Каргин Н.Т. Конструкция и проектирование. Ч.1

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Тольяттинский государственный университет»
Институт машиностроения
(наименование института полностью)
Кафедра Проектирование и эксплуатация автомобилей
(наименование)
23.05.01 «Наземные транспортно-технологические средства»
(код и наименование направления подготовки, специальности)
Автомобили и тракторы
(направленность (профиль)/специализация)
ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА
(ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ)
на тему Разработка конструкции муфты подключения заднего моста
ВАЗ-2123
Студент
А.Н. Каргин
(И.О. Фамилия)
Руководитель
(личная подпись)
канд. техн. наук, доцент А.С. Тизилов
(ученая степень, звание, И.О. Фамилия)
Консультанты
доцент И.В. Дерябин
(ученая степень, звание, И.О. Фамилия)
канд. экон. наук, доцент О.М. Сярдова
(ученая степень, звание, И.О. Фамилия)
ст. преподаватель О.А. Головач
(ученая степень, звание, И.О. Фамилия)
Тольятти 2022
Аннотация
Тема дипломного проекта «Разработка конструкции муфты подключения
заднего моста ВАЗ-2123». Актуальность темы обусловлена ростом числа
транспортных средств, которые предназначены для работы в тяжелых
дорожных условиях. Поэтому, требуется разработка агрегатов трансмиссии,
способных увеличить проходимость транспортного средства.
Структура дипломной работы представляет собой пять глав, оглавление,
введение, заключение, список литературы, включающий иностранные
источники и приложения. В расчетно-пояснительной записке работа
иллюстрирована рисунками, основные расчеты и данные сведены в таблицы.
Ключевым
значением
проекта
является
разработка
легкового
пассажирского транспорта повышенной проходимости. Целью проекта
является разработка муфты автоматического подключения заднего моста
легкового автомобиля. Работа заключается в модернизации трансмиссии
транспортного средства путем внедрения разработанной автоматической
муфты блокировки межосевого дифференциала. Разрабатываемое в рамках
дипломного
проекта
техническое
решение
позволит
исключить
из
конструкции межосевой дифференциал, что позволит эксплуатировать
автомобиль на дорогах общего пользования как переднеприводной.
Дипломная работа логически может быть разбита на следующие главы,
связанные между собой.
В первой главе дипломной работы произведен анализ истории появления
внедорожных
легковых
автомобилей,
включая
иностранный
опыт
проектирования.
Во второй главе дипломной работы выполнен тяговый расчет автомобиля
ВАЗ-2123, подтверждающий возможность использования его в дорожных
условиях с вносимыми в трансмиссию изменениями. Выполнен расчет
отдельных узлов и деталей разрабатываемой муфты, силовые и прочностные
расчеты конструкции.
2
В третьей главе дипломного проекта разработана технология и создана
технологическая карта на сборку разработанной трансмиссии с разработанной
автоматической муфтой.
В четвертой главе произведен анализ безопасности при проведении
сборочных работ трансмиссии автомобиля ВАЗ-2123.
В пятой главе дипломной работы приводится расчет себестоимости работ
изготовления и сборки муфты подключения заднего моста автомобиля ВАЗ2123.
Результаты проведенной работы представлены в расчетно-пояснительной
записке и на листах графической части.
3
Abstract
The theme of the diploma project is “Development of the design of the coupling
for connecting the rear axle VAZ-2123”. The relevance of the topic is due to the
increase in the number of vehicles that are designed to work in difficult road
conditions. Therefore, it is required to develop transmission units that can increase
the cross-country ability of the vehicle.
The structure of the thesis consists of five chapters, a table of contents, an
introduction, a conclusion, a list of references, including foreign sources and
applications. In the settlement and explanatory note, the work is illustrated with
figures, the main calculations and data are summarized in tables.
The thesis work can be logically divided into the following chapters,
interconnected.
In the first chapter of the thesis, an analysis is made of the history of the
appearance of off-road cars, including foreign design experience.
