Разработка раздаточной коробки с межосевым дифференциалом для автобуса
Разработка раздаточной коробки с межосевым дифференциалом для автобуса полной массой 4,5 тонн с колесной формулой 4х4. Анализ существующих аналогов автомобилей. Схемы раздаточных коробок с блокированным приводом. Выбор параметров зубчатых колес.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 02.07.2011 |
| Размер файла | 887,6 K |
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/
Введение
В настоящее время расширяется сеть автомобильных грузовых и пассажирских транспортных перевозок, осуществляемых как в рамках единой транспортной системы страны, так и в пределах региональных, ведомственных и производственных транспортных структур. Наиболее рациональным решением проблемы повышения эффективности автомобильного транспорта является совершенствование конструкций автомобильного транспорта и созданием специализированного подвижного состава. Как в первом, так и во втором случае стремятся обеспечить максимальное соответствие конструкций автомобилей условиям эксплуатации и требованиям, вытекающим из их конкретного назначения.
Наряду с созданием автобусов неполноприводных, которые в основном используются на дорогах с твердым покрытием (категории I-III, ГОСТ-21624-81), в нашей стране необходимы автобусы полноприводные, для доставки пассажиров по дорогам всех категорий, в труднодоступные, сельские районы. Для повышения проходимости в автомобилях после коробки передач дополнительно устанавливаются раздаточные коробки передач. Раздаточная коробка передает крутящий момент к переднему и заднему ведущим мостам. В раздаточной коробке имеется устройство для включения и выключения переднего моста и дополнительная понижающая передача, позволяющая значительно увеличить крутящий момент на колесах автомобиля. Это необходимо при движении автомобиля в трудных дорожных условиях. Если автомобиль работает без нагрузок и передвигается в основном по дорогам с усовершенствованным покрытием, то передний мост включать нежелательно, т. к. при этом повышается расход топлива и увеличивается износ агрегатов трансмиссии. Устранить перечисленные отрицательные явления можно применением в раздаточной коробке межосевого дифференциала. Для повышении проходимости автомобиля межосевые дифференциалы иногда выполняют с принудительной блокировкой или дифференциалы повышенного трения.
1. Анализ существующих аналогов автомобилей
Таблица 1.1 - Краткая техническая характеристика МАЗ 253
|
Колесная формула |
4х4 |
|
|
Снаряженная масса, кг |
6950 |
|
|
Полная масса, кг |
9900 |
|
|
Двигатель DEUTZ BF4M1013 |
||
|
Мощность двигателя, кВт |
76 |
|
|
Максимальный крутящий момент, Нм |
155 |
|
|
Максимальная скорость, км/ч |
118 |
|
|
Раздаточная коробка |
||
|
Описание |
механическая, 2-х ступенчатая |
Таблица 1.2 - Краткая техническая характеристика УАЗ-2205
|
Колесная формула |
4х4 |
|
|
Снаряженная масса, кг |
1855 |
|
|
Полная масса, кг |
2700 |
|
|
УАЗ-4178 |
||
|
Мощность двигателя, кВт (л.с) |
56 |
|
|
Максимальный крутящий момент, Нм |
160 |
|
|
Максимальная скорость, км/ч |
110 |
|
|
Раздаточная коробка |
||
|
Описание |
механическая, 2-х ступенчатая |
Таблица 1.3 - Краткая техническая характеристика МАЗ 253
|
Колесная формула |
4х4 |
|
|
Снаряженная масса, кг |
2900 |
|
|
Полная масса, кг |
5000 |
|
|
Двигатель OM646DEZZLA |
||
|
Мощность двигателя, кВт |
65 |
|
|
Максимальный крутящий момент, Нм |
220 |
|
|
Максимальная скорость, км/ч |
110 |
|
|
Раздаточная коробка |
||
|
Описание |
механическая, 2-х ступенчатая |
Таблица 1.4 - Краткая техническая характеристика УАЗ-2205
|
Колесная формула |
4х4 |
|
|
Снаряженная масса, кг |
5170 |
|
|
Полная масса, кг |
7010 |
|
|
ЗМЗ-5134 |
||
|
Мощность двигателя, кВт (л.с) |
56 |
|
|
Максимальный крутящий момент, Нм |
120 |
|
|
Максимальная скорость, км/ч |
110 |
|
|
Раздаточная коробка |
||
|
Описание |
механическая, 2-х ступенчатая |
2. Анализ существующих конструкций
Раздаточные коробки служат для передачи и распределения крутящего момента нескольким ведущим мостам многоприводных автомобилей. Обычно раздаточную коробку объединяют в одном механизме с дополнительной коробкой, имеющей, как правило, две передачи. Причем обычно обе ступени понижающие или одна понижающая, а другая прямая.
