Рабочие процессы и элементы расчета механизмов автомобиля Ford Fiesta

Министерство образования Российской Федерации

Южно-Уральский Государственный университет

Кафедра ВлАвтомобильный транспортВ»

Курсовая работа

на тему:

Рабочие процессы и элементы расчета механизмов автомобиля

Ford Fiesta

Выполнил:

Группа:

Проверил:

Челябинск

2008

АННОТАЦИЯ

Рабочие процессы и элементы расчета механизмов автомобиля Ford Fiesta. тАУ Челябинск: ЮУрГУ, АТ-452, 2008г.

В данном семестровом задании представлены элементы расчета сцепления, КПП, главной и карданной передач, амортизатора, полуоси пружины, рулевого и тормозного механизмов, а также кузова автомобиля Ford Fiesta.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение. 4

1 Расчёт сцепления. 5

2 РАiЕТ КОРОБКи ПЕРЕДАЧ. 9

3 Расчет карданной передачи. 13

4 Расчет главной передачи. 18

5 Расчет полуоси. 23

6 Расчет рессоры. 26

7 Расчет амортизатора. 30

8 Расчет пружины. 34

9 Расчет рулевого управления. 36

10 Расчет тормозного управления. 39

11 Расчет несущей части автомобиля. 43

Литература. 46

Введение

В результате интенсивного совершенствования конструкции автомобилей, более частого обновления выпускаемых моделей, придания им высоких потребительских качеств, отвечающих современным требованиям, возникает необходимость повышения уровня подготовки кадров в сфере Автомобильного транспорта.

Будущий инженер должен иметь представления о современном состоянии и тенденциях развития как автомобилестроения в целом, так и отдельных конструкций автомобилей, уметь оценивать эксплуатационные свойства на основе анализа конструкций моделей автомобилей, определять нагруженность отдельных элементов, чтобы прогнозировать их надежность, а также проводить испытания автомобилей и оценивать их результаты.

Задача раздела ВлАнализ конструкций и элементы расчетаВ»- дать знания и навыки по анализу и оценке конструкций различных автомобилей и их механизмов, а также по определению нагрузок.

ВлАнализ конструкций, элементы расчетаВ» подчинено общему принципу: анализ и оценка конструкций дается на базе предъявляемых требований и классификационных признаков, чему соответствует изучение рабочих процессов.

1 Расчёт сцепления

Сцепление тАУ это механизм трансмиссии, передающий крутящий момент двигателя и позволяющий кратковременно отсоединять двигатель от трансмиссии и вновь их плавно соединять.

1.1 Алгоритм расчета сцепления

1. Расчетный момент сцепления М_с двигателя:

Ва(1.1)

2. Диаметр ведомого диска:

Ва(1.2)

где p₀=0.2МПа;

m=0.3;

I=2.

3. Внутренний радиус фрикционного кольца .

r= (0.6)R=0.075 м. (1.3)

4. Сумарная сила действующая на ведомый диск.

Ва(1.4)

4. Удельная работа буксования:

Ва(1.5)

где Wб тАУ работа буксования определяется из зависимости: ,

где ωд и ωа тАУ угловые скорости соответственно ведущих и ведомых дисков,

Мс(t)- момент трения сцепления.

5. Расчет ведущего диска на нагрев:

Ва(1.6)

где m н тАУ масса диска,

с- удельная массовая теплоемкость.

6. Нажимное усилие одной витой пружины:

Ва(1.7)

где Р0 тАУ суммарное усилие оттяжных и отжимных пружин сцепления, Р0 = (0,15-0,25)МПа,

zн тАУ число нажимных пружин.

7. Жесткость пружины:

, (1.8)

где lн тАУ величина износа накладок.

1.2 Обоснование выбора исходных данных для расчёта сцепления

1. р₀ принимаем равным 0.2 Мпа так как автомобиль Ford Fiesta является легковым и предназначен для города.

2. Максимальный крутящий момент двигателя, Н*м: 204 НВ·м [1, данные производителя].

3. Давление между поверхностями трения, кН/м^2: 25 [2, стр.148, таб.6.4], [3].

4. Коэффициент запаса сцепления: 1,8 на основании с ГОСТ 17786-80, для сцепления с ткаными фрикционными накладками [3, стр.63].

5. Число пар трения: 2 (I=2*n=2*1=2, где n=1 число ведущих дисков) [4, стр.50].

