка

− огнетушитель

− знак аварийной остановки.

2. Автомобиль должен быть снабжен эксплуатационной документацией в соответствии с требованиями действующих нормативно-технических документов.

1.2.2 Требования к двигателю и системам двигателя

1. Двигатель не должен терять работоспособность при наклонах автомобиля в продольной и поперечной плоскостях на углы 85°и 25° соответственно.

2. Система питания должна быть оборудована не менее чем двумя топливными баками с системой, не допускающей вытекания топлива при предельно допустимых кренах и деформациях.

3. Расположение конструкции сливных устройств (пробок) топливных баков должны обеспечивать полноту слива топлива из баков, свободный доступ и удобство сбора топлива в емкости (канистры).

1.2.3 Требования к трансмиссии и ходовой части

1.2.3.1 Общие требования к трансмиссии и ходовой части

1. Коробка передач (КП) должна быть шестиступенчатой с синхронизаторами на всех передачах в прямом направлении.

2. Автомобиль должен быть оснащен подвеской:

− передняя – на двух пружинах с одинаковым или разным шагом витков со стабилизатором поперечной устойчивости и гидравлическим амортизатором телескопического типа двухстороннего действия;

− задняя – на двух пружинах с одинаковым или разным шагом витков и гидравлическим амортизатором телескопического типа двухстороннего действия.

4. Подвеска силового агрегата (двигатель, КП) – трехточечная.

1.2.3.2 Требования к подвеске

К подвеске автомобиля предъявляются следующие требования:

1. обеспечение плавности хода;

2. обеспечение движения по неровным дорогам без ударов в ограничитель;

3. ограничение поперечного крена автомобиля;

4. кинематическое согласование перемещений управляемых колес, исключающее их колебания относительно шкворней (оси поворота);

5. обеспечение затухания колебаний кузова и колес;

6. постоянство колеи, углов наклона колес, постоянство углов наклона шкворней;

7. надежная передача от колес к кузову продольных и поперечных сил;

8. снижение массы неподрессоренных частей

9. общие требования:

- обеспечение минимальных размеров и массы;

- простота устройства и обслуживания;

- технологичность;

- надежность и ремонтопригодность;

- низкий уровень шума.

1.2.3.Требования к кузову.

1. Кузов оборудован системой вентиляции и отопления, омывателями ветрового стекла, двумя наружными зеркалами заднего вида. Кузов имеет вибро и шумоизоляцию.

2. Стекло ветрового окна – гнутое, безопасное, трехслойное. Задние и боковые – закаленные.

3. Кабина оборудована двумя регулируемыми сидениями.

1.2.4 Требования к электрооборудованию

1. Изделия электрооборудования должны соответствовать следующим стандартам:

ГОСТом 3940 – 80; ГОСТом 6964 – 72; ГОСТом 10984 – 74; ГОСТом 969 – 91 и другой нормативно технической документации действующей на момент разработки автомобиля.

2. На автомобиль устанавливаются изделия электрооборудования серийного производства, применяемые на автомобилях российского автомобилестроения.

3. Мощность генераторной установки устанавливаемой на автомобиль должна обеспечивать положительный баланс электроэнергии.

4. На автомобиле должен быть установлен выключатель «массы», управляемый с рабочего места водителя, штепсельный разъем (розетка) переносной лампы, для подключения к бортовой сети.

5. Радиопомехи, создаваемые автомобилем, не должны превышать величин, установленных Правилами №10 ЕЭК ООН и ГОСТом 61318.12 – 99.

6. Номенклатура, цвет и расположение внешних световых приборов по ГОСТу 8769 – 75.

7. Жгуты приборов должны обеспечивать быстрое разъединение электрических цепей и исключать ошибки при их сборке.

1.2.5 Требования к тормозной системе

1. Тормозная система автомобиля должна соответствовать требованиям регламентируемых ГОСТом 22895 – 77 и Правилами №13 ЕЭК ООН.

2. Рабочая тормозная система разделена на передние и задние тормозные механизмы.

3. Привод тормозных механизмов – ножной, гидравлический, двухконтурный.

4. Усилитель тормозной системы – вакуумный, действующий на главный цилиндр.

Вывод

Данным техническим и конструктивным требованиям наиболее полно удовлетворяет автомобиль ВАЗ2110, который можно рассматривать в качестве ближайшего прототипа.