Модернизация конструкции коробки передач грузового автомобиля УРАЛ - 4320 в целях повышения эксплуатационных характеристик

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова»

Институт «Современные технологии машиностроения, автомобилестроения и металлургии»

Кафедра «Автомобили и металлообрабатывающее оборудование»

Пояснительная записка к курсовому проекту

По дисциплине: «Проектирование автомобилей и тракторов»

Тема: «Модернизация конструкции коробки передач грузового автомобиля УРАЛ - 4320 в целях повышения эксплуатационных характеристик»

Выполнил: Баженов М.А

Проверил: Батинов И.В.

Ижевск 2021



Техническое задание

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение Высшего образования «Ижевский государственный технический университет им. М. Т. Калашникова» (ФГБОУ ВО «ИжГТУ имени М. Т. Калашникова») Институт «Современные технологии машиностроения, автомобилестроения и металлургии» Кафедра «АМО»

На выполнение курсового проекта по дисциплине «Проектирование автомобилей и тракторов»

Тема: «Разработка конструкции коробки передач ЯМЗ - 236 автомобиля УРАЛ -4320 для повышения эксплуатационных характеристик грузового автомобиля»

Цель: «Улучшить тяговые свойства автомобиля УРАЛ - 4320»

Техническая сущность и новизна разработки:

Изменение придаточного числа на первой, второй и третьей передаче обеспечивает удобство управления коробкой за счет меньшего числа переключений.

Исполнитель:

Студент группы С17-381-1 Баженов М. А.

Руководитель:

Доцент К.Т.Н Батинов И. В.

Ижевск 2021.



Содержание

АННОТАЦИЯ

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ БАЗОВОЙ КОНСТРУКЦИИ

1.1 Описание конструкции и принцип работы коробки передач автомобиля УРАЛ - 4320

1.2 Оценка технологичности сборки коробки передач

1.3 Условия эксплуатации механизма и техническое обслуживание

1.4 Требования к коробке передач

2. КОНСТРУКТОРСКИЕ РАЗРАБОТКИ ПО ПОВЫШЕНИЮ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК КОРОБКИ ПЕРЕДАЧ

2.1 Техническое предложение по усовершенствованию конструкции

2.2 Описание модернизированной конструкции

2.3 Обзор аналоговых конструкций

3. КОНСТРУКТОРСКИЕ РАСЧЁТЫ

3.1 Кинематический расчёт

3.2 Расчет и построение внешней скоростной характеристики двигателя

3.3 Расчет и построение тяговой характеристики автомобиля

3.4 Расчет и построение динамической характеристики автомобиля

3.5 Расчет и построение мощностного баланса автомобиля

3.6 Расчет и построение ускорения автомобиля

3.7 Расчет и построение времени и пути разгона автомобиля

3.8 Расчет и построение топливно-экономической характеристики

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ



АННОТАЦИЯ

Суть курсового проекта заключается в модернизации коробки передач с целью повышения эксплуатационных характеристик. В моём случае была выбрана коробка передач грузового автомобиля УРАЛ-4320. Объектом модернизации стали передаточные числа в коробке передач.

Проект состоит из графической части и пояснительной записки. Графическая часть включает в себя 1 лист формата А0 и 3 листа формата А1. Пояснительная записка содержит 3 основных главы:

- анализ базовой конструкции, в которой содержится описание конструкции, принцип работы узла, предъявляемые требования, условия эксплуатации и оценка технологичности сборки узла;

- конструкторские разработки по повышению эксплуатационных характеристик, включает в себя предложение по усовершенствованию, описание модернизированной конструкции и сравнения с подобными конструкциями;

- конструкторские расчёты, содержат кинематический расчёт, расчёт вала на прочность, тягово-скоростные свойства автомобиля.

Пояснительная записка также включает в себя эскизы, таблицы.

В завершении курсового проекта представлен список используемой литературы.



ВВЕДЕНИЕ

Урал - 4320 - легенда советского автомобилестроения.

Проектирование нового автомобиля начали в 1953 году по заданию главного автобронетанкого управления советской армии. Прототипом данного грузовика стал НАМИ - 020. Весной 1957 года НАМИ-020 передали в город Миасс на Уральский автомобильный завод. После нескольких лет работ над модернизацией автомобиля НАМИ-020 появился в 1972 году Урал-4320, на базе уже которого появились его модификации: Урал-4320 - базовый бортовой грузовик грузоподъемностью 5,5 тонн, Урал -43201 - облегченный бортовой грузовик грузоподъемностью 5 тонн, Урал - 4420 седельный тягач и Урал -44201 - седельный тягач для активного автопоезда 10х10.

Автомобили предназначены для эксплуатации без прицепа.
Автомобиль изготовлен в исполнении «У» по ГОСТ 15150 и рассчитан на эксплуатацию при температурах окружающей среды от плюс 40 до минус 40°С, относительной влажности воздуха до 80 % при 20 °С, запыленности воздуха до 0,1 г/м3.

Автомобиль Урал- 4320 выпускается и по сей день с незначительными доработками по безопасности и комфорту водителя.



1. АНАЛИЗ БАЗОВОЙ КОНСТРУКЦИИ

1.1 Описание конструкции и принцип работы коробки передач автомобиля УРАЛ - 4320

Коробка передач механическая, трехвальная, пятиступенчатая с двумя синхронизаторами двухстороннего действия, включающими вторую, третью, четвёртую и пятую передачи (рис.1.1). Передаточные числа передач: первая -5.61, вторая - 2.89, третья - 1.64, четвертая - 1, пятая - 0,724

Коробка передач состоит из следующих основных узлов: Картера 43 в котором смонтированы первичный вал - шестерня , вторичный вал 23 и промежуточный вал 30 с шестернями и синхронизаторами в сборе, блок шестерен заднего хода 31 и 19, верхней крышки коробки с механизмом переключения передач в сборе, к переднему торцу картера коробки передач прикреплен картер сцепления. Подшипники валов 3, 21, 29, 44, закрыты крышками с уплотнительными прокладками 2, 22, 28, 42. Крышка заднего подшипника первичного вала внутренней расточкой центрируется по наружней обойме подшипника, в тоже время картер сцепления центрируется по наружней поверхности крышки. Внутри крышки установлены две самоподжимные манжеты. В верхней части крышки имеется отверстие для подвода масла из маслонакопителя коробки передач в полость нагнетения.

Крышка заднего подшипника вторичного вала центрируется по наружной обойме заднего подшипника вторичного вала и крепится к заднему торцу картера коробки. Внутри крышки утсанавливается самопджимная манжета. В приливах правой стенки картера коробки выполнена расточка, в которую запресована ось блока шестерен заднего хода. Для предотвращения от выпадания ось закреплена стопором, прикрепленным к картеру коробки болтом, имеющим отверстие, в которое вставлен штифт. Штифт уплотняет резьбовое и препятсвует вытеканию масла. Во внутренней полости картера передней части левой стенки отлит масло - накопитель, куда при вращении шестерен забрасывается масло. Из масло - накопителя масло по отверстию в стенке картера попадает в полость крышки заднего подшипника первичного вала и на маслонагнетающее кольцо с винтовой нарезкой. К подшипникам шестерен вторичного вала масло поступает по отверстиям в первичном и вторичном валах и в ступицах шестерен.