In the second chapter of the thesis, a traction calculation of the VAZ-2123 car
is made, confirming the possibility of using it on the road with changes made to the
transmission. The calculation of individual components and parts of the developed
coupling, power and strength calculations of the structure is carried out.
In the third chapter of the graduation project, a technology is developed and a
technological map is created for assembling the developed transmission with the
developed automatic clutch.
In the fourth chapter, a safety analysis is made during the assembly work of the
transmission of the VAZ-2123 car.
In the fifth chapter of the thesis, the calculation of the cost of manufacturing
and assembling the coupling for connecting the rear axle of the VAZ-2123 car is
given.
The results of the work carried out are presented in the settlement and
explanatory note and on the sheets of the graphic part.
4
Содержание
Введение ………………………………………………………………………... 7
1
Технико-экономическое
обоснование
объекта
проектирования
дипломного проекта ……………………………………………………………. 11
1.1 Анализ влияния типа привода на показатели устойчивости
автомобиля …………………………………………………………………... 11
1.2 Анализ влияния типа привода на показатели управляемости
автомобиля …………………………………………………………………... 14
1.3 Анализ влияния типа привода на показатели проходимости
автомобиля …………………………………………………………………... 15
1.3.1 Геометрические параметры проходимости ………………………. 15
1.3.2 Тяговые и опорно-сцепные параметры проходимости …………… 21
1.4 Способы повышения тяговых и опорно-сцепных параметров
проходимости ………………………………………………………………..
27
2 Тяговый расчет проектируемого транспортного средства ………………… 30
2.1 Исходные данные ……………………………………………………….. 30
2.2 Определение параметров автомобиля ………………………………….. 30
2.3 Расчет внешней скоростной характеристики двигателя ……………… 31
2.4 Определение передаточного числа главной передачи ………………... 34
2.5 Время и путь разгона автомобиля ………………………………………. 35
2.6 Мощностной баланс автомобиля ………………………………………. 36
2.7 Топливно-экономическая характеристика транспортного средства … 38
3 Разработка схемы трансмиссии и конструкции муфты подключения
заднего моста …………………………………………………………………… 41
3.1 Обзор схем полноприводных трансмиссий ……………………………. 41
3.2 Расчёт показателей управляемости и устойчивости проектируемого
автомобиля …………………………………………………………………... 44
3.3 Разработка кинематической схемы полноприводной трансмиссии ….. 52
5
3.4 Разработка кинематической схемы муфты подключения заднего
моста …………………………………………………………………………. 54
3.5 Расчёт фрикционной муфты с автоматическим включением
4
56
3.5.1 Расчёт момента трения фрикционной муфты
56
3.5.2 Расчёт муфты включения
61
Разработка
технологии
технического
обслуживания
и
ремонта
фрикционной муфты с автоматическим включением ……………………….. 65
4.1 Перечень операции ТО и ремонта фрикционной муфты с
автоматическим включением ………………………………………………. 65
4.2 Операционно-технологическая карта ТО и ремонта трансмиссии
автомобиля категории М1 …………………………………………………..
68
5 Охрана труда и безопасность объекта проектирования …………………… 71
5.1 Характеристика объекта проектирования (технологического процесса
сборочных работ) ……………………………………………………………
71
5.2 Идентификация профессиональных рисков …………………………… 71
5.3 Методы и средства снижения профессиональных рисков …………… 76
5.4 Обеспечение пожарной безопасности технического объекта ………… 79
5.5 Обеспечение экологической безопасности технического объекта …… 81
6 Экономический раздел дипломного проекта ……………………………….. 83
6.1 Анализ объекта дипломного проектирования ………………………… 83
6.2 Исходные данные для расчета ………………………………………….. 83
6.3 Расчет затрат на материалы …………………………………………….. 84
6.4 Расчет затрат на покупные изделия и полуфабрикаты ………………… 85
6.5 Расчет затрат на заработную плату …………………………………….. 86
Заключение ……………………………………………………………………... 89
Список используемых источников ……………………………………………. 91
Приложение А Графики тягового расчета
6
94
Введение
Целью выпускной квалификационной работы является максимально
полное раскрытие студентом практических знаний, полученных в процессе
обучения и возможности применения полученных знаний для решения
практических задач. Актуальность темы дипломного проекта определяется
спектром задач, стоящих перед экономикой и промышленностью. В настоящее
время на рынке транспортных средств остро стоит вопрос о применении
транспортных средств повышенной проходимости и разработке устройств,
способных значительно повысить проходимость транспортного средства без
значительной доработки трансмиссии и подвески автомобиля.