Раздаточные коробки могут быть выполнены с блокированным и дифференциальным приводами. У первых коробок все выходные валы имеют одинаковую скорость, а крутящий момент распределяется пропорционально сопротивлению ведущих колес и жесткостям приводов. Такой привод с периодическим включением переднего моста используется в раздаточных коробках автомобилей, у которых передний мост выполнен ведущим лишь для повышения проходимости на грунтах с малой несущей способностью. У раздаточных коробок с дифференциальным приводом ведомые валы могут вращаться с разными скоростями, а распределение моментов определяется передаточным числом дифференциала. Такой тип привода позволяет получить повышенную тягу на дорогах с твердым покрытием при использовании всей массы в качестве сцепной.
Рис. 1. Схемы раздаточных коробок с дифференциальным приводом: а-УРАЛ-375; б - КамАЗ-4310; в-Zahnradfabrik «VG-275.380, 800»
Рис. 2. Схемы раздаточных коробок с блокированным приводом: а-ГАЗ-66; б - Aystin Cipsy; в-ЗИЛ-131; г-Татра «138»; д-Henschel; е - Timken; ж-МАЗ-7310 (проходной редуктор)
3. Расчет раздаточной коробки
3.1 Определение передаточных чисел раздаточной коробки передач
Передаточное число низшей ступени определяют из условий преодоления максимального подъема, полного использования сцепной массы и обеспечения минимальной устойчивой скорости движения.
1. По первому условию (преодоление мах подъема):
, где
максимальное дорожное сопротивление,
,
полный вес автомобиля, ;
радиус колеса катящегося без скольжения, ;
максимальный крутящий момент развиваемый двигателем, ;
передаточное число главной передачи, ;
передаточное число первой передачи КП, ;
КПД трансмиссии, .
.
2. По второму условию (использование полного сцепление веса):
, где
коэффициент сцепления, ;
сцепная масса автомобиля, ;
.
3. По третьему условию (движение с минимальной устойчивой скоростью):
минимальная устойчивая частота вращения коленчатого вала
минимальная устойчивая скорость, , ;
.
Если , найденное по первому условию, будет превышать значения, найденные по второму условию, то целесообразно увеличить сцепную массу автомобиля. При невозможности увеличения сцепной массы автомобиля, принимается , найденное по второму условию. При этом автомобиль не сможет преодолеть заданное дорожное сопротивление. Передаточное число, выбранное по первому и второму условию сопоставляется с определенным по третьему. Окончательно принимается по третьему условию, т. к. для полноприводного автомобиля высокой проходимости важным фактором является наиболее полная реализация крутящего момента, что возможно при как можно более низкой скорости движения.
Передаточное число низшей ступени .
Передаточное число высшей передачи в раздаточной коробке, обеспечивающее максимальную кинематическую скорость
, где
число оборотов коленчатого вала при максимальной мощности, ;
максимальная кинематическая скорость, ;
.
3.2 Определение расчетных нагрузок
3.2.1 Нагрузочные режимы
1. По максимальному моменту двигателя:
, где
расчетный момент на волу трансмиссии;
максимальный момент двигателя, ;
суммарное передаточное число до рассчитываемой детали, .
.
2. По максимальному сцеплению ведущих колес с дорогой:
, где
нормальная реакция дороги на колеса соответствующих мостов:
;
максимальный коэффициент сцепления шины с дорогой, .
.
3. По максимальным динамическим нагрузкам:
;
коэффициент динамичности, , для автомобилей высокой проходимости, .
;
.
3.2.2 Определение передаточных чисел
;
;
.
3.2.3 Определение вращающих моментов на валах
;
;
;
;
;
;
3.2.4 Определение сил в зацеплении раздаточной коробки
окружная:
;
радиальная:
;
осевая:
, где
Т - максимальный крутящий момент на колесе, ;
d - диаметр колеса, мм.
1 пара зацепления
;
;
.
2 пара зацепления
;
;
.
3 пара зацепления
;
;
.
4 пара зацепления
;
;
.
3.2.5 Определение сил в зацеплении дифференциала раздаточной коробки
окружная:
;
радиальная:
;
осевая:
, где
Т - максимальный крутящий момент на колесе, ;
- средний радиус начального конуса шестерни, мм.
коробка раздаточный дифференциал автобус
3.3 Выбор параметров зубчатых колес
Главным размерным параметром раздаточной коробки передач является межосевое расстояние.
, где
коэффициент для автобусов и грузовых автомобилей находится в пределах 17…19,5; .
