Розрахунок коробки передач легкового автомобіля

Міністерство освіти та науки України

Одеський національний

політехнічний університет

Кафедра автомобільного транспорту

Курсовая работа

з дисципліни "Теорія автомобіля" на тему:

"Розрахунок коробки передач легкового автомобіля"

Одеса 2009 р.

Зміст

Вступ

1. Початкові дані

2. Визначення передавальних чисел КП

3. Розрахунок геометричних параметрів зубчастих передач

4. Вибір матеріалів зубчастих коліс

5. Розрахунок на контактну витривалість

6. Розрахунок на контактну міцність

7. Розрахунок на витривалість при згинанні

8. Розрахунок на міцність при згинанні максимальним навантаженням

9. Розрахунок валів на міцність та жорсткість

10. Розрахунок підшипників

11. Розрахунок синхронізаторів

12. Розробка картера

Список літератури

Вступ

На даний час, автомобільний транспорт України оснащується сучасними конструкціями рухомого складу, які відповідають вимогам народного господарства.

Перед автомобільною промисловістю, поставлено завдання, зумовити збільшення та покращення структури виробництва автомобілів, найбільш повно відповідаючих вимогам народного господарства та економії паливно-енергетичних ресурсів.

Головні завдання транспорту - своєчасне, якісне та повне забезпечення вимог народного господарства та населення в перевезенні, підвищення економічної ефективності праці.

На автомобільному транспорті, необхідно підвищити ефективність використання автотранспортних засобів, і в першу чергу, в наслідок застосування причепів та напівпричепів, зменшення непродуктивних простоїв, порожніх пробігів автомобілів та нераціональних перевезень, зумовити переважний розвиток автомобільного транспорту загального використання, покращити структуру транспортного парку.

Виконуючи заходи, з підвищення безпеки руху та зменшенню шкідливого впливу транспорту на зовнішнє середовище, з одночасним зменшенням транспортних розходів на перевезення вантажів та пасажирів, вітчизняна автомобільна промисловість випустила нові моделі автомобілів, з більш високими та кращими показниками.

Вирішення поставлених задач, у великій мірі залежить від підготовки та кваліфікації інженерних кадрів, автомобільного транспорту.

Професія інженера, потребує не тільки глибокого розуміння конструкції автомобілів, але й вмінь самостійно оцінити новий механізм чи систему, а також новий автомобіль в цілому.

1. Початкові дані

Варіант № 22

Автомобіль: ВАЗ 2108

Коефіцієнт сумарного дорожнього опору: ш_max = 0,29

Розрахунок I та III передач

Технічні характеристики автомобіля:

Тип кузову: седан

Кількість місць: 5

Об'єм багажника: 430 л

Споряджена маса: 1153 кг

Повна маса: 1495 кг

Довжина: 4467 мм

Ширина: 1700 мм

Висота: 1425 мм

Кліренс: 160 мм

Колісна база: 2570 мм

Колія: 1464 мм

Радіус кочення колеса: 0,27 м

Розподіл маси у завантаженому стані, %: 52/48

Маса на ведучу вісь: 867 кг

Двигун: бензиновий, з розподільним впорском

Кількість та розташування циліндрів: 4, у ряд

Робочий об'єм: 1600 см³

Діаметр циліндра / хід поршня: 80,0 / 74 мм

Ступінь стиску: 10,0:1

Кількість клапанів: 16 шт

Макс. потужність: 68 кВт при 5600 об/хв

Макс. крутний момент: 137 Нм при 3700 об/хв

Коробка швидкостей: механічна, 5 ступінчата

Передатні числа: І 3,64 ІІ 1,95 ІІІ 1,36 ІV 0,94 V 0,78 ГП 3,70

Привід: на передні колеса

ККД_тр = 0,9

Передня підвіска: полузалежна, пружинна, зі стабілізатором

Задня підвіска: полузалежна, пружинна, зі стабілізатором

Передні гальма: дискові, вентильовані

Задні гальма: барабанні

Шини: 185/65 R14

Максимальна швидкість: 50 м/с

Час розгону 0-100 км/г: 11,5 с

2. Визначення передавальних чисел КП

Передавальне число головної передачі, визначається із необхідності забезпечення максимальної швидкості руху:

Передавальне число першої ступені КП, визначається із необхідності подолання максимального дорожнього опору:

Передавальне число першої ступені КП, за умови виключення буксування ведучих коліс:

де - коефіцієнт розподілення реакцій

- коефіцієнт зчеплення

Передавальні числа проміжних ступеней:

Передавальне число пари постійного зчеплення:

де - поточне значення передачі

3. Розрахунок геометричних параметрів зубчастих передач

Попереднє значення міжосьової відстані:

мм

Модуль зубчастих коліс з прямим зубом:

мм

Модуль зубчастих коліс з косим зубом:

мм

Ділильний кут нахилу зуба:

Кут профілю нормального початкового контура:

І передача:

Сумарне число зуб'їв:

шт

Число зуб'їв шестерні:

шт.

Число зуб'їв колеса:

шт.