Рисунок 1. Конструкция коробки передач ЯМЗ - 236.

1.2 Оценка технологичности сборки коробки передач

Сборка коробки передач осуществляется на специально оборудованных рабочих местах. Коробка передач состоит из нескольких основных узлов: первичный вал, промежуточный вал, вторичный вал, механизм управления, крышки коробки передач. При установке валов в корпус коробки передач особое внимание уделяют: монтажу подшипников; посадкам в сопряжениях, служащих для переключения передач; обеспечению требуемого бокового зазора между зубьями шестерён и осевые зазоры блока шестерён промежуточного вала, шестерён ведомого вала и блокирующих колец синхронизаторов. Синхронизаторы и некоторые шестерни вторичного вала должны перемещаться вдоль шлицев свободно и без заеданий.

После сборки в коробку передач необходимо залить масло до уровня контрольной пробки и проверить её на специальном стенде.

Обкатку коробки передач следует производить от электродвигателя в течении 3…5 мин, на каждой последовательно включенной передаче.

В процессе обкатки коробки передач проверяют нормальное включение передач, отсутствие повышенных шумов шестерён в зацеплении и стуков, отсутствие течи масла в манжетах и стыках, а также отсутствие других неисправностей.

Коробка передач соответствует ряду требований к технологичности:

1) габаритные размеры и масса коробки передач соответствуют грузоподъёмности кранов, транспортным средствам, производственным площадям завода-изготовителя;

2) компоновка коробки передач выполнена с учётом максимального сокращения цикла работ по общему монтажу деталей;

3) компоновка сборочной единицы обеспечивает общую сборку без промежуточной разборки и повторных сборок составных частей;

4) компоновка сборочной единицы обеспечивает удобный доступ к местам сборки, регулировки, контроля;

5) объём ручных работ на сборке сведён к минимуму;

6) сборка коробки передач осуществляется без применения сложного технологического оснащения;

7) минимальное количество сопряжённых поверхностей;

8) конструкции деталей не требуют дополнительной механической обработки при сборке;

9) выбор типа соединений исключает возможность повреждения деталей в процессе сборки и демонтажа.

Большинство узлов в конструкции коробки передач независимы друг от друга и, таким образом, представляет собой не только конструктивные, но и сборочные группы.

Таким образом, конструкция коробки передач является достаточно технологичной. Сборочные единицы и детали коробки взаимозаменяемы, а это значит, что обеспечивается быстрая сборка и замена быстроизнашивающихся частей. Это благоприятно сказывается на эксплуатации коробки передач.

1.3 Условия эксплуатации механизма и техническое обслуживание

Во время эксплуатации коробкой передач необходимо следить за уровнем масла в картере и в случае необходимости доливать. Полная замена масла осуществляется в сроки, указанные в инструкции по эксплуатации. Если правильно обращаться с рычагом переключения передач и вовремя менять масло в картере коробки передач, то она не будет выходить из строя почти до конца срока службы. Чаще всего неисправность и нарушение работоспособности коробки передач появляется из-за неправильной работы рычагом переключения передач. При резком переключении передач могут выйти из строя механизм переключения передач, синхронизаторы или сами валы с шестернями. Передачи необходимо переключать спокойными и плавными движениями, с небольшими паузами в нейтрали для того, чтобы синхронизаторы успели синхронизироваться с зубчатыми колёсами.

Основными неисправностями коробок передач могут быть:

1) Протекание масла может из-за повреждений уплотнительных прокладок и ослабление креплений крышек картера;

2) Из-за неисправного синхронизатора, износа подшипников, шестерён или шлицевых соединений может быть шум в коробке передач;

3) Из-за неисправности деталей механизма переключения передачами, износа синхронизирующих устройств или зубчатых колёс может быть затруднено включение передач;

4) Из-за неисправности блокирующего устройства синхронизаторов может произойти самовыключение передачи.

В механических коробках передач применяется трансмиссионные масла. Основными требованиями к трансмиссионным маслам является способность создавать прочную масляную плёнку, которая сможет выдержать большие нагрузки в месте контакта деталей. Трансмиссионные масла классифицируются по уровню эксплуатационных свойств API и классу вязкости SAE. Согласно классификации API трансмиссионные масла делятся на пять классов: GL-1, GL-2, GL-3, GL-4, GL-5. Первые три класса применяются для грузовых машин, именно то, что подходит для коробки передач УРАЛ - 4320.

При контрольном осмотре при движении автомобиля проверяется работа коробки передач, обращается внимание на бесшумность и лёгкость включения передач, также не должно быть самовыключения передачи. Контрольный осмотр включает в себя ещё и температурный контроль картера коробки.

При ТО-1 проверяется уровень масла, крепление коробки, производится очистка сапунов.

При ТО-2 проверяется всё то, что проверялось на ТО-1, но к этому ещё добавляется замена или доливка трансмиссионного масла.

При СО (сезонном обслуживании) производится замена масла в картере в соответствии с предстоящим периодом эксплуатации. Смена масла в коробках производится сразу же после работы, пока оно не остыло. После слива отработанного масла, картер коробок передач промывают маловязким маслом, дизельным топливом или керосином. Затем на специальном стенде запускают двигатель, включают первую передачу и ждут около 2-3 минут. На завершающем этапе промывки сливают промывочную жидкость и заливают свежее масло.

1.4 Требования к коробке передач

Помимо общих требований к техническому изделию - таких как высокая технологичность и низкая трудоёмкость изготовления, низкая энергоёмкость и уровень вредных выбросов при производстве, низкая материалоёмкость, обслуживаемость и ремонтопригодность к коробкам передач предъявляются и специфические требования.

1. Достаточный диапазон изменения передаточных чисел.

Диапазон передаточных чисел коробки передач представляет собой отношение передаточных чисел низшей и высшей передач, это характеризуется возможным диапазоном преобразования крутящего момента в коробке. Достаточность диапазона передаточных чисел является компромиссом между тягово-скоростными характеристиками, низким расходом топлива и технической сложностью коробки передач.

Минимальный допустимый диапазон - это такой диапазон, при котором на низшей передаче, при максимальном увеличении крутящего момента обеспечиваются тяговые характеристики. Высший допустимый диапазон обеспечивает максимальную скорость автомобиля. Минимальный диапазон передаточных чисел для грузовых автомобилей обычно составляет 5,0…7,8.

2. Обеспечение лёгкости и удобства управления.

Для выполнения данного требования нужно обеспечить удобный для водителя доступ к органу управления коробкой передач. Рычаг управления не должен превышать: нормы усилия управляющего воздействия и траектория перемещения должна быть благоприятной для водителя.

3. Низкий уровень шума на всех режимах работы.

Для выполнения требования конструкция коробки передач должна характеризоваться уровнем шума на любых режимах работы, практически не воспринимаемым человеком в обычном состоянии.

4. Высокий коэффициент полезного действия.

Для выполнения этого требования в конструкции коробки передач должна быть рациональная кинематическая схема с минимально возможным числом пар шестерён, валов и подшипников, работающие под нагрузкой.



