Введение

Основной задачей курсового проектирования является углубление и закрепление знаний, полученных студентами на лекциях и лабораторно-фактических занятиях, привития навыков самостоятельного решения инженерных задач разработческого характера, связанных с расчетом деталей и узлов на прочность, долговечность, износ и нагрев, выбором конструктивных форм и размеров.

Хорошее знание конструкции, методов ее разработки, нагруженности и действующих в ней сил и моментов позволяет разрабатывать и обосновывать методики диагностирования состояния конструкции, прогнозирования ее поведения в процессе эксплуатации, выявлять обоснованность и важность тех или иных позиций технического обслуживания.

Выполнение курсового проекта по автомобилям базируется на общетехнических и специальных дисциплинах, связанных с конструированием и расчетом механических систем и способствует систематизации полученных ранее знаний и их практическому использованию.

Таким образом, основной целью данного курсового проекта является овладение методикой и навыками самостоятельного решения конкретных инженерных задач, умения пользоваться справочной литературой, стандартами, таб­ачными материалами, периодической и др. литературой.

1Анализ особенностей существующих конструкций


Анализ особенностей существующих конструкций является начальным этапом работы над проектом. Он предполагает детальное и углубленное ознакомление с агрегатами, узлами и механизмами, близкими по решаемым задачам и конструктивному исполнению к объекту проектирования. Учетом последних достижений науки и техники в данной области и перспективами развития рассматриваемых конструкций.

Все это требует просмотра и изучения различных литературных источников (учебников, монографий, патентов или их описаний, инструкций, журнальных статей и др.), а также натуральных образцов.

При изучении вышеназванного материала необходимо составлять эскиз не только механизма, агрегата в целом, но тех или иных решений отдельных устройств, узлов и сложных деталей. Составлять кинематические схемы, анализировать действие сил и моментов, нагружающих конструкцию, т.е. составлять и расчетные схемы. При этом необходимо обращать внимание на материалы, из которых изготовлены детали, технологию их изготовления , на способы крепления и соединения деталей, возможность их перемещения или, наоборот, способы фиксации или центрирования относительно друг друга, действующие в них напряжения (механические, тепловые), возможные износы (а значит изменение зазоров, размеров), в процессе их работы и способы их компенсации в процессе эксплуатации (методом ручных регулировок, автоматических и др. приемов) способы устранения или уменьшения вредных трений, на способы их сборки установки на машину, разборки, а также на признаки неисправностей и их проявлений и соответственно методов диагностирования и объемы технического обслуживания в процессе эксплуатации.

Все эти действия должны в логической последовательности найти отражение в пояснительной записке. На основании такого анализа составляет цель и задачи курсового проекта.

1.1.Выбор варианта конструкции

В результате проведенного анализа выбирается прототип проектируемого устройства, намечаются конкретные изменения, улучшающие конструкцию, прорабатывается кинематическая и силовая схемы, его компоновка и т. д.

При принятии тех или иных решений необходимо обеспечить следующее:

1. Обоснованность применения каждого элемента конструкции;

2.       Широкое использование стандартных узлов и деталей и ограниченную но­менклатуру крепежных деталей;

3.       Соответствие конструктивных форм деталей условиям технологии, ее изго­товления и последующей (при необходимости) обработки, а также техноло­гии сборки и разборки узла, в который они входят;

4.       Экономичное расходование материалов при обеспечении заданной прочно­сти;

5.       Удобство и качество сборки и разборки при минимальных затратах труда;

6.       Сокращение расходов на эксплуатацию, и другие общетехнические и специ­альные требования к разрабатываемому механизму, агрегату и т.п.

Поэтому необходимо четко обозначить эти требования и способы их реа­лизации в разрабатываемой конструкции.

Кинематическая схема, эскиз общего устройства, отдельных его элемен­тов и деталей должны выполняться в соответствии со стандартами ЕСКД, на­пример, ГОСТ 2.770-68, 2.780-68, 2.781-68 и др.

1.2.Определение  исходных параметров для расчета


Для разработки конструкции и выполнения соответствующих расчетов необходимо предварительно подобрать и определить ряд параметров автомоби­ля, для которого будет разрабатываться заданный механизм или агрегат. Таким образом, на основании исходных данных целью и задачами расчета этого раз­дела будут:

1. Определение полной массы (или силы тяжести) автомобиля;

2.       Исходя из полученной полной массы автомобиля и допустимой максималь­ной скорости, подбор колес и их параметров;

3.       Определение мощности двигателя, необходимой для обеспечения движения автомобиля с заданной максимальной скоростью;

4.       Расчет и построение внешней характеристики двигателя;

5.       Определение передаточных чисел трансмиссии, которые потребуются при дальнейших расчетах
1.2.1.Определение полной массы автомобиля

Полную массу автомобиля можно представить следующим выражением.