Тема
дипломного
подключения
заднего
проекта
моста
«Разработка
ВАЗ-2123».
В
конструкции
рамках
муфты
выпускной
квалификационной работы проведена разработка автоматической муфты
блокировки заднего моста. Данное устройство отвечает вопросу актуальности
выполнения дипломного проекта и способно повысить проходимость
транспортного средства, не подвергая его трансмиссию и ходовую часть
значительным доработкам.
Для описания предполагаемых работ, рассмотрим объект дипломного
проектирования с точки зрения декомпозиции на составные части.
«Автомобиль состоит из трех основных частей: двигателя, шасси и
кузова.
Шасси составляет основу автомобиля и состоит из трансмиссии,
ходовой части и механизмов управления.» [2]
«Ходовая
система
(часть) автомобиля
–
это комплекс
узлов,
предназначенный для перемещения автомобиля по дороге. Механизмы
ходовой части позволяют водителю и пассажирам двигаться с определенной
степенью комфорта и безопасности.
Ходовая часть автомобиля состоит из основных узлов: рама (для
современных легковых автомобилей – несущий кузов), балки мостов,
7
подвески колес (передняя и задняя), колёса и шины. Каждый из этих элементов
выполняя определенные функции, в итоге, позволяет людям в автомобиле в
малой
степени
испытывать
разнообразные
механические
колебания,
передвигаться в авто в комфортных условиях, а средства активной и пассивной
безопасности обеспечивают относительную сохранность здоровья и жизни
людей в аварийных ситуациях.» [3].
Трансмиссия автомобиля – узлы и агрегаты, передающие мощность и
крутящий момент от двигателя к колесам или иным движителям
транспортного средства. Также трансмиссия служит для распределения
крутящего момента между колесами, в зависимости от дорожных условий,
выполняемого маневра, скорости движения и т.п.
«Для такой страны, как наша, с продолжительными снежными зимами
на значительной части ее территории, с обширными пространствами, еще не
имеющими даже грунтовых дорог, наконец, с пустынными и степными
массивами в южных районах транспорт повышенной проходимости играет
огромную роль. Автомобили для эксплуатации на грунтовых дорогах или
шоссе создавать значительно проще, чем внедорожные. Трудность в том, что
болотистая почва, снег, песок по своим физическим свойствам, в частности
способности воспринимать
вертикальную нагрузку и сопротивляться
приложенному к грунту тяговому усилию, очень разнообразны. Скорее всего
нет возможности создать универсальную для всех грунтов машину, которая
двигалась бы посредством сцепления движителя с почвой.» [21]
Основным конструктивным фактором, отвечающим за проходимость
транспортного средства, является конструкция его ходовой части.
«Проходимость автомобиля является эксплуатационным свойством,
имеющим важное значение для любых автомобилей, особенно работающих в
условиях бездорожья. Проходимость в таких условиях эксплуатации
определяет среднюю скорость движения и оказывает существенное влияние
на производительность автомобиля.
8
Проходимость автомобиля оценивается габаритными, тяговыми и
опорно-сцепными
параметрами,
а
также
комплексным
фактором
проходимости.» [5]
«На устойчивость и управляемость большое влияние оказывает занос
автомобиля. Занос – это движение автомобиля, сопровождающееся боковым
скольжением его задней или передней оси. Такое скольжение возникает в
случае, когда теряется сцепление колес с дорогой, что может произойти по
многим причинам.