2. КОНСТРУКТОРСКИЕ РАЗРАБОТКИ ПО ПОВЫШЕНИЮ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК КОРОБКИ ПЕРЕДАЧ

2.1 Техническое предложение по усовершенствованию конструкции

Изучив конструкцию и принцип работы коробки передач, было решено заменить передаточное число коробки передач ЯМЗ - 236, автомобиля УРАЛ - 4320 связано с тем, что развитие дорог с твердым покрытием позволяет увеличить скорость грузового автомобиля до 90 и более км/ч. Поэтому грузовой автомобиль с максимальной скоростью 85 км/ч, уже не отвечает современным требованиям, кроме снижения производительности, так же могут затруднять движение другим транспортным средствам, а так же для удобства управления коробкой передач. Изменения коснутся 1-ой, 2-ой, 3-ей, 4-ой передачи. Достоинства изменения передаточного числа коробки передач:

- топливная экономичность

- увеличение максимальной скорости движения

Минусом уменьшения передаточного числа будет являться:

- разгонная динамика что для грузовика высокой проходимости не является главным критерием.

2.2 Описание модернизированной конструкции

Изменение передаточного числа коробки передач ЯМЗ - 236, автомобиля УРАЛ - 4320 связано с тем, что развитие дорог с твердым покрытием позволяет увеличить скорость грузового автомобиля до 90 и более км/ч. Поэтому грузовой автомобиль с максимальной скоростью 85 км/ч, уже не отвечает современным требованиям, кроме снижения производительности, так же могут затруднять движение другим транспортным средствам, а так же для удобства управления коробкой передач.

2.3 Обзор аналоговых конструкций

Сравнение автомобилей: Урал 4320, Камаз 4310, Камаз 43501

Урал 4320

Кузов отечественного автомобиля представляет собой металлическую платформу с откидным бортом в задней части. Он оборудован скамейками, тентом и съемными дугами, дополнительными решетчатыми бортами. Структура выполнена в виде коротких свесов, что позволяет повысить проходимость. Полная снаряженная масса составляет 8 265 кг. Вес оборудования либо груза, который перевозят, может достигать 6 855 кг, а буксировать можно до 11.5 тонны.

Рисунок 2 - Схема автомобиля Урал 4320

В штатной комплектации на раме установлена трёх местная кабина, которую собрали из толстого штампованного листового метала. Что касается остекления, то оно сделано так, что б обзорность водителя машины давала возможность полноценно следить за ситуацией на дороге. Для этого были сделаны боковые зеркала заднего вида, которые являются весьма удобными. Представленная модель оснащается кабиной с двумя дверьми, выполненной из металла. Рассчитана она на трех человек. Сидение водителя регулируется, имеется система вентиляции. Некоторые варианты кабин комплектуются отдельным спальным местом. Поскольку Урал-4320 изначально планировался как машина для армейской службы, он получил оптимальный запас прочности, является ремонто пригодным в любых условиях. Вариаций двигателей достаточно -230 л.с, и 240 л.с., и 250 лошадиных сил ЯМЗ. Можно сделать под заказ комплектацию с ЯМЗ-7601 (300 л.с) с пяти ступенчатой коробкой передач. Обьем бака Урал 4320 составляет 300л, некоторые модели отличаются наличием дополнительного бака на 60 литров. На 100 км грузовик расходует 42 литра дизельного топлива при скорости 60 км/час. Формула колес равняется 6х6. Урал 4320 обладает высокой проходимостью, чего можно достигнуть с помощью односкатных колес с автоматизированной настройкой наполнения воздухом камер на всех колесах. Подвеска, установленная спереди, является зависимой и стоит на полуэллиптических рессорах с амортизаторами 2-ух стороннего функционирования. Сзади тоже идут зависимые и расположены они на рессорах с реактивными штангами. У Урал-4320 все мосты (их всего 3) ведущие. Колеса, какие стоят впереди и которые по совместительству управляются рулевым колесом, обладают ШРУСами. Сцепление ЯМЗ-182 имеет фрикционный привод, где находится пневмо-усилитель и обладает одним диском с пружиной диафрагменного вытяжного типа. МКПП Ярославского моторного завода содержит в себе 5 передач с блокируемым межосевым дифференциалом, синхронизирована. Так, она позволяет получить 10 передач для переднего передвижения и пара скоростей для заднего хода. В раздаточной коробке находится межосевой блокируемый дифференциал, который распределяет крутящий момент среду ведущим передним мостом и парой ведущих мостов сзади в соотношении 1 к 2.

Управляются данные редукторы механическим путем. Карданная передача - 4- ре карданных вала. Главная передача ведущих мостов - двойная, содержит пару шестерен конического вида и пару шестерен цилиндрического типа. На крепком бампере, который стоит впереди и сзади, были поставлены на раме сильные буксировочные приспособления в форме крюков и тягово-сцепного устройства, что повышает техническую оснастку грузовика. В тормозную систему включены: двух контурная рабочая и запасная одноконтурная ТС. Вдобавок находится вспомогательная функция тормозов с пневмо-приводом от системы выхлопа газов. Система тормозов, механического плана, обладает тормозным барабаном на раздаточной коробке. Стояночная конструкция тормозов барабанного вида, устанавливается на выходном валу раздаточной коробки. Есть несколько разновидностей силовых агрегатов: Дизельный восьмицилиндровый КамАЗ-740.10 (он же и на автобусах ЛАЗ-4202), мощность которого равнялась 230 лс, объем - 10.85 литра; Ярославский (ЯМЗ-226) - двигатель, на дизельном топливе, 180 лс; ЯМЗ-236НЕ2 (230 лс) - объем 11.15 литра (четырехтактный, с турбонаддувом);

ЯМЗ-238М2 (240 лс);

ЯМЗ-236БЕ2 (250 лс);

ЯМЗ-7601 (300 лс).

Двигатель КамАЗ-740 - обладает меньшими габаритами и меньшим весом, по сравнению с ЯМЗ-238, а также у него более большая частота вращение коленчатого вала. При низкой температуре воздуха, двигатель КамАЗ-740 хорошо заводиться, что обеспечивается использованием сильного стартера, аккумуляторных батарей, мощность каких была повышена, хорошего моторного масла и пускового подогревателя. Силовой агрегат обладает приводом ТНВД (топливный насос высокого давления). ЯМЗ-238 - четырехтактный двигатель, который обладает наличием ЭФУ (электрофакельного устройства для запуска в холодные времена года. Существует один интересный нюанс - перед завершением работы мотора, он должен поработать в холостом режиме одну-две минуты. Двигатели полностью отвечают европейским стандартам уровня Euro-3. Некоторые модели обладают дополнительным баком на 60 литров. Расход дизельного горючего у Урала с моторами Ярославского моторного завода при скорости 40 км/ч, равняется 31 (36) литра, при 60 км/ч - 35 (42). Предельная скорость - 85 км/ч. При эксплуатации на тяжелом грунте, объем солярки вырастает до 50-55 литров. Запас хода равняется 1040 километрам, апреодолеть он способен подъем, полностью груженный до 58%. Кроме того, грузовик может преодолевать броды, глубина которых до 1.5 метра. База для транспортирования разного рода грузов либо людей, выполнена из металла. Она имеет отворяющийся борт сзади и подъемные кресла, расположенные по бокам. Можно надставить борта по обеим сторонам, установить дуги и накрыть тентом. Есть комплектации Урал-4320, которые поставляются с материалом, выполненным из дерева. Борт обладает формой сплошного или решетчатого вида. Число пассажиров, которые можно перевозить может быть разным - от 27 - 34 мест. Максимальный вес, который может перевозить Урал - 10 000 кг. Устройство автомобиля Урал 4320, сделано так, что силовой агрегат располагается впереди, капот подымается вверх, сбоку существуют широкие плоские крылья, которые защищают кабину водителя от проникновения грязи при поездке по бездорожью.

