Курсовая работа (т): Проектировочный расчет трансмиссии

Проектировочный расчет трансмиссии

Содержание

. Описание прототипа

.1 Двигатель

.2 Параметры двигателя

.3 Трансмиссия

.4 Ходовая часть

.5 Исходные данные

. Силовой баланс автомобиля

.1 Расчет скорости движения автомобиля

.2 Радиус качения колеса

.3 Сила тяги на ведущих колесах

.4 Сила сопротивления воздуха

.5 Свободная сила тяги

.6 Сила сопротивления дороги при равномерном движении

.7 Сила тяги по сцеплению ведущих колес с дорогой

. Проектировочный расчет сцепления

.1 Момент сопротивления дороги

.2 Время буксования сцепления

. Расчет диафрагменной пружины

.1 Коэффициент запаса сцепления

.2 Расчет диафрагменной пружины на прочность

. Расчет ведущих и ведомых деталей

.1 Расчет для нажимных дисков

.2 Ведомые диски

. Расчет привода управления сцеплением

. Заключение

. Список использованной литературы

1.      
Описание прототипа

1.1 Двигатель

Двигатель: бензиновый, рядный, четырехцилиндровый, четырехтактный, имеет жидкостное охлаждение.

1.2 Параметры двигателя

максимальная мощность Nе = 100 кВт при n = 5600 об/мин

максимальный крутящий момент Ме = 222 Н*м при n = 2800 об/мин

рабочий объем Vh = 0,619 см3;

диаметр и ход поршня D´S - 96´86 мм;

степень сжатия ε = 9,5.

1.3 Трансмиссия

Коробка передач - семиступенчатая S tronic® с двойным сцеплением способствует быстрому переключению передач без разрыва потока мощности, что позволяет достичь выдающейся эффективности.

Два многодисковых сцепления отвечают за определенные передачи. Одно большое сцепление подводит крутящий момент к ведущему валу, связанному с шестернями нечетных ступеней. Второе сцепление подводит крутящий момент к полому валу, связанному с шестернями четных передач. Обе части КП постоянно активны, но только одна из них в каждый момент соединена с двигателем через замкнутое сцепление. Например, если автомобиль разгоняется на третьей передаче, то во второй части КП уже выбрана четвертая ступень. Переключение происходит очень быстро благодаря изменению состояния сцеплений - одно выключается, другое сразу же включается. Процесс длится несколько сотых долей секунды и происходит почти без прерывания потока мощности. Переключение осуществляется плавно и комфортно, почти незаметно для водителя. Плавность и точность работы КП обеспечиваются во всех режимах: D (Drive), S (Sport) или в ручном режиме при помощи подрулевых лепестков. Несмотря на динамику, обеспечиваемую данной технологией, КП S tronic® остается крайне эффективной, позволяя снизить расход топлива и объем вредных выбросов.

Привода - используется самоблокирующийся межосевой дифференциал. В обычном режиме вождения он распределяет крутящий момент преимущественно на задние колеса в соотношении 40% к 60%. В случае необходимости перераспределение происходит за максимально короткое время. Функция перераспределения крутящего момента помогает работе межосевого дифференциала, используя тормозные механизмы и наделяя автомобиль <#"702661.files/image001.gif"> 0,16 - коэффициент радиальной деформации шин.

Скорость движения автомобиля в зависимости от частоты вращения коленчатого вала:

Значения скоростей для других режимов и передач приведены в таблице ниже.

2.3 Сила тяги на ведущих колесах автомобиля

Рассчитывается по формуле:

где:  - коэффициент полезного действия трансмиссии. Для легковых автомобилей типа 4х2, обычно принимаются равным 0,9  0,96.

2.4 Сила сопротивления воздуха

где  - плотность воздуха (обычно принимается равной 1,225 кг/м3)

VОТ - относительная скорость

2.5 Свободная сила тяги

2.6 Сила сопротивления дороги при равномерном движении

По рекомендациям для заданного типа покрытия дороги, принимаем коэффициент сопротивления качению: ƒ0 = 0,01

При  коэффициент сопротивления качению можно считать постоянным ƒ0 = ƒ, при больших скоростях движения он зависит от скорости

, где

2.7 Сила сопротивления дороги при равномерном движении

2.8 Сила тяги по сцеплению ведущих колес с дорогой

По рекомендациям для заданного типа покрытия дороги принимаем коэффициент сцепления колес с дорогой: jх = 0,85.

Таблица 1

Абсцисса точки пересечения кривых Рсв = f (V) и РД = f (V) является максимальной скоростью на данном участке - Vmax = 50 м/с = 180 км/ч

Абсцисса точки пересечения кривых Da = f (V) и ψ = f (V) является максимальной скоростью на данном участке - Vmax = 50 м/с = 180 км/ч

Ускорение прототипа автомобиля j = 3,8 м/с2

.       
Проектировочный расчет сцепления

Определение основных параметров сцепления.