6. Число нажимных пружин: 10, взято из среднего значения числа возможного, так как Ford Fiesta относится к машинам небольшой массы [2, стр. 147].

7. Полный вес автомобиля, Н: 16150Н, [1, данные производителя].

8. Расчетный коэффициент трения при проектировании сцепления: 0,3 [3, стр. 63].

9. Передаточное число трансмиссии: 30,56 [1, данные производителя],

(, где передаточное число главной передачи; Вапередаточное число первой передачи;

10. Полный вес прицепа, Н: 5500 Н [1, данные производителя].

11. Радиус колеса, м: 0,33 м [1, данные производителя].

12. КПД трансмиссии: 0,92 [2, стр. 34].

13. Коэффициент дорожного сопротивления: 0,16 [5].

14. Коэффициент учета моментов инерции колес: 1,06 [5].

15. Масса ведущего диска, кг: 10, так как масса сцепления 12кг минус масса ведомого диска 2кг (по аналогии с ВАЗ-2109) [2, таблица 6.4 стр. 148].

16. Удельная массовая теплоемкость чугуна (стали), Дж/(кг*град): 481,5 (2, стр. 149).

17. Долю теплоты, приходящуюся на рассчитываемую деталь, принимают = 0.5 [3, стр. 53].

20. Допустимая величина износа накладок, м: 0,003м [2, стр. 144].

24. Число ведущих дисков: 1 [2, таблица 6.4 стр. 148].

1.3 Проведение расчета

Таблица 1 тАУ Исходные данные для расчёта сцепления

Таблица 2 тАУ Результаты расчета сцепления

2 Расчет коробки передач

Коробка передач является агрегатом трансмиссии, преобразующим крутящий момент и частоту вращения по величине и направлению. Предназначена для получения различных тяговых усилий на ведущих колесах при троганнии автомобиля с места и его разгоне, при движении автомобиля и преодолении дорожных препятствий.

2.1 Алгоритм расчета КПП

1. Определение межосевого расстояния:

,ВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВа (2.1)

где Ка = 8,6тАж9,3 тАУ коэффициент для грузовых автомобилей и автобусов.

Мвых тАУ крутящий момент на ведомом валу.

2. Диаметр ведущего вала в шлицевой части:

ВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВа (2.2)

где Kd тАУ эмпирический коэффициент,

Мemax тАУ максимальный крутящий момент двигателя.

3. Угол наклона β, удовлетворяющий условию ε_β = 1, определяют из равенства:

,ВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВа (2.3)

где m_n тАУ нормальный модуль.

4. Найдем уточненное значение угла наклона:

,ВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВа (2.4)

где z_Σ тАУ суммарное число зубьев.

5. Число зубьев зубчатых колес:

Z_bщ + Z_вм = Z_{ΣВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВа} (2.5)

Z_вм / Z_вщ = u_{pВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВа} (2.6)

где Z_bщ тАУ число зубьев ведущего зубчатого колеса

Z_вм число зубьев ведомого зубчатого колеса,

Z_Σ тАУ суммарное число зубьев,

u_p тАУ передаточное число от ведущего зубчатого колеса к ведомому.

6. Необходимый момент трения синхронизатора:

,ВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВа (2.7)

где J_Σ тАУ суммарный приведенный момент инерции для той части системы, угловая скорость которой изменяется под действием момента .

U тАУ передаточное число от вала, к которому приводится момент инерции, к включенному зубчатому колесу.

Ва- начальная разность угловых скоростей вала и установленного на нем включенного зубчатого колеса.

7. Время синхронизации:

,ВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВа (2.8)

где ε_с тАУ угловое замедление вала, на котором расположен синхронизатор.

2.2 Обоснование выбора исходных данных

1.Количество ступеней коробки передач 5, (1, данные производителя).

2.Максимальный крутящий момент на выходном валу, Нм: Mкр max = Mкр* U1*Uo = 106*3,58*4,06= 1540,7.

3. Радиус качения колеса автомобиля, м:0,33 (1, данные производителя).

4.Передаточные отношения главной передачи: 4,06 (1, данные производителя).

5.Угол наклона зубьев зубчатых колёс, град: т.к. прототип ВАЗ 2101 по М=106 Нм, то β=27 град, (2, стр.180, табл. 7.3).

6.Относительный пробег на 1, 2, 3, 4, 5 передачах составляет соответственно 0,01, 0,04, 0,2, 0,75, 0,75; [3].