Чаще случается занос задней оси. При заносе корпус автомобиля
изменяет свою ориентацию на дороге – поворачивается. Передняя ось
движется в том направлении, куда направлены передние колеса, а задние не
идут по следу передних. Поэтому автомобиль, продвигаясь вперед, получает
еще и вращательное движение. Возникающая при этом центробежная сила
складывается с боковыми силами, вызвавшими занос, и усиливает их. Отсюда
ясно: если занос вызван резким ускорением, нужно убавить «газ», если
торможением - отпустить тормоз. Но этим можно только уменьшить влияние
поперечной силы. Для того чтобы ликвидировать занос, нужно повернуть руль
в сторону заноса. Возникшая при этом центробежная сила инерции начнет
разворачивать автомобиль в сторону, противоположную заносу, т.е.
возвращать его в исходное состояние. По мере возвращения автомобиля в
исходное положение нужно поворачивать руль и возвращать передние колеса
в исходное положение так, как это приходится делать на повороте - поворот
еще не кончился, а колеса поворачиваем в положение прямо.
Спровоцировать занос при скорости 20…25 км/ч очень просто, если резко
затормозить. Можно усилить занос, резко повернув руль перед самым
торможением.
Для устранения заноса необходимо использовать полноприводную схему
трансмиссии. Ведь в данном случае распределение крутящего момента
одинаково на все четыре колеса, что препятствует заносу такого автомобиля.»
[1]
9
Таким образом, цель дипломного проекта может быть сформулирована
следующим
образом.
Целью дипломного проекта
будет повышение
проходимости автомобиля ВАЗ-2123 путем разработки самоблокирующейся
муфты подключения заднего моста.
Достижение поставленной цели требует решения ряда взаимосвязанных
задач в рамках выпускной квалификационной работы:
 выполнить
анализ
факторов,
влияющих
на
проходимость
транспортных средств и оценить влияние каждого из них;
 произвести анализ факторов, оказывающих влияние на проходимость
транспортных средств вне дорог общего пользования;
 выявить
возможные
способы
увеличения
проходимости
транспортных средств;
 произвести анализ различных типов движителей для транспортных
средств повышенной проходимости;
 произвести тяговый расчет автомобиля, взятого в качестве базового;
 разработать конструкцию муфты подключения заднего моста
автомобиля ВАЗ-2123;
 выполнить расчет прочностных и силовых характеристик узлов и
деталей разработанной конструкции;
 произвести разработку технологического процесса сборки муфты;
 в
рамках
технологического
процесса
произвести
разработку
технологическую карту;
 произвести разработку безопасности производства работ и произвести
анализ опасных и вредных производственных факторов;
 выполнить расчет себестоимости изготовления муфты;
Выполнение поставленных задач будет являться основанием для того,
чтобы считать выпускную квалификационную работу завершенной.
10
1 Технико-экономическое обоснование объекта проектирования
дипломного проекта
1.1 Анализ влияния типа привода на показатели устойчивости
автомобиля
«Устойчивость –
это
способность
автомобиля
при отсутствии
управляющих действий водителя (вращение рулевого колеса, изменение
положения педали газа, включение тормозов и т. д.) выдерживать заданное
направление движения без опрокидывания и бокового скольжения колес.
Устойчивость – это свойство автомобиля сохранять направление движения и
противостоять силам, стремящимся вызвать занос или опрокидывание
автомобиля.» [5].
Типы привода могут быть следующих видов:
а) передний привод, где ведущими являются передние колеса;
б) задний привод, где ведущими являются задние колеса;
в) разновидности полного привода, где ведущими могут быть все 4
колеса:
1)
постоянный полный привод;
2)
постоянный полный привод с блокировкой дифференциала;
3)
полный привод, подключаемый водителем;
4)
полный привод, подключаемый автоматически.