2. КамАЗ-4310

Грузовой автомобиль повышенной проходимости. Для Камского автомобильного завода данная модель долгое время считалась основной. Изначально грузовик производился для необходимостей армии. Первая партия моделей КамАЗ-4310 сошла с конвейера в 1981-ом году. В базовой модификации автомобиль получил свежий тип действия ведущих мостов. Грузовик оборудовался постоянным приводом с карданными валами. В стандартном исполнении КамАЗ-4310 оборудовался кузовом, состоящим из металлической платформы с откидными задним и боковыми бортами.

Рисунок 3 - Схема автомобиля Камаз 4310

Также модель комплектовалась деревянным настилом пола, тентом и каркасом. Грузовик предназначается для перевозки людей и различных грузов большой массы. Техника отлично справляется со сложными задачами и имеет хорошую проходимость. Колесная формула модели - шесть на шесть.

Помимо основных, Камский автомобильный завод производил и другие модификации КамАЗ-4310. Наиболее интересной стала модель С4310, предназначенная для участия в спортивных состязаниях. Классический двигатель в грузовике заменили на более мощный, добавив турбокомпрессоры. Также появились дуги безопасности и новый тент платформы. Дебют КамАЗ-С4310 на раллийной трассе состоялся осенью 1988-го года. Тогда грузовик принял участие в известном европейском ралли «Ельч», организованном у польского городка Вроцлав. В командном зачете российские экипажи заняли первое место. С 1991-го года КамАЗ-С4310 участвовал в легендарном ралли-марафоне «Париж-Дакар». Базовая модель КамАЗ-4310 производилась до 1990-го года.

Динамические показатели КамАЗ-4310:

максимальная скорость 85 км/час;

разгон до 60 км/час - 35 сек;

тормозной путь с40 км/час - 17,2 м;

выбег техники с 50 км/час - 600 м.

Массово-габаритные характеристики:

Высота - 3590 мм;

Ширина - 2500 мм;

Длина - 7650 мм;

Колесная база - 3340 мм;

передняя колея - 2010 мм;

задняя колея - 2010 мм;

масса - 8410 кг;

грузоподъемность - 6000 кг;

погрузочная высота - 1530 мм;

наружный радиус поворота - 11200 мм;

дорожный просвет - 365 мм.

Расход топлива на 100 км КамАЗ-4310 расходует 31 л горючего. Грузовик имеет два топливных бака объемом по 125 л. Запас хода техники составляет 830 км. КамАЗ-4310 комплектовался 2 типами двигателей. Более ранние версии (КамАЗ-4310, КамАЗ-43105) получили 4-тактный 8-цилиндровый V-образный дизельный мотор модели «КамАЗ-740.10» с жидкостным охлаждением.

Параметры данного двигателя:

рабочий объем - 10,85 л;

номинальная мощность - 154 (210) кВт (л.с.);

крутящий момент - 637 Нм;

частота вращения -- 2600 об/мин;

диаметр цилиндра - 120 мм

Модификации КамАЗ-43101 и КамАЗ-43106 оснащаются 4-тактным 8- цилиндровым дизельным агрегатом «КамАЗ-740.10-20». Данная силовая установка во многом схожа с моделью «КамАЗ-740.10», но имеет большую мощность -- 162 (220) кВт (л.с.). Трансмиссия КамАЗ-4310 обеспечивает полный привод и состоит из раздаточной коробки и механической КП. Мосты грузовика оборудованы механически блокируемыми дифференциалами. Коробка передач автомобиля 5- ступенчатая с синхронизаторами на II-V передачах. Раздаточная коробка КамАЗ4310 имеет цилиндрический блокируемый дифференциал планетарного типа, эффективно распределяющий крутящий момент между мостами задней тележки и передним мостом (2:1), и 2-ступенчатый редуктор. Раздаточная коробка имеет дистанционное управление с электропневматическим приводом. Передача мощности от двигателя происходит посредством карданной передачи. Грузовик имеет 4 карданных вала: привода переднего моста, привода заднего моста, промежуточный и привода среднего моста. Рулевой механизм КамАЗ-4310 состоит из поршня-рейки, находящегося в зацеплении с зубчатым сектором вала сошки, и винта с шариковой гайкой. Рулевое управление последних модификаций грузовика имеет гидроусилитель. Колеса автомобиля дисковые с ободом в 310-533 мм. Традиционно для грузовика применяются широкопрофильные шины с регулируемым давлением воздуха. КамАЗ-4310 имеет рессорную подвеску. Передняя подвеска на полуэллиптических рессорах, снабженных амортизаторами, задняя -- балансирная с реактивными штангами (построена на полуэллиптических рессорах со скользящими концами). Рабочая тормозная система основана на барабанных тормозах с диаметром 400 мм. Привод двухконтурный и пневматический. КамАЗ-4310 оснащается пневматическим стояночным тормозом. Запасный тормоз в грузовике совмещен со стояночным, вспомогательный выполнен в форме моторного замедлителя, имеющего пневматический привод.

Грузовик оборудуется механической лебедкой барабанного типа с ленточным тормозом и червячным редуктором. Усилие на нее подается от коробки отбора мощности посредством карданной передачи. Максимальное заднее тяговое усилие составляет 15400 кгс, переднее - 10800 кгс. Платформа машины опционально снабжается боковыми надставными решетчатыми бортами, средней и боковыми скамейками, позволяющими перевозить до 30 человек. Кабина КамАЗ-4310 3-местная с термо- и шумоизоляцией и независимым отопителем. Она откидывается гидравлическим подъемником вперед. В базовой комплектации спального места в грузовике не предусмотрено, однако опционально оно доступно. Подрессоренное водительское кресло регулируется по длине, массе и наклону спинки. Дополнительно производитель предлагает сиденья тропического исполнения.

3. Камаз 43501 Мустанг

Автомобиль КАМАЗ-43501 разработан на базе автомобиля КАМАЗ-4350 из состава семейства «Мустанг», имеет укороченную по сравнению с последним базу, платформу с опущенным полом и над колесными нишами, что значительно повышает удобство и снижает время погрузки и выгрузки личного состава и военного имущества. В качестве дополнительного оборудования к нему предлагаются откидные скамейки в кузове, предпусковой подогреватель двигателя, походный набор инструментов и др. Автомобиль легок и удобен в управлении, маневреннее своих аналогов. Благодаря высокой удельной мощности и наличию стабилизаторов поперечной устойчивости на переднем и заднем мостах автомобиль имеет повышенную плавность хода, сохраняет высокую степень управляемости в экстремальных дорожных условиях, без труда проходит резкие повороты и неровные участки дороги.



Рисунок 4 - Схема автомобиля Камаз 43501

Таблица 1. Сравнительная таблица автомобилей.