Для легковых автомобилей

       

Где –масса снаряженного автомобиля или собственная масса, т.е. масса автомобиля в снаряженном состоянии без груза, водителя и пассажиров;

-масса человека;

-число мест пассажиров;

-масса багажа.

Пользуясь кратким автомобильным справочником для ЗАЗ-968А

= 840 кг; = 75 кг; = 40кг; = 4

= 840 + 75 ( 4 + 1 ) + 40 = 1255 кг
1.2.2.Подбор пневматических шин

,Н

-коэффициент  нагрузки на заднюю ось в статическом положении автомобиля; = 1,1…1,3 – коэффициент увеличения нагрузки на заднюю ось при движении автомобиля;- сила тяжести автомобиля; g = 9,81 ;n – число шин на оси.
Для легкового автомобиля с задним расположением двигателя и ведущей оси = 0,59;

Принимаем = 1,2; ;=9,81*1255=12311,55

= 0,59*1,2*12311,55/2 = 4358 Н
Расчет радиуса колеса, катящегося без скольжения :



Где = 0,95…0,97,для нашего случая принимаем =0,96


Где d – посадочный диаметр обода колеса, мм; B – ширина профиля, мм; 0,85-отношение высоты профиля к ширине,

Для ЗАЗ-968А  d = 330 мм; B = 155 мм.



= 0,96*0,296 = 0,284м
1.2.3.Определение мощности двигателя и построение его характеристики



Где -полный вес автомобиля (Для ЗАЗ-968А =12311,55 кг )

Ψ = 0,02 – комплексный коэффициент сопротивления дороги; = 27,8 м/с

k-  коэффициент обтекаемости равный 0,15…0,37 H*/(В наших расчетах принимаем что k = 0,45 H*/); F – лобовое сечение автомобиля, принимаем за F = 1,7 м;  - КПД трансмиссии = 0,9

Максимальная мощность двигателя:



Максимальная частота вращения вала двигателя определяется из соотношения:



Для ЗАЗ-968А  = 4200об/мин



Для карбюраторного двигателя:


Значения параметров внешней характеристики

n ,об/м	800	1225	1650	2075	2500	2925	3350	3775	4200	4620
,кВт	5,955	9,499	13,113	16,636	19,903	22,751	25,019	26,542	27,158	26,590
М ,Н*м	71,08	74,05	75,89	76,56	76,02	74,28	71,32	67,14	61,75	54,96

Крутящий момент двигателя  определяется при тех же значениях текущей частоты вращения вала  из соотношения:


     
1.2.4.Определение необходимых передаточных чисел трансмиссии
Кинематическая скорость движения автомобиля может быть выражена следующим образом:


Где  – скорость автомобиля, м/с; - радиус качение колеса, м;

n – частота вращения двигателя, об/м; - передаточное число главной передачи; - передаточное число коробки передач на  передаче.



Где =0,96
При         7,31 м/с

При      13,11 м/с

При         19,85 м/с

При      28,95 м/с

При       6,68 м/с  (задняя передача)

Возможности преодоления заданного максимального сопротивления -для легковых автомобилей:



Возможности реализации максимального тягового усилия по условиям сцепления колес с дрогой:



Где -сцепная сила тяжести ,Н; где -сцепная масса

-для автомобилей с задней ведущей осью

-(коэффициент перераспределенной нагрузки)

-(полная масса на заднюю ось)

-(коэффициент сцепления для сухого шоссе)
 ;


- минимально устойчивая скорость движения из условия условие удобства маневрирования

-минимально устойчивая частота вращения коленчатого вала двигателя при движении машины (800 об/м)
2. Определение передаточных чисел КП на промежуточных передачах



Где j-номер передачи;n-число передач;-диапазон передаточных чисел КП



= 4,32/0,96 = 4,5



 


3.Методика расчета ступенчатых коробок передач
Расчет ступенчатых коробок передач, как правило включает в себя:

1. Расчет межосевого расстояния и и выбор основных параметров КП и зубчатых колес;
2. Кинематический расчет, который заключается в определении для каждой пары  сопряженных зубчатых колес числа зубьев, удовлетворяющих передаточным числам  

3. Статический расчет КП, который заключается в расчете на прочность шестерен, валов и т.п.
4. Расчет элементов управления КП (синхронизаторов, тяг и т.п.)

3.1.Расчет основных параметров КП
При проектирование коробок передач их основные размеры предварительно выбирают на базе статистического анализа существующих конструкций, а затем уточняют на основе прочностных и геометрических проверочных расчетов.
3.2.Расчет межосевого расстояния



Где  – коэффициент ; M – крутящий момент.