7.Модули зубчатого зацепления 1,2,3,4,5 передач соответственно равны

4,25; 3,5; 3,5; 3,5; 3,5; (2, стр. 180, табл. 7.3).

8.Число зубьев ведущих шестерён 1, 2, 3, 4, 5 передач: 14, 25, 34, 43, 52, (2, стр.180, табл. 7.3).

9. Передаточное отношение передач 1, 2, 3, 4, 5: 3,67; 2,10; 1,36; 1,00; 0,82; (1, данные производителя).

2.3 Проведение расчета

Таблица 3- Исходные данные КПП

Таблица 4- Результаты расчета КПП

3 Расчет карданной передачи

Карданная передача автомобиля тАУ это механизм трансмиссии, состоящий из одного или нескольких карданных валов и карданных шарниров, предназначенный для передачи крутящего момента между агрегатами, оси валов которых не совпадают или могут изменять свое относительное положение.

3.1 Алгоритм расчета карданной передачи

1. Критическая частота вращения карданного вала:

,

где D и d тАУ соответственно наружный и внутренний диаметры карданного вала.

Lк тАУ длина карданного вала.

2. Максимальная частота вращения карданного вала:

,

где Uв-к тАУ передаточное число от карданного вала к ведущим колесам.

Vamax тАУ максимальная скорость движения автомобиля.

3. Расчетный крутящий момент на карданном валу на низшей передаче в коробке передач:

M=M₁В·U₁,

где M₁ тАУ крутящий момент на ведущем валу коробки передач, для механических трансмиссий.ВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВа

U₁ тАУ передаточное число.

4. Определение допустимой длины карданного вала:

,

5. Напряжение кручения сплошного вала:

,

Мкmax тАУ максимальный крутящий момент.

Uтр тАУ передаточное число трансмиссии на первой передаче.

6. Угол закручивания карданного вала:

,

где Jo тАУ момент инерции сечения вала трубчатого: ,

сплошного:

G тАУ модуль упругости второго рода.

3.2 Обоснование выбора исходных данных

Рассчитаем высоту зубьев шлицев, средний радиус поверхности контакта зубьев, плечо условно сосредоточенной силы, действующей в середине шипа, момент сопротивления сечения шипа, диаметр отверстия в шипе крестовины для смазывания, силу, действующую на подшипник при расчетном моменте .

Высота зубьев шлицев:

,

гдеВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВа D - наружный диаметр шлицев, D=45;

d - внутренний диаметр шлицев, d=40,6

.

Средний радиус поверхности контакта зубьев:

;

.

Плечо условно сосредоточенной силы, действующей в середине шипа:

,

где ВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВа H - размер между торцами крестовины, H=57,17 мм;

L-для иглы, L=10 мм .

.

Момент сопротивления сечения шипа:

,

гдеВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВа d_ш- диаметр шипа, d_ш=0,0141 м;

d_o - диаметр отверстия для смазывания;

;

Сила P_p, действующая на подшипник при расчетном моменте:

,

гдеВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВа l_k-расстояние между серединами игольчатых роликов противоположных карданных подшипников, l_k-=0,04717 м;

M-расчетный крутящий момент на карданном валу:

,

ВаН м;

ВаН.

Момент сопротивления кручения трубы карданного вала, коэффициент динамичности, полярный момент инерции сечения, модуль упругости при кручении, длина шлицев, коэффициент, учитывающий неравномерное распределение нагрузки по зубьям, плечо "А" опасного сечения в вилке карданного шарнира, момент сопротивления изгибу опасного сечения вилки шарнира, плечо "С" опасного сечения в вилке карданного шарнира, момент сопротивления кручения опасного сечения вилки карданного шарнира, коэффициент прогиба, поправочный коэффициент, учитывающий угол установки карданного вала выбраны согласно рекомендациям в [3].

Наружный диаметр сечения вала, внутренний диаметр сечения вала, расстояние между центрами карданов, передаточное число от карданного вала к ведущим колесам, длина трубы карданного вала, расстояние между серединами игольчатых роликов, угол установки карданного вала, число игл подшипника, диаметр иглы подшипника, длина иглы подшипника, частота вращения карданного вала при средней скорости движения автомобиля выбраны согласно рекомендациям в [2].

Максимальная скорость движения автомобиля, радиус качения колеса, крутящий момент на ведущем валу коробки передач, передаточное число коробки передач выбраны согласно данным в [1].

3.3 Проведение расчета

Таблица 7 - Исходные данные для расчета карданной передачи