3. КОНСТРУКТОРСКИЕ РАСЧЁТЫ

3.1 Кинематический расчёт

Исходные данные для кинематического расчёта представлены в таблице 2

Таблица 2: Исходные данные.

№	Наименование параметра	Обозначение	Значение	Размерность
1	Тип автомобиля	-	грузовой	-
2	Колёсная формула	-	6х6	-
3	Полная масса автомобиля		15479	кг
4	Тип двигателя	-	дизельный	-
5	Максимальный крутящий момент двигателя		667
6	Максимальная частота вращения ведущего вала двигателя		2400	об/мин
7	Минимальная частота вращения ведущего вала двигателя		800	об/мин
8	Число передач переднего хода		5	-
9	Передаточное число высшей передачи		0,724	-
10	Передаточное число главной передачи		7.32	-
12	Минимальная устойчивая скорость движения автомобиля		5	км/ч
13	Радиус качения колёс автомобиля		0,57	м

Передаточные числа КП, определяется из условия обеспечения возможности преодоления автомобилем заданного максимального дорожного сопротивления:



где шmax - максимальное значение коэффициента сопротивления движению;

При расчете КП принимается:

- для одиночных грузовых автомобилей ш = 0,35…0,4;

- Ga - полный вес автомобиля.

По условию отсутствия буксования:

где ц - коэффициент сцепления. для дороги с сухим твердым покрытием принимается =0,7…0,8;

Gц - сцепной вес автомобиля (т.е. полный вес приходящийся только на ведущие колеса).

Условие движения с минимальной скоростью:

где хmin - скорость автомобиля, соответствующая минимальной устойчивой частоте вращения коленчатого вала двигателя при полной подаче топлива.

Диапазон передаточных чисел коробки передач - это отношение передаточного числа низшей (первой) ступени к передаточному числу высшей ступени:



3.2 Расчет и построение внешней скоростной характеристики двигателя

Рассчитать и построить внешнюю скоростную характеристику для автомобиля УРАЛ 4320 с дизельным двигателем, развивающего максимальную мощность

Nе тах = 169 кВт при числе оборотов nе= 2100 об/мин и при изменении nе в пределах от 600 до 2600 об/мин.

Внешняя скоростная характеристика строится с помощью эмпирических зависимостей, если известны номинальная мощность , и номинальная частота вращения коленчатого вала , рассчитывается по формуле 1.

кВт (1)

Где a, b, c -постоянные коэффициенты;

- номинальная мощность двигателя, кВт;

, - соответственно текущие значения мощности, кВт и частоты вращения коленчатого вала, об/мин.

Для карбюраторных двигателей a=0,7

b=1,3

c=1.0

кВт 

Эффективный крутящий момент, при числе оборотов nе = 1400 об/мин:

Результаты расчета Ne и Ме при различных оборотах пе сведем в таблицу 3.1

Таблица 3 - Значения эффективной мощности и крутящего момента рассчитываемого двигателя

Значения	Частота вращения коленчатого вала двигателя ne, об/мин
	600	800	1000	1200	1400	1600	1800	2100	2600
Ne , кВт	47,8	67,6	87,9	107,8	126,4	143	156,4	169	162,5
Ме, Н·м	761	807,4	839,8	858,3	862,8	853,4	830	768,9	597

По данным таблицы 3 построена внешняя скоростная характеристика двигателя (рисунок 5).

Рисунок 5 - Внешняя скоростная характеристика рассчитываемого двигателя



3.3 Расчет и построение тяговой характеристики автомобиля

Рассчитать и построить тяговую характеристику для грузового автомобиля УРАЛ 5557 по следующим исходным данным: u1 =5,61; uII =2,89; uIII = 1,64; uIV = 1; uо =7,32; uразд =1,3 rк = 0,574 м; зтр = 0,9. Значения крутящего момента Ме при числах оборотов nе берутся из таблицы 3.1.

Таблица 4 - Значение крутящего момента при числе оборотов пе

об/мин	600	800	1000	1200	1400	1600	1800	2100	2600
Ме Н·м	761	807,4	839,8	858,3	862,8	853,4	830	768,9	597

При движении автомобиля на I передаче nе = 600 об/мин, Ме = 761 Н·м. В результате по формуле получаем скорость автомобиля на первой передаче:

(2)

По формуле (3) определяем значение силы тяги на первой передаче:

(3)

Результаты расчетов ха и Рт при других значениях nе, Ме, uкi сведены в таблицу 4.2.



Таблица 5 - Тяговая сила РТ на ведущих колесах и скорость движения автомобиля

	Скорость хa, км/ч	Тяговая сила РТ , Н
	передача	передача
, об/мин	1	2	3	4	1	2	3	4
600	2,43	4,7	8,32	13,6	63702	32816	18622	11355
800	3,24	6,3	11,1	18,2	67583,8	34816	19757	12047
1000	4	7,8	13,86	22,74	70298	36214	20550	12530
1200	4,86	9,44	16,6	27,3	71845	37011	21003	12806
1400	5,67	11	19,4	31,8	72224	37206	21114	12874
1600	6,5	12,6	22,18	36,4	71436	36800	20883	12733
1800	7,3	14	25	41	69481	35793	20311	12385
2100	8,5	16,5	29	47,7	64358	33154	18814	11472
2600	10,5	20,46	36	59	49983,76	25749	14612	8909

Тяговая характеристика рассчитываемого автомобиля приведена на рисунке 6

Рисунок 6 - Тяговая характеристика рассчитываемого автомобиля



3.4 Расчет и построение динамической характеристики автомобиля

Рассчитать и построить динамическую характеристику для грузового автомобиляУРАЛ-4320 по следующим исходным данным: u1 =5,61; uII =2,89; uIII = 1,64; uIV = 1; uо =7,32; uразд =1,3 rк = 0,574 м; зтр = 0,9. Значение тяговой силы РТ на ведущих колесах берут из таблицы 4.2.

При известных значениях передаточных чисел главной передачи и коробки передач определяются передаточные числа трансмиссии на различных передачах, рассчитывается по формуле (4):

(4)

Сила сопротивления воздуха, PW определяется по формуле:

= (5)

где - скорость движения автомобиля, км/ч, значения коэффициент сопротивления воздуха k и площадь лобовой поверхности автомобиля F определяются из приложения 1. k=0.7; F=6,85

При движении автомобиля на I передаче nе = 600 об/мин, =2,43 км/c. В результате по формуле получаем силу сопротивления воздуха на первой передаче



=

Для построения динамической характеристики автомобиля необходимо определить динамический фактор (коэффициент динамичности). Коэффициент динамичности D определяется по формуле (6):

. (6)

Значения PТ и PW находятся из таблиц 5 и 6, соответственно. Расчет производится для всех передач, результаты сводятся в таблицу 6 и строится график 7 зависимости D от ха .

Результаты расчетов Pw и D сведены в таблицу 6.

Таблица 6 - Значения динамического фактора.