При этом стоит отметить, что распределение тяговых усилий между
передними и задними колесами может быть абсолютно, различным и завесить
от конкретной модели, а соответственно, иметь разное влияние на
управляемость и поворачиваемость. Поведение автомобиля с распределение
тяги 30% на переднюю ось и 70% на заднюю будет отличаться от автомобиля,
у которого тяга распределяется 50/50.
Для того что бы ответить на вопрос какой привод лучше необходимо
точно понимать условия эксплуатации автомобиля. При том можно сказать,
11
что в автомобиле с постоянным полным приводом Вы будете себя чувствовать
в большей безопасности.
Автомобиль с передним приводом. Наиболее популярный тип привода.
По сравнению с заднеприводным автомобилем белее устойчив в заносах, а
также на скользкой дороге. Может быть оптимальным вариантом для
каждодневной езды по городу.
Автомобиль с задним приводом. На данный момент заднеприводные
автомобили
встречаются
не
часто.
Наиболее
распространенными
представителями являются постсоветский автопром, а также Мерседес и БМВ,
у которых все недостатки заднеприводного автомобиля компенсированы
всевозможными системами безопасности. Задний привод часто является
признаком спортивного автомобиля. Среди достоинств заднеприводного
автомобиля можно отметить более динамичный разгон и большая чем у
переднеприводного устойчивость во время резких маневров на скорости более
80 км/ч.
Автомобили
с
полным
приводом.
Говоря
о
полноприводных
автомобилях, стоит помнить, что модификаций полного привода существует
множество и каждый производитель старается сделать его максимально
удобным экономичным и технически продуманным. При этом все типы
привода группируются по 4 категориям.
Автомобиль с постоянным полным приводом. Так называемый Full
Time, другими словами у таких автомобилей 4 колеса крутятся постоянно.
Наиболее устойчив на мокрой и скользкой дороге, а также во время входа в
поворот. Более проходим чем переднее и заднеприводный автомобиль но
менее
проходим
чем
полноприводный
автомобиль
с
блокировкой
дифференциала. Среди недостатков возможен повышенный расход топлива.
Автомобиль
с
постоянным
полным
приводом
и
блокировкой
дифференциала. Наиболее подходящий вариант для внедорожника. При этом
нужно быть очень внимательным так как на автомобиле, у которого
12
заблокированы дифференциалы не рекомендуется ездить по скользким и
мокрым дорогам со скоростью более чем 20 км/ч, возможен занос.
Автомобиль с подключаемым вручную полным приводом. Все тоже что
и у автомобиля с постоянным полным приводом. Отличия, может быть более
экономичен, так как полный привод подключается тогда, когда необходимо,
хотя с другой стороны при выезде на мокрую и скользкую дорогу полный
привод можно просто забыть или не успеть включить.
«Автомобиль с автоматическим подключаемым полным приводом (On
demand) – это системы, в которых автомобиль едет в режиме заднего привода,
пока задние колеса не начинают проскальзывать. В этом случае система
подключает передний мост и передает на него часть крутящего момента. Это
означает, что автомобиль остается заднеприводным, но при буксовании
система
подключает
передний
мост,
превращая
автомобиль
в
полноприводный. Есть системы, где автомобиль постоянно движется на
переднем приводе, а при проскальзывании подключается задний мост.» [1]
Считается, что это хорошие системы для дорог со снеговым или
грязевым покрытием. Это низкозатратный путь получить полноприводную
систему, которую производитель может называть системой «full-time». На
самом деле такие системы называются «оn demand», что в буквальном
переводе означает «по требованию», т.е. второй мост подключается по мере
необходимости.
Все тоже, что и у автомобиля с постоянным полным приводом. Отличия,
может быть более экономичен, так как полный привод подключается тогда,
когда необходимо. Автомобиль с автоматическим подключаемым полным
приводом более безопасен, чем автомобиль, у которого полный привод
подключается вручную.
