Рабочие процессы и элементы расчета механизмов автомобиля Ford Fiesta

Министерство образования Российской Федерации

Южно-Уральский Государственный университет

Кафедра «Автомобильный транспорт»

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. – 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 РАСЧЕТ 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 «Анализ конструкций и элементы расчета»- дать знания и навыки по анализу и оценке конструкций различных автомобилей и их механизмов, а также по определению нагрузок.

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

1 Расчёт сцепления

 

Сцепление – 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:

 (1.1)

2.  Диаметр ведомого диска:

 (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.

 (1.4)

4.  Удельная работа буксования:

 (1.5)

где Wб – работа буксования определяется из зависимости: ,

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

Мс(t)- момент трения сцепления.

5.  Расчет ведущего диска на нагрев:

 (1.6)

где m н – масса диска,

с- удельная массовая теплоемкость.

6.  Нажимное усилие одной витой пружины:

 (1.7)

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

zн – число нажимных пружин.

7.  Жесткость пружины:

, (1.8)

где lн – 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 Н·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;  передаточное 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 – Исходные данные для расчёта сцепления

Угловая скорость коленвала при максимальном моменте, об/мин	2600
Максимальный крутящий момент двигателя, Н*м	106
Давление между поверхностями трения, кН/м^2	25
Коэффициент запаса сцепления	1,65
Число пар трения	2
Число нажимных пружин	10
Полный вес автомобиля, Н	16500
Расчетный коэффициент трения	0,3
Передаточное число трансмиссии	14,54
Полный вес прицепа, Н	5500
Радиус колеса, м	0,33
КПД трансмиссии	0,92
Коэффициент дорожного сопротивления	0,16
Коэффициент учета моментов инерции колес	1,06
Масса ведущего диска, кг	10
Удельная массовая теплоемкость чугуна (стали), Дж/(кг*град)	481,5
Доля теплоты, приходящейся на рассчитываемую деталь	0,5

Таблица 2 – Результаты расчета сцепления

Нажимное усилие прижимных пружин, Н	6836
Наружный диаметр ведомого диска, м	0,19
Внутренний диаметр ведомого диска, м	0,13
Средний радиус, м	0,16
Сила сжатия фрикционных дисков сцепления, Н	1643,7
Нажимное усилие одной пружины, Н/м^2	683,6
Работа буксования, кДж	3049
Перепад температур, град	1,8624
Максимальная сила, действующая на нажимную пружину, кН	13,68

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:

, (2.1)

где Ка = 8,6…9,3 – коэффициент для грузовых автомобилей и автобусов.

Мвых – крутящий момент на ведомом валу.

2.  Диаметр ведущего вала в шлицевой части:

(2.2)

где Kd – эмпирический коэффициент,

Мemax – максимальный крутящий момент двигателя.

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

, (2.3)

где m_n – нормальный модуль.

4.  Найдем уточненное значение угла наклона:

, (2.4)

где z_Σ – суммарное число зубьев.

5.  Число зубьев зубчатых колес:

Z_bщ + Z_вм = Z_Σ (2.5)

Z_вм / Z_вщ = u_p (2.6)

где Z_bщ – число зубьев ведущего зубчатого колеса

Z_вм число зубьев ведомого зубчатого колеса,

Z_Σ – суммарное число зубьев,

u_p – передаточное число от ведущего зубчатого колеса к ведомому.

6.  Необходимый момент трения синхронизатора:

, (2.7)

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

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

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

7.  Время синхронизации:

, (2.8)

где ε_с – 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).