3.3.Выбор основных параметров зубчатых колес

- определение ширины зубчатых венцов



- выбор нормального модуля зубчатой передачи

- для легковых автомобилей

- определение угла наклона косозубых колес β;



- определение суммы чисел зубьев в паре зубчатых колеса



- выбор направление наклона зубьев в зубчатых колесах

Для 2-х вальной коробки передач β = 25 градусов


       Принимаем ближайшее рекомендуемое количество зубьев для двухвальных коробок передач   = 48

6.4.Посадки подшипников

Выбор подшипника, т.е. его сопряжений с валом и с корпусом зависит от характера, величины и направления действующих нагрузок, типа, размеров, способов установки и класса точности подшипника, и от других факторов.

Посадка колец подшипника на вал и в корпус зависит от того, какое кольцо вращается. Вращающееся кольцо всегда устанавливаются с натягом, а неподвижное и с небольшим зазором.

При установке вала на двух подшипниках необходимо принять меры, чтобы при температурном удлинении вала не произошло защемление тел качения. В этом случае один из подшипников жестко закрепляется на валу и в корпусе в осевом направлении, а другой делают «плавающим», т.е. дают ему возможность перемещаться вдоль оси вала.

 
6.5.Материалы и общие условия

Для зубчатых колес трансмиссии автомобилей применяются легированные конструкционные стали. Термической обработкой достигается высокая твердость рабочих поверхностей зубьев и необходимая прочность их вязкой сердцевины. Хромистые стали с содержанием углерода 0,35% и более (35Х, 49Х) подвергаются цианированию на глубину 0,4...0,7 мм. Хромомарганцевые и хромоникелевые стали с содержанием углерода менее 0,35%о цементируются на глубину 0,7... 1,3 мм в зависимость от модуля зубчатых колес.
   Некоторые данные по материалам, термообработке и т.п., применяемые для изготовления зубчатых колес

Марка стали	Вид термообработки	Твердость НРС		Предельное напряжение изгиба, МПа
		Поверхности зуба	Сердцевины зуба
12Х2Н4А	Цементация	57... 64	36...42	1900
12ХНЗА	Цементация	57...64	27... 35	1850
15ХГНТ2А	Цементация	57 ...64	32...43	1750
18ХГТ	Цементация	57... 64	30...37	1600
18Х2Н4ВА	Цементация	57...64	37...41	1950
20Х2Н4А	Цементация	57... 64	38...42	1950
20ХНЗА	Цементация	57...64	33 ...42	1900
20ХН2М	Цементация	57...64	30 ...47	1800
20ХГНР	Цементация	57...64	30 ...37	1650
20ХГР	Цементация	57...64	30... 37	1500
20ХГТ	Цементация	57...64	30...37	1700
20ХГТ	Цементация	57 ...64	31 ...43	1700
35Х	Цианирование	57...64	37...46	1750
40ХА	Цианирование	57...64	37...46	1800
55ПП	Закалка ТВЧ по контуру	57 ...63	31 ...34	1600

Литература
1.      Автомобили. Конструкция, конструирование и расчет. Трансмиссия / Под ред.проф. А.И. Гришкевича . – Минск: Высшая школа.1985.- 240с.
2.    Барский И.Б. Конструирование и расчет тракторов. -М.: Машиностроение. 1980.-335 с.

3.    Бухарин   Н.А.   и  др.   Автомобили.   Конструкция,   нагрузочные  режимы, рабочие процессы, прочность агрегатов автомобиля. -Л. 1973. - 504 с.

4.    Гольд Б.В.  Конструирование  и расчет автомобиля.  -М.:  Гос.  н-т изд. Машиностроительной литературы. 1962. - 464 с.

5.    Грузовые  автомобили  / М.С.   Высоцкий,  Ю.Ю.  Беленький  и  др.  -М.: Машиностроение. 1979. - 384 с

6.          Детали   машин.   Расчет   и   конструирование.   Справочник   /   Под   ред. Н.С. Ачеркана. Т. 1,2, 3. -М.: Машиностроение. 1968. - 440 с.

7.          Лукин    П.П.    и    др.    Конструирование    и    расчет   автомобиля.    -   М.: Машиностроение. 1984. - 376 с.

8.          Осепчуков В.В., Фрумкин А.К. Автомобиль. Анализ конструкций, элементы расчета. - М.: Машиностроение. 1989. - 304 с.

9.      Проектирование       трансмиссий       автомобилей.       Справочник.       -М.: Машиностроение. 1984. - 365 с.

10.   Справочник инженера автомобильной промышленности. Т. 2. Перевод с

английского. -М.: Гос. н-т изд. машиностроительной литературы. 1963. -758 с.

11.    П.Цитович И.С. и др. Трансмиссии автомобилей. -Минск: Наука и Техника.

1979.-255 с.

12.   Цитович И.С. и др. Надежность трансмиссий автомобилей и тракторов. -

Минск: Наука и Техника. 1985. - 144 с.