13
1.2 Анализ влияния типа привода на показатели управляемости
автомобиля
«Управляемостью называется свойство автомобиля изменять или
сохранять параметры движения при воздействии водителя на рулевое
управление» [4].
«Одной из характеристик управляемости является поворачиваемость. В
зависимости от изменения радиуса поворота под воздействием боковых сил
(центробежной силы на повороте, силы ветра и т.д.) поворачиваемость может
быть недостаточной, нейтральной и избыточной.» [7]
«Поворачиваемость – свойство автомобиля изменять траекторию
движения под действием боковых сил (силы ветра и т.п.) при неподвижном
рулевом колесе.
Для водителей идеальной поворачиваемостью является нейтральная.
Это значит, что, когда автомобиль куда-то поворачивает, ни его передняя
часть, ни задняя не выезжают за пределы намеченной водителем дуги
поворота. Если вы заезжаете в поворот слишком быстро, при нейтральной
поворачиваемости поедет боком весь автомобиль, а не какая-то одна его
половина.
Заднеприводные машины склонны к избыточной поворачиваемости при
более сильном, чем обычно, нажатии на педаль газа, когда задняя ось теряет
сцепление с дорогой. На заднеприводных машинах с высокой мощностью
двигателя избыточная поворачиваемость в комбинации со скользкой дорогой
может привести к самым неприятным последствиям.
Многие машины с передним приводом, ездящие по нашим дорогам,
изначально созданы с недостаточной поворачиваемостью. Это означает, что
при вхождении в поворот передняя часть машины старается уехать наружу из
траектории ее движения, а задняя остается на месте. Ощущается это так, как
будто машина «не хочет» поворачивать. Естественной реакцией водителя при
появлении недостаточной поворачиваемости становится ослабление газа, что
14
заставляет автомобиль снизить скорость. При этом вес переносится на
переднюю ось, колеса на ней таким образом получают более сильное
сцепление с дорогой и машина лучше входит в поворот.» [6]
Полноприводные транспортные средства ввиду наличия тяговых усилий
как на колесах передней, так и задней оси, обладают нейтральной
поворачивамостью. Поэтому полноприводные автомобили являются наиболее
оптимальными с точки зрения управляемости транспортного средства.
1.3 Анализ влияния типа привода на показатели проходимости
автомобиля
Проходимостью
называется
свойство
транспортного
средства
перемещаться по поверхности со сложным рельефом или нестабильными
грунтами. Проходимость транспортного средства важна в случае, если
предполагается основная эксплуатация вне дорог общего пользования.
Проходимость
описывается
геометрическими
параметрами
и
тягово-
сцепными параметрами. Каждый из этих параметров по-своему влияет на
конструкцию транспортного средства и реализуется различным образом в
конструкции автомобиля. При обосновании темы дипломного проекта
необходимо рассмотреть влияние этих параметров.
1.3.1 Геометрические параметры проходимости
«Рассмотрим
геометрические
показатели,
характеризующие
проходимость автомобиля в вертикальной плоскости.
Просвет – это расстояние h между низшей точкой автомобиля и
плоскостью дороги (рисунок 1), которое характеризует возможность движения
автомобиля без задевания сосредоточенных препятствий (камней, пней и т.п.).
Значение дорожного просвета зависит от типа автомобиля, типа главной
передачи и условий эксплуатации. Так, например, для грузовых автомобилей
ограниченной проходимости (колесная формула 4x2) дорожный просвет
15
составляет 245...290 мм, а для автомобилей повышенной и высокой
проходимости (4х4, 6x4, 6x6) - 315...400 мм.» [1]
«Увеличение дорожного просвета может быть достигнуто увеличением
диаметра колес автомобиля, а также уменьшением размеров главной передачи.
Однако увеличение диаметра колес приводит к повышению центра тяжести
автомобиля, в результате может ухудшиться его устойчивость. Тип главной
передачи существенно влияет на дорожный просвет. Среди одинарных
главных передач наименьшие размеры имеет червячная лавная передача.