Расчетный крутящий момент, передачу которому должно обеспечить сцепление:

где: b = 1,2 - коэффициент запаса сцепления, в конструкциях с периферийными пружинами принимают b = 1,2  1,75

Ме max - максимальный крутящий момент двигателя.

Рассчитываем наружный диаметр фрикционных колец. Для этого зададимся некоторыми параметрами:

числом поверхности трения i = 2;

давлением, действующим на фрикционный диск p = 0,22 МПа, исходя из рекомендаций;

величиной коэффициента трения пары «ведущий диск - фрикционные кольца», mтр = 0,4;

- отношением внутреннего и наружного диаметров фрикционных колец  = d/D = 0,7;

коэффициент, учитывающий площадь охлаждающих канавок на диске kk = 0,9;

Наружный диаметр D вычисляют по формуле:

Рассчитываем внутренний диаметр фрикционного кольца:

Проверим ведомый диск на прочность по окружности скорости, она не должна превышать 65  70 м/с.

где: nmax = (1,1  1,3) * nN = 1,1 * 5600 = 6160 об/мин - максимальная частота вращения коленчатого вала.

,2 м/с  70 м/с, следовательно, условие выполняется и расчет произведен верно.

Определим момент инерции вращающихся и поступательно движущихся масс автомобиля. При этом к вращающимся массам относят ведомые детали сцепления, трансмиссию и колеса.

Момент инерции рассчитывается по формуле:

где: ma - gполная масса автомобиля, кг;

rк - радиус ведущих колес, м;

UТР - передаточное число трансмиссии;

δн - коэффициент учета вращающихся масс при движении накатом.

Вычислим момент инерции основных движущихся частей двигателя относительно оси вращения коленчатого вала. Для этого воспользуемся аппроксимационной формулой:

момент инерции коленчатого вала с учетом прицепных масс и шкива вентилятора:

момент инерции маховика:

момент инерции кожуха сцепления в сборе:

Общий момент инерции двигателя и ведущих частей сцепления приблизительно подсчитывается как:

Вычислим частоту вращения вала в начале включения сцепления по формуле:

где:  = 950 - минимально устойчивая частота вращения вала двигателя, работающего без нагрузки.

Вычислим угловую скорость вала двигателя в начале включения сцепления:

3.1 Момент сопротивления дороги

где  = 0,02 - коэффициент сопротивления дороги.

.2 Время буксования сцепления

Работа буксования сцепления будет равна:

Проверяем угловую скорость сцепления после прекращения буксования:

Чтобы двигатель не заглох, необходимо выполнения условия:

nкон  nmin ; 1451 950, следовательно, условие выполняется.

Удельная работа буксования сцепления будет равна:

Для легковых автомобилей удельная работа буксования сцепления не должна превышать 70 Дж/см2, условие выполняется.

Изменение температуры ведущей детали сцепления:

где:  - доля теплоты, приходящаяся на рассчитываемую деталь. Для однодискового сцепления  = 0,5;

 - теплоемкость материала рассчитываемой детали. Для стали

 = 482 Дж/(кг/К);

sн - толщина нажимного диска, sн = 0,002 м;

 - масса нагреваемой детали:

кг/м3 - плотность стали

 - объем рассчитываемой детали.

Допускаемый нагрев детали за одно включение не должно превышать 10  15 , в нашем случае условие выполняется.

4.      
Расчет диафрагменной пружины

Диафрагменная пружина имеет форму усеченного конуса и состоит из сплошной наружной части и внутренней части, имеющей радиальные прорези для образования лепестков. В конце прорезей выполнены отверстия, куда вставляются заклепки для крепления пружины к кожуху сцепления. Между кожухом сцепления и пружиной, а также между пружиной и заклепками размешаются два кольца, служащие опорами для пружины.

При сборке сцепления наружный край сплошного кольца прогибается относительно опорных колец. Это приводит к появлению силы, действующей на нажимной диск.

При выключении сцепления создается сила Рма приложенная к внутренней части пружины. Действие этой силы приводит к перемещению внутренней части пружины на расстояние f’ (изгибом лепестков пренебрегаем) и в соответствии с правилом рычага - к перемещению наружного края пружины на расстояние f При этом пружина оттягивает нажимной диск от ведомого диска. Сцепление выключается.

В первом приближении зададимся размерами пружины таким образом:

Db = D = 0,215 м;

s = 0,0025 м;

Н/s = 1,5  2,0. Примем Н / s = 2 - это величина определяет нелинейность пружины.

Н = 0,0025*2 = 0,005 м.

Db / Da = 1,2  1,5. Примем Db / Da = 1,36;

Da = Db / (Db / Da) = 0,215 / 1,36 = 0,158 м;/ Dе  2,5. Примем Db / Dе = 10;е = Db / (Db / Dе) = 0,022 м;/ s = 75  100. Примем Db / s = 0,215 / 0,0025  86