Дійсне передавальне число:

Дійсна ділильна міжосоьва відстань:

мм

Аналогічно для інших передач.

ІІ передача:

шт шт

ІІІ передача:

шт шт

ІV передача:

шт шт

V передача:

шт шт

Коефіцієнти зміщення:

Робоча ширина зубчатого вінця:

мм

І передача:

Ділильний діаметр:

мм

Діаметр впадин:

мм

Висота ділильної головки зуб'їв:

мм

Діаметр вершин зуб'їв:

мм

Основний діаметр:

мм

Початковий діаметр:

мм

Кут профілю в торцевому перерізі:

Аналогічно для інших передач.

ІІ передача:

мм мм мм мм мм мм

ІІІ передача:

мм мм мм мм мм мм

ІV передача:

мм мм мм мм мм мм

V передача:

мм мм мм мм мм мм

4. Вибір матеріалів зубчастих коліс

Матеріал зубчатих коліс: сталь 40ХГТ

Цементація активної поверхні зуба на глибину 0,9 мм

Твердість поверхні: 65HRC

5. Розрахунок на контактну витривалість

І передача:

Розрахункове напруження:

МПа

Коефіцієнт, який враховує форму спряжених поверхонь:

Основний кут нахилу зуба:

Кут зачеплення в торцевому перетині:

Коефіцієнт, який враховує механічні властивості матеріалу:

МПа

Коефіцієнт, який враховує сумарну довжину контактних ліній:

Питома розрахункова окружна сила:

Н/мм

Початкова розрахункова окружна сила:

кН

Коефіцієнт, який враховує розподіл навантаження поміж зуб'ями:

Коефіцієнт, який враховує динамічне навантаження, виникаюче в зачепленні:

Питома окружна динамічна сила:

Н/мм

Коефіцієнт, який враховує точність виготовлення:

Окружна швидкість:

м/с

Коефіцієнт, який враховує вплив виду зубчастої передачі і модифікацію профілю головок зуб'їв:

Коефіцієнт, який враховує вплив різниці кроків зачеплення зуб'їв шестерні і колеса:

Коефіцієнт, який враховує колову швидкість шестерні:

Коефіцієнт, який враховує вплив мастила на шестерні:

Коефіцієнт довговічності:

Показник нахилу лівої гілки кривої втомленості:

Базове число циклів зміни напруження:

Еквівалентне число циклів зміни напружень:

Загальний час руху на всіх передачах:

км

Міжремонтний пробіг:

км

Середня швидкість:

км/год

Границя контактної витривалості поверхні зуб'їв:

 МПа

Границя контактної витривалості:

МПа

Питома тягова сила:

Н/м

Еквівалентний час роботи:

км

Аналогічно для інших передач.

ІІІ передача:

МПа

Н/мм

кН

м/с

МПа

МПа

Н/м

км

6. Розрахунок на контактну міцність

І передача:

Розрахункове напруження:

МПа

МПа - умова виконується

Інерційний момент:

Нм

Коефіцієнт запасу зчеплення:

Динамічний коефіцієнт:

Допустиме напруження:

МПа

Аналогічно для інших передач.

ІІІ передача:

МПа

МПа - умова виконується

Нм

7. Розрахунок на витривалість при згинанні

І передача:

Розрахункове напруження для шестерні:

МПа

МПа - умова виконується

Розрахункове напруження для колеса:

МПа

МПа - умова виконується

Початкова розрахункова окружна сила:

кН

Коефіцієнт, який враховує форму зуба та концентрацію напружень:

Коефіцієнт, який враховує перекриття зуб'їв:

Коефіцієнт, який враховує нахил зуба:

Коефіцієнт навантаження:

Коефіцієнт динамічного навантаження:

Коефіцієнт, який враховує розподіл навантаження між зуб'ями:

Питома розрахункова окружна сила:

Н/мм

Коефіцієнт розподілу навантаження по довжині контактних ліній:

Допустиме напруження:

 МПа

Коефіцієнт, який враховує градієнт напруження:

Коефіцієнт, який враховує шорсткість перехідної поверхні:

Коефіцієнт, який враховує розміри зубчастого колеса:

Коефіцієнт довговічності:

Показник нахилу лівої гілки кривої втомленості при згинанні:

Базове число циклів зміни напруження:

Межа витривалості при згинанні:

МПа

Коефіцієнт запасу міцності при згинанні:

Аналогічно для інших передач.

ІІІ передача:

МПа

МПа

кН

Н/мм

МПа

8. Розрахунок на міцність при згинанні максимальним навантаженням

І передача:

Розрахункове напруження для шестерні:

МПа

МПа - умова виконується

Розрахункове напруження для колеса:

 МПа

МПа - умова виконується

Граничне розрахункове напруження:

МПа

Граничне напруження, яке не спричиняє залишкових деформацій:

МПа

Коефіцієнт, який враховує вплив шліфування перехідної поверхні:

Коефіцієнт, який враховує вплив деформаційного зміцнення:

Коефіцієнт запасу міцності:

Аналогічно для інших передач.