Причем при верхнем расположении червяка значительно увеличивается
дорожный просвет под ведущим мостом автомобиля.» [4]
Геометрическая проходимость является наиболее популярным и
наиболее простым с конструкторской точки зрения методом повышения
проходимости транспортного средства. Достигается прежде всего за счет
увеличения
дорожного
просвета.
Однако,
применение
этого
метода
ограничено требованиями безопасности, поскольку центр тяжести также

1

2
R
C
r
h
H
смещается вверх, что снижает устойчивость автомобиля.
К
B
L
α1 - угол въезда; α2 - угол съезда; R - продольный радиус проходимости; C - база
автомобиля; h - дорожный просвет; К - колея; r - радиус поперечной проходимости
Рисунок 1 – Основные геометрические параметры, влияющие на профильную
проходимость автомобиля
16
Коническая
и
гипоидная
главные передачи
имеют
небольшие
габаритные размеры. Однако при одинаковом передаточном их числе
гипоидная передача может быть выполнена с меньшим числом зубьев и,
следовательно, меньших размеров. При этом при верхнем гипоидном
смещении значительно увеличивается дорожный просвет автомобиля.
Из всех одинарных главных передач наименьший дорожный просвет
обеспечивает цилиндрическая главная передача, которая размещается в общем
картере с коробкой передач и сцеплением.
Среди двойных главных передач наибольший дорожный просвет
автомобилю обеспечивает разнесенная главная передача с одинарными
планетарными колесными редукторами, в которой конические шестерни
находятся в центре ведущего моста, а цилиндрические шестерни - в колесных
редукторах.
«Передний α1 и задний α2 углы проходимости, а также передний lп и
задний lЗ, свесы характеризуют проходимость автомобиля по неровным
дорогам при въезде на препятствие или при съезде с него, например, в случаях
наезда на бугор, переезда через канавы и т.п. Для определения углов α1 и α2
проводят касательные к внешним окружностям шин передних и задних колес
и к наиболее удаленным точкам передней и задней частей автомобиля.
Продольный R и поперечный r радиусы проходимости определяют
очертания препятствия, которое, не задевая, может преодолеть автомобиль.
Радиусы
проходимости
равны
радиусам
окружностей,
проведенных
касательно к внешним окружностям шин и наиболее низкой точке автомобиля,
в пределах базы В или колеи К. Чем меньше продольный и поперечный
радиусы проходимости, тем лучше проходимость автомобиля. Уменьшая,
например, базу автомобиля, можно уменьшить радиус R.» [3]
В таблице 1 приведены радиусы R продольной проходимости для
некоторых типов транспортных средств.
17
Таблица 1 – Радиусы R продольной проходимости для некоторых типов
автомобилей
Тип привода
Марки автомобилей
Значение, м
2х1
Легковые
3,2…8,3
2х1
Грузовые
2,7…5,5
2 х 2, 3 х 2, 3 х 3
Грузовые
1,9…3,6
Расстояние от низших точек автомобиля до поверхности дороги у
большинства легковых автомобилей составляет 180-250 мм, а у грузовых –
250-325 мм (таблица 2).
Для увеличения дорожного просвета в целях повышения проходимости,
возникает возможность применять разнесенную главную передачу, которая
позволяет
разделить
дифференциал
и
крутящий
полуоси
от
момент,
и
тем
повышенного
самым,
разгрузить
момента,
увеличивая
проходимость.
«Различна способность автомобилей преодолевать глубокие канавы с
крутыми стенками. Так, при ширине канавы более 0,8…0,9 диаметра колеса,
двух- и трехосные автомобили не смогут ее преодолеть.» [1]
Таблица 2 – Средние величины основных геометрических показателей
проходимости автомобилей
Угол в градусах
Дорожный
просвет (в мм)
Марки
автомобилей
Радиус продольной
проходимости в
метрах
150-220
Легковые
3-8
20-30
15-20
250-350
Грузовые
2,5