, об/мин	1	2	3	4	1	2	3	4
600	2,182	8,22	25,5	68,66	0,299	0,154	0,087	0,053
800	3,88	14,6	45,4	122	0,317	0,163	0,093	0,056
1000	6,06	22,8	71	190,7	0,33	0,17	0,096	0,058
1200	8,7	32,88	102	274,66	0,337	0,174	0,098	0,059
1400	11,87	47,7	139	373,8	0,339	0,174	0,098	0,059
1600	15,5	58,46	181,55	488,3	0,335	0,172	0,097	0,057
1800	19,6	74	229,7	618	0,32	0,168	0,094	0,055
2100	26,7	100,7	312,7	841	0,30	0,155	0,087	0,05
2600	40,9	154,4	479,4	1289,4	0,23	0,12	0,066	0,0358

По данным таблицы 6 на рисунок 7 построена динамическая характеристика двигателя



Рисунок 7 - Динамическая характеристика двигателя

3.5 Расчет и построение мощностного баланса автомобиля

Рассчитать и построить мощностного баланса автомобиля УРАЛ-4320. Данные РТ, Рw для расчета берутся из таблицы 5 и 6

Сила сопротивления качению:

где Ga=213000 Н

Мощность тягового усилия Nт определяется по формуле (7):

;кВт (7)

кВт

Мощности, затрачиваемые на преодоление сопротивления воздуха Nw определяется по формуле (8) и на преодоление сопротивления дороги Nс, определяются по формуле (10):



кВт (8)

кВт

кВт (9)

кВт

; кВт (10)

кВт

Расчет производится для всех передач, результаты сводятся в таблицу 7 и строится график мощностного баланса - зависимости NT от хa для всех передач.

Таблица 7 - Значения мощностного баланса

хa	Pw	Nw,	PT	NT	Nш	Nc
I передача
2,43	2,182	0,001	63702	43	5,8	5,8
3,24	3,88	0,003	67583,8	60,8	7,7	7,75
4	6,06	0,007	70298	79	9,68	9,7
4,86	8,7	0,012	71845	97	11,6	11,6
5,67	11,87	0,019	72224	113,8	13,55	13,57
6,5	15,5	0,028	71436	128,7	15,5	15,5
7,3	19,6	0,04	69481	140,8	17,4	17,4
8,5	26,7	0,063	64358	152,2	20,3	20,4
10,5	40,9	0,12	49983,76	146	25,18	25,3
II передача
4,7	8,22	0,011	32816	43	11,28	11,29
6,3	14,6	0,026	34816	60,8	15	15
7,8	22,8	0,05	36214	79	18,8	18,8
9,44	32,88	0,086	37011	97	22,56	22,6
11	47,7	0,137	37206	113,8	26,3	26,5
12,6	58,46	0,204	36800	128,7	30	30,3
14	74	0,291	35793	140,8	33,8	34
16,5	100,7	0,462	33154	152,2	39,5	40
20,46	154,4	0,877	25749	146	48,8	49,75
III передача
8,32	25,5	0,059	18622	43	19,87	20
11,1	45,4	0,14	19757	60,8	26,5	26,6
13,86	71	0,273	20550	79	33,12	33,4
16,6	102	0,472	21003	97	39,7	40
19,4	139	0,75	21114	113,8	46,3	47
22,18	181,55	1,19	20883	128,7	53	54
25	229,7	1,59	20311	140,8	59,6	61
29	312,7	2,53	18814	152,2	59,57	72
36	479,4	4,8	14612	146	86	91
VI передача
13,6	68,66	0,26	11355	43	32,6	32,8
18,2	122	0,617	12047	60,8	43,4	44
22,74	190,7	1,2	12530	79	54,3	55,5
27,3	274,66	2	12806	97	65,2	67
31,8	373,8	3,3	12874	113,8	76	79
36,4	488,3	4,9	12733	128,7	87	92
41	618	7	12385	140,8	97,7	104,8
47,7	841	11,16	11472	152,2	114	125
59	1289,4	21	8909	146	141	162

Рисунок 7 - График мощностного баланса



3.6 Расчет и построение ускорения автомобиля

Рассчитать и построить ускорения автомобиля УРАЛ-4320. Данные D для расчета берутся 6. Значения передаточных чисел u берем из предыдущих расчетов и значения динамического фактора D берем из таблиц 6

Определение коэффициентов вр по формуле 11 для каждой передачи:

(11)

на I передаче

на II передаче

на III передаче

на VI передаче

Определение коэффициентов f по формуле 12 в зависимости от скорости

(12)

- для скорости

где f0 - Значения коэффициентов сопротивления качению с учетом типа и состояния дороги.

При вычисленных значениях f, врi и принятого Di определим значения ускорений ji Например, для скорости автомобиля ха = 2,43 км/ч и соответствующему ей динамическому фактору 0,299 (таблица 7.1), ускорение равно:



Таблица 8 - Определение ускорений рассчитываемого автомобиля

I передача
хa	DI	f	j1
2,43	0,299	0,02	1,19
3,24	0,317	0,02	1,268
4	0,33	0,02	1,32
4,86	0,337	0,02	1,35
5,67	0,339	0,02	1,36
6,5	0,335	0,02	1,34
7,3	0,32	0,02	1,3
8,5	0,30	0,021	1,2
10,5	0,23	0,021	0,915
II передача
хa	D2	F	J2
4,7	0,154	0,02	0,955
6,3	0,163	0,02	1,02
7,8	0,17	0,02	1,066
9,44	0,174	0,021	1,091
11	0,174	0,021	1,095
12,6	0,172	0,021	1,079
14	0,168	0,022	1,043
16,5	0,155	0,022	0,95
20,46	0,12	0,023	0,69
III передача
хa	D3	f	J3
8,32	0,087	0,021	0,57
11,1	0,093	0,021	0,61
13,86	0,096	0,022	0,64
16,6	0,098	0,022	0,65
19,4	0,098	0,023	0,645
22,18	0,097	0,024	0,626
25	0,094	0,025	0,6
29	0,087	0,027	0,513
36	0,066	0,03	0,307
VI передача
хa	D4	f	J4
13,6	0,053	0,021	0,286
18,2	0,056	0,023	0,303
22,74	0,058	0,024	0,307
27,3	0,059	0,026	0,299
31,8	0,059	0,028	0,278
36,4	0,057	0,031	0,244
41	0,055	0,033	0,198
47,7	0,05	0,038	0,106
59	0,0358	0,048	-0,11

График ускорений j=f(хa) приведен рисунок 8

Рисунок 8 - График ускорений автомобиля

3.7 Расчет и построение времени и пути разгона автомобиля

Кривую ускорений на графике (рисунок 8) разбиваем на ряд интервалов скоростей, охватывая весь диапазон изменения скорости от 2,43км/ч до 59км/ч. В таблице приведены значения хa, D, f, j из таблицы 8, используемые в дальнейшем при решении задачи.