ІІІ передача:

МПа

МПа - умова виконується

МПа

МПа - умова виконується

МПа

МПа

9. Розрахунок валів на міцність та жорсткість

Діаметр первинного вала:

мм

Діаметр вторинного вала:

мм

Відстань між опорами первинного вала:

мм

Відстань між опорами вторинного вала:

мм

Розрахунковий момент:

Нм

Аналогічно для інших передач.

Нм Нм Нм Нм

Окружна сила:

кН

Аналогічно для інших передач.

кН кН кН кН

Радіальна сила:

кН

Аналогічно для інших передач.

кН кН кН кН

Осьова сила:

кН

Аналогічно для інших передач.

кН кН кН кН

Приведений момент:

Нм Нм

Еквівалентні напруження:

МПа

МПа

МПа - умова виконується

Екваторіальний момент інерції перерізу вала:

см⁴

см⁴

Модуль пружності першого роду:

МПа

Основні розміри валів:

мм мм мм мм

мм мм

мм мм мм мм

мм

Прогин первинного вала у вертикальній площині:

мм

Прогин первинного вала у горизонтальній площині:

 мм

Кут перекосу зубчатих коліс первинного вала, у вертикальній площині:

рад

Кут перекосу зубчатих коліс первинного вала, у горизонтальній площині:

рад

Прогин вторинного вала у вертикальній площині:

мм

Прогин вторинного вала у горизонтальній площині:

мм

Кут перекосу зубчатих коліс вторинного вала, у вертикальній площині:

рад

Кут перекосу зубчатих коліс вторинного вала, у горизонтальній площині:

рад

Сумарний прогин первинного вала:

 мм

Сумарний прогин вторинного вала:

мм

Шлиці під маточини синхронізаторів:

МПа

Епюри згинальних і крутних моментів:

Первинний вал:

Вторинний вал:

10. Розрахунок підшипників

Підшипники: конічні роликопідшипники з кутом

Внутрішній діаметр:

мм

Зовнішній діаметр:

мм

Динамічна вантажопідйомність:

кН

Допоміжний коефіцієнт:



Коефіцієнти радіального та осьового навантаження:

Коефіцієнт обертання:

Коефіцієнт безпеки:

Температурний коефіцієнт:

Еквівалентне динамічне навантаження на підшипник:

кН

Аналогічно для інших передач.

кН кН кН кН

Число обертів підшипника за 1 км пробігу автомобіля:

об/км

об/км

Допоміжний коефіцієнт:

Довговічність підшипника, якщо працює лише одна передача:

км

Аналогічно для інших передач.

км км км км

Сумарна довговічність підшипника:

км

де - коефіцієнт часу роботи автомобіля на передачі; відповідно 0,01; 0,02; 0,07; 0,2; 0,7

км >

безвідмовна робота підшипника протягом строку експлуатації автомобіля, з імовірністю 90% забезпечена.

11. Розрахунок синхронізаторів

Різниця кутових швидкостей вала та шестерні:



де - кутова швидкість обертання колінчастого вала

Момент тертя між кільцем та конусним пояском шестерні:

Нм

Час вмикання передачі:

с

Осьова сила, необхідна для вмикання синхронізатора:

Н

Середній радіус конуса:

мм

Половина кута конуса:

Коефіцієнт тертя:

Окружна сила, яка утримує блокуючі пальці:

Н

Кут нахилу блокуючої поверхні:

- умова виконується

Площа поверхні кільця синхронізатора:

см²

Робота тертя:

МДж

Кут буксування:

Питома робота тертя:

МДж/м²

Підвищення температури синхронізатора, за одне повільне вмикання:

Коефіцієнт, який враховує перерозподіл тепла між деталями:

Теплоємність матеріалу корпусу синхронізатора:

Маса корпусу синхронізатора: кг

12. Розробка картера

Товщина стінок картера: 6 мм

Матеріал: чавун СЧ24

Твердість: 180НВ

Заправна ємність картера:

л

Масло: ТМ-5-9п

Розрахунковий ресурс масла: 75000 км

Список літератури:

1. Смирнов Г.А.: "Теория автомобиля", Москва, 1991 год

2. Бороховских Ю.И., Кленников М.В.: "Устройство автомобиля", 1987 г.

3. Прозоров В.С., Щукин М.М.: "Автомобили", Львов, 1979 год

4. "Краткий автомобильний справочник", Москва, 1987 год

5. Иларионов В.А., Морин М.М.: "Теория и констр. автомобиля", 1989 г.

6. Вишняков Н.Н., Вахламов А.Н.: "Автомобиль: основы констр.", 1988 г.

7. www.automan.ru

8. Заблонський К.І.: Деталі машин. - Одеса: Астропринт, 1999 год

9. Таленс Л.Ф.: Работа конструктора. - Л.: Машиностроение, 1987 год

10. Осепчугов Ф.Н.: Автомобиль. Теория, 1992 год

11. www.desyatki.ru

12. Лукин В.О.: Конструирование и расчёт автомобилей, 1990 год