мм.
3.4 Расчет межосевого дифференциала
Межосевой дифференциал выбираем симметричный, т. к. автобус двухосный и необходимо деление крутящего момента на две части. Расчет зубчатых колес дифференциалов имеет некоторые особенности. Большую часть пробега автомобиля зубчатые колеса дифференциала находятся в неподвижном относительно корпуса состоянии или имеют лишь малые перемещения, вызванные различными значениями радиусов колес. Так как отсутствует явно выраженный циклический характер изменения напряжения в зубчатых колесах дифференциала при действии длительных рабочих нагрузок, то расчет их производится только на статическую прочность.
3.4.1 Расчет зубчатых колес межосевого дифференциала на статическую прочность
; кпF=0,0052;
, где
- допускаемые напряжения;
- коэффициент запаса прочности, выбираемый в зависимости от стабильности свойств материала и технологии и ответственности конструкции.
.
Определим модуль зубчатого колеса.
, где
- коэффициент, характеризующий пониженную нагрузочную способность конической пары;
- коэффициент формы зуба;
- коэффициент, учитывающий влияние наклона зуба;
;
;
;
условие выполняется.
3.5 Расчет зубьев на контактную прочность
В основе расчета минимального межосевого расстояния положена зависимость Герца-Беляева, учитывающая наибольшее нормальное напряжение в зоне контакта зубьев шестерни и колеса при сжатии. Полученные таким образом напряжения учитывают кривизны шестерни и колеса, а также и модуль упругости применяемых материалов. Выберем предварительно для изготовления зубчатых колес сталь 18ХГТ.
, где
коэффициент ширины зубчатого венца, ;
учитывает допускаемое напряжение материалов.
Найдем кпн,
;
;
кпн=0,029;
- время работы на соответствующей передаче.
- эквивалентное число циклов нагружения при принятом расчетном моменте;
;
.
;
мм,
- множитель, характеризующий увеличение номинальных напряжений;
Примем мм, после выбора межосевого расстояния, назначается ширина зубчатых венцов, модуль и угол наклона.
Рабочая ширина зубчатых венцов мм.
условие выполняется
; условие выполняется .
3.6 Расчет подшипников раздаточной коробки передач
При расчете подшипников используют те же характеристики нагрузочного режима, что и для зубчатых колес. В общем случае применяется два вида расчета подшипников качения: на долговечность и на статическое нагружения.
Исходные данные:
р=3,33
, где
действительная частота вращения подшипника, подсчитанная по средней скорости движения автомобиля;
передаточное число участка трансмиссии от рассчитываемого вала подшипника до ведущих колес.
; .
, где
эквивалентная частота вращения подшипника;
коэффициент пробега, равный отношению долговечности подшипника при действительном расчетного крутящего момента к его долговечности при действительном нагрузочном режиме, характеризуемом кривой распределения крутящего момента.
;
.
Номинальная долговечность подшипника в млн. оборотов:
, где
С - динамическая грузоподъемность (определяют по каталогу);
р - степенной показатель (для шарикоподшипников р=3, а для роликовых р=3,33);
Р - эквивалентная динамическая нагрузка на подшипник.
;
, где
долговечность подшипника с учетом общего пробега автомобиля S до капитального ремонта;
средняя скорость автомобиля, .
, .
, где
эквивалентное число циклов.
, где
действительное число циклов.
;
.
Найдем эквивалентную нагрузку Рэ:
.
Отсюда определим С:
, подберем подшипник особо легкой серии 7215Н.
4. Обоснование выбора смазочно-охлаждающих жидкостей
Для смазки передачи применена картерная система. Принцип назначения сорта масла следующий: чем выше окружная скорость колеса, тем меньше должна быть вязкость масло и чем выше контактные давления в зацеплении, тем большей вязкостью должно обладать масло. Поэтому требуемую вязкость масла определяют в зависимости от контактного напряжения и окружной скорости колес.
Для нашего случая при , , кинематическая вязкость масла равна сСт; исходя из этого назначаем масло ТАП-15В или ТСп-15К.
Допустимый уровень погружения зубчатых колес в масляную ванну определяется по формуле:
, где
делительный диаметр колеса, мм;
мм.
Заключение
В ходе курсового проектирования была разработана раздаточная работа для автобуса повышенной проходимости малого класса, с колесной формулой 4х4.
В ходе работы был проведен патентный поиск и обзор аналогов. рассчитаны передаточные числа высшей и низшей передачи. Для увеличения проходимости автобуса межосевой дифференциал выполнен с принудительной блокировкой. Зубчатые колеса выполнены прямозубыми, следовательно, отсутствуют осевые силы в зацеплении, т.е. возможно применение более простых конструктивно радиальных подшипников.