Таблица 9 - Данные для построения графиков времени и пути разгона автомобиля

хa,м/с	DI	f	j1	jср	Д хaм/с	Дt	t	хср	ДS	S
0.675	0,299	0,02	1,28
0.9	0,317	0,02	1,36	1,32	0,225	0,17	0,17	0,7875	0,1338	0,1338
1.125	0,33	0,02	1,36	1,36	0,225	0,165	0,335	1,0125	0,167	0,3
0,748	0,304	0,02	1,214	1,287	0,377	0,293	0,628	0,9365	0,274	0,574
1.311	0,154	0,02	0,957	1,085	0,563	0,5188	1,1468	1,0295	0,534	1,108
1.748	0,163	0,02	1,023	0,99	0,437	0,44	1,587	1,53	0,67	1,778
2,185	0,17	0,02	1,07	1,046	0,437	0,4177	2	1,966	0,82	2,6
1,808	0,164	0,02	1,03	1,05	0,377	0,36	2,36	1,99	0,7164	3,3164
2,31	0,087	0,021	0,575	0,8	0,51	0,6375	2,99	2,06	1,31	4,626
3,08	0,093	0,021	0,62	0,5975	0,77	0,46	3,45	2,7	1,242	5,87
2,7	0,09	0,021	0,6	0,61	0,377	0,223	3,68	2,89	0,644	6,512
3,788	0,053	0,021	0,299	0,45	1,088	0,489	4,17	3,244	1,58	8,092
6,313	0,058	0,024	0,344	0,322	2,525	0,813	4,98	5,05	4,1	12,2
8,84	0,059	0,028	0,35	0,347	2,527	0,876	5,858	7,57	6,63	18,8
11,36	0,056	0,033	0,317	0,33	2,52	0,83	6,688	10,1	8,38	27,2
16,4	0,0373	0,048	0,137	0,227	5,04	1,14	7,83	13,88	15,82	43

Определяется среднее ускорение в интервале скоростей 2 - 4км/ч по формуле 14. скоростной двигатель мощностный вал

После определяются значения jcp для всех интервалов скоростей. Значения jcp заносятся в таблицу8.1. .

Определяется приращение скоростей хa в каждом интервалеизменения скоростей по формуле 15. Например, для интервала скоростей 2,43-4,05 км/ч



Значения приращений заносятся в таблицу 9.

Определяется время разгона t а каждом интервале изменения скоростей по формуле (16). Например; для интервала скоростей 3-12км/ч:

Рассчитанные значения t1 для всех, интервалов скоростей заносятся в таблицу 9.

Определяется общее время разгона t от минимально устойчивой скорости хmin, до конечной хмах. Промежуточные значения t заносятся в таблицу 9 По значениям t для различных скоростей строится кривая времени разгона t=f(хa}, (рисунок 9).

Определяем среднюю скорость автомобиля хср по формуле 17 для каждого интервала изменения скоростей, результаты заносим в таблицу 9. Например, для интервала скоростей 12-32км/ч:

Определяем путь разгона S по формуле 18 для каждого в интервале скоростей и результаты заносим в таблица 9, например, для первого интервала;

Определяем общий путь разгона S для всех интервалов скоростей, складывая значения S и результаты заносим в таблица 9

Принимая время переключения передач tn=2 с, определим значения уменьшения скорости при переходе с первой передачи на вторую по формуле 19:

,

при переходе со второй на третью передачу:

,

при переходе с третьей на четвертую передачу:

,

Определяем скорости хK по формуле 20 в конце перехода: с первой передачи на вторую:

, (20)

при переходе со второй на третью передачу:

,

при переходе с третьей на четвертую передачу:

,

Так как значениям динамического фактора для конечных скоростей х`к и х``К соответствуют его значения в начале разгона на передаче, высшей по отношению к данной, то величину динамического фактора при скорости х=9,76км/ч определяем по кривой D11 (рисунок 9), а при скорости х=30,4 км/ч - по кривой D111. и т.д.

Определяем средние скорости х11 по формуле 21 за время переключения передач: с первой передачи на вторую:

, (21)

при переходе со второй на третью передачу:

,

при переходе с третьей на четвертую передачу:

,

Определяем путь, пройденный автомобилем при переключении передачи, с первой передачи на вторую по формуле 22:

(22)

при переходе со второй на третью передачу:

при переходе с третьей на четвертую передачу:



при переходе с четвертой на пятую передачу:

Рисунок 9 - График времени и пути разгона автомобиля

3.8 Расчет и построение топливно-экономической характеристики

Рассчитать и построить топливно-экономическую характеристику для грузового автомобиля УРАЛ-4320. Значение номинальной мощность Ne берут из таблицы 6, скорость хa берут из таблицы 5.

Топливно-экономической характеристикой называют зависимости путевого расхода топлива (в л/100 км или в кг/100 км) от скорости автомобиля при различных значениях коэффициента суммарного сопротивления дороги ш.

Путевой расход топлива, рассчитывают по формулам:



, (23)

или

, (27)

где Qt - часовой расход топлива, кг/ч.

Для построения топливно-экономической характеристики необходимо задается удельным расходом топлива gemin, г/(кВт·ч) по двигателю автомобиля - прототипа и рассчитать часовой расход топлива Qt и путевой расход топлива Qs для различных значений коэффициента суммарного сопротивления дороги ш.

Расчет топливной экономичности автомобиля проводится в следующей последовательности:

- определяется максимальный часовой расход топлива.

Задавшись удельным расходом топлива gemin, определим максимальный часовой расход топлива:

, (28)

определяется расход топлива с учетом загрузки двигателя в зависимости от дорожных условий, скорости и частоты вращения коленчатого вала двигателя.

Задавшись различными величинами коэффициента суммарного сопротивления дороги ш (например, и ) и значениями частот вращения коленчатого вала двигателя в диапазоне от nmin до nmax или скоростей автомобиля - от хmin до хmax , произведем расчет значений часового расхода топлива для каждого принятого значения nе (хa) по формуле:

(29)

Часовой расход топлива зависит от загрузки двигателя. Загрузка двигателя, определяется силами суммарного сопротивления движению автомобиля Pc (формула 22) и силой тяги на ведущих колесах Pк (формула 21) с учетом этих параметров для расчетных значений скорости автомобиля хai, определяем часовой расход топлива:

(30)

определяется путевой расход топлива.

Определение путевого расхода топлива производим по формуле (28), подставив в нее полученные значения часового расхода топлива из формулы (30) и заносятся результаты в таблицу

хa	Qtn	Qti-1	Qti-2
2,43	2,8	0,8	0,779
3,24	3,4	0,95	0,93
4	3,96	1,09	1,065
4,86	4,4	1,2	1,2
5,67	4,88	1,3	1,3
6,5	5,3	1,46	1,4
7,3	5,7	1,57	1,5
8,5	6,3	1,75	1,7
10,5	8,2	2,07	1,9
II передача
хa	Qtn	Qti	Qti-2
4,7	4,35	1,4	1,3
6,3	5,2	1,64	1,5
7,8	6	1,87	1,7
9,44	6,7	2,08	1,9
11	7,4	2,3	2,14
12,6	8	2,5	2,33
14	8,6	2,7	2,5
16,5	9,5	3,07	2,8
20,46	10,9	4	3,5
III передача
хa	Qtn	Qti	Qti-2
8,32	6,2	2,72	2,26
11,1	7,4	3,12	2,63
13,86	8,5	3,5	2,9
16,6	9,5	3,87	3,3
19,4	10,5	4,26	3,64
22,18	11,4	4,68	3,9
25	12,3	5,16	4,36
29	13,6	6	5
36	15,5	8,8	6,9
VI передача
хa	Qtn	Qti	Qti-2
13,6	8,5	6	4,4
18,2	10,1	6,7	5
22,74	116	7,3	5,67
27,3	13	8,3	6,3
31,8	14,3	9,2	7
36,4	15,6	10,3	7,8
41	16,8	11,56	8,7
47,7	18,5	14,36	10,7
59	21,1	24,5	17,5

по полученным расчетным точкам Qti строится график зависимости Qsi = f(хa) топливно-экономическая характеристика для различных принятых значений коэффициента суммарного сопротивления дороги ш во всем диапазоне частот устойчивого вращения коленчатого вала двигателя от nmin до nmax (от хmin до хmax ) в соответствии с рисунком 6.

Рис.10 - График топливно-экономической характеристики

Результаты данных показывают о том, что тяговая сила данного автомобиля обеспечивает оптимальную силу тяги для рассчитанных передач. Однако, как видно из графика динамичности, данный автомобиль обладает плохим качеством динамичности, так как она намного ниже 0,5 % показателя.

Так же имеет плохой показатель ускорения, что показывает графика ускорения. Время переключения передач немного запаздывает, так как проходит не малый путь за данное время разгона, что даже теряет значительную скорость.

Можно предложить для данного автомобиля Урал-5557 увеличения количество передач, модернизация трансмиссии, увеличить качество тягово- сцепные качества автомобиля.

Необходимо так же модернизация, увеличения мощности двигателя для данного автомобиля имеющую такую грузоподъемность.

3.9 Расчет на прочность промежуточного вала.

Прочность - способность материала (образца, детали, элемента конструкции…) не разрушаясь сопротивляться действию внешних сил. Часто под прочностью понимают способность сопротивляться развитию пластических деформаций под действием внешних сил.

Целью расчета на прочность является определение величины внешних нагрузок, при которых исключается возможность разрушения элемента конструкции.

Правильно сконструированный вал должен обеспечивать несущую способность узла, т.е. нормальную работу зубчатых колёс, сидящих на валу, его опор и пр. В соответствии с этим должны быть обеспечены прочность вала, его жёсткость, а иногда и некоторые специальные требования, например, устойчивость против коррозии, против истирания и т.д.

Расчёт промежуточного вала на прочность

1) Исходные данные:

а) ; ;

б) ;

;

;

угол зацепления для одной передачи ;

;

.

в) материал - сталь 25ХГМ, запишем следующие данные:

; ; ; .



г) опоры - подшипники качения

д)

Рисунок 1 - Схема включённой первой передачи

2) Разложение нагрузок на валу по двум взаимно перпендикулярным направлениям, определение составляющих опорных реакций:

,

,

,



,

,

,

3) Определение суммарных реакций на опорах вала и суммы их абсолютных величин внешних поперечных нагрузок:

,

,

,

Сумма внешних поперечных сил:

,

Для расчёта принимаем большее значение

4) Определение условного запаса прочности:

,

,

Наиболее сильный концентратор напряжений - шпоночное соединение. По таблице [1, табл.8, стр138] исходя из ; и шпонки найдём значение

В данном случае , следовательно, необходимо провести расчёт на статическую прочность.

5) Построение эпюр.

Эпюра :

Изгибающий момент в вертикальной плоскости слева и справа от сечения 1:

,

Изгибающий момент в вертикальной плоскости в сечении :

,

Эпюра :

Изгибающий момент в горизонтальной плоскости в сечении 1:

,

Изгибающий момент в горизонтальной плоскости в сечении :

,

Эпюра :

Суммарные изгибающие моменты в сечении 1:

,

Суммарный изгибающий момент в сечении :



Эпюра :

Между сечениями 1 и крутящий момент .

Эпюра :

Эквивалентный изгибающий момент в сечении 1:

,

Эквивалентный изгибающий момент в сечении :

,

6) Изгибающие моменты в граничных сечениях 2,3 находим графически по эпюре

: ; .

По полученным изгибающим моментам выделим два опасных сечения, для которых проведём расчёт. Сечение с - самое нагруженное сечение вала, сечение 3 - второе по на груженности сечение вала.

7) Определение номинальных напряжений в опасных сечениях от изгиба и кручения.

Находим момент сопротивления сечения с: . Момент сопротивления для сечения 3:



.,

Номинальные напряжения изгиба и кручения в сечениях с и 3:

,

,

,

,

Сопоставление номинальных напряжений указывает на возможность исключить из расчёта сечение с и определять запас прочности только для сечения 3.

8) Определение коэффициентов запаса прочности в опасном сечении.

Коэффициенты запаса прочности сечения 3:

,

,

Запас прочности по статической несущей способности:

,

9) Сравнение запаса прочности с табличными значениями.

Для сечения 3 по таблице [1, табл.8, стр138] находим при ; и по гладкому валу.

Так как , следовательно, дальнейший расчёт на усталостную прочность не требуется. [1]

10) Вычисляем диаметры вала на нагруженных участках вала, исходя из расчётного момента и конструктивных соображений. Диаметры определяем по наибольшим эквивалентным моментам на данных участках и округляем до ближайшего стандартного значения.

Сечение 1:

,

,

Сечение :

,

,



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Модернизация - это процесс изменения чего-либо в соответствии с требованиями современности, переход к более совершенным условиям, с помощью ввода новых обновлений (внедрений).

В данном курсовом проекте была рассмотрена коробка передач грузового автомобиля УРАЛ 4320, и разработан способ модернизации конструкции с целью повышения эксплуатационных качеств автомобиля.

В ходе выполнения проекта было выполнено: выявление способа модернизации конструкции коробки передач; выбор новых передаточных чисел в коробку передач; конструкторские расчёты, связанные с кинематикой коробки, тягово-скоростными свойствами и нагрузками на деталь - вал.



СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Лялин В.П. Автомобили. Основы теории эксплуатационных свойств: Учеб. пособие. - Екатеринбург: Урал. гос. лесотехн. ун-т, 2006. - 205с.: ил.

2. Вахламов В.К. Техника автомобильного транспорта: Подвижной состав и эксплуатационные свойства. Учебное пособие. - М.: Издательский центр «Академия», 2004.-528 с.

3. Вахламов В.А. Автомобили: Теория эксплуатационных свойств Учебное пособие. - М.: Издательский центр «Академия», 2005. : ил.

4. Методические указания и варианты заданий к курсовому проекту по дисциплине «Теория автомобиля».- Екатеринбург: ГОУ ВПО «Рос.гос.проф.-пед.ун-т», 2008. - 30 с. : ил.

5. Гладков Г.И., Петренко А.М. Специальные транспортные средства: Теория: Учеб. Для вузов./ Под ред. Г.И.Гладкова.- М.: ИКЦ «Академкнига», 2006.- 215 с.:ил.

6. Тарасик В.П. Теория движения автомобиля: Учебник для вузов.-СПб.:БХВ-Петербург, 2006.-478 с.: ил.

7. Литвиинов А.С, Фаробин Я.Е. Автомобиль: теория эксплуатационных свойств: Учебник для вузов по специальности «Автомобили и автомобильное хозяйство». - М.: Машиностроение, 1989.-240 с.:ил.

8. Проскурин А.И. Теория автомобиля. Примеры и задачи: Учебное пособие / А.И. Проскурин.-Ростов н/Д: Феникс, 2006.-200 с.:ил.