Материалы зубчатых колес - легированные конструкционные стали с термической обработкой для обеспечения необходимой прочности. Зубчатые колеса были проверены на контактную выносливость и прочность при изгибе. Валы раздаточной коробки рассчитаны на прочность и жесткость. Также проведены подбор и расчет подшипников.
Данные расчеты показали целесообразность использования раздаточных коробок такой конструкции.
Список литературы
1. Азаматов Р.А. учебное пособие. «Многоступенчатые коробки передач грузовых автомобилей, конструкция и расчет», Н. Челны, КамПИ, 1992. - 91 с.
2. Бочаров К.Р. «Конструкция и расчет колесных машин повышенной проходимости», М.: Машиностроение, 1983. - 299 с.
3. Вишняков Н.Н. «Автомобиль», М.: Машиностроение, 1976. - 296 с.
4. Гришкевич А.И. «Проектирование трансмиссий автомобиля», М.: Машиностроение, 1984. - 272 с.
5. Гришкевич А.И. «Конструкция, конструирование и расчет. Трансмиссия», М.: Высшая школа, 1986. - 208 с.
6. Осепчугов В.В., Фрумкин А.К. «Автомобиль, анализ конструкций, элементы расчета», М.: Машиностроение, 1989. - 304 с.
7. Лукин П.П. «Конструкция и расчет автомобилей», М.: Машиностроение, 1984. - 376 с.
8. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3-х т. - 7-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1992. - 720 с., ил.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Назначение, техническая характеристика, устройство и работа раздаточной коробки КамАз 4310. Разборка или сборка ремонтируемого агрегата. Выбор способа очистки ремонтируемого узла и детали. Разборка технологической документации на дефектовку и сортировку.
курсовая работа [2,4 M], добавлен 24.04.2014Служебное назначение и технология изготовления первичного вала раздаточной коробки, классификация его поверхностей по функциональному назначению. Особенности расчета операционных припусков, размеров и режимов резания детали расчетно-аналитическим методом.
курсовая работа [654,6 K], добавлен 26.12.2010Проектирование участка химико-термической обработки зубчатых колёс коробки передач с раздаточной коробкой. Выбор марки стали и разработка технологического процесса термообработки. Выбор печи для цементации и непосредственной закалки. Расчет оборудования.
курсовая работа [710,0 K], добавлен 08.06.2010Техническая характеристика токарно-винторезного станка. Обоснование числа ступней скоростей. Выбор структуры привода. Построение картины чисел оборотов. Расчет модулей зубчатых колес. Описание конструкции коробки скоростей. Разработка систем смазки.
курсовая работа [2,9 M], добавлен 27.06.2015Расчет режимов резания. Кинематический расчет коробки. Построение графика чисел оборотов. Определение числа зубьев зубчатых колес. Определение действительных значений чисел оборотов. Требуемая мощность электродвигателя. Выбор модуля зубчатых зацеплений.
курсовая работа [733,4 K], добавлен 23.09.2014Определение мощности коробки подач, частоты вращения валов и модулей зубчатых колес. Проведение расчета вала на усталость. Выбор системы смазки и смазочного материала деталей станка. Подбор электромагнитных муфт, подшипников качения, шпоночных соединений.
курсовая работа [391,5 K], добавлен 22.09.2010Теоретический расчет и выбор посадок для гладких цилиндрических соединений коробки скоростей, подшипников скольжения. Расчет посадок с натягом. Выбор комплексов контроля параметров зубчатого колеса. Расчет размерной цепи методом полной взаимозаменяемости.
курсовая работа [267,2 K], добавлен 23.06.2014Знакомство с особенностями проектирования технологических процессов восстановление деталей автомобиля. Анализ вала привода переднего моста раздаточной коробки ЗИЛ-131, причины возникновения дефектов детали. Способы определения припусков на обработку.
курсовая работа [496,2 K], добавлен 07.05.2015Изучение классификации и требований, предъявляемых к коробкам передач. Кинематический и энергетический расчет коробки передач. Определение параметров зацепления зубчатой передачи. Разработка мероприятий по техническому обслуживанию и технике безопасности.
курсовая работа [2,3 M], добавлен 18.12.2015Разработка единичного технологического процесса механической обработки детали "Вал". Последовательность сборки коробки скоростей. Обоснование выбора станков, назначение припусков на обработку. Расчет режимов резания, норм времени и загрузки оборудования.
курсовая работа [555,3 K], добавлен 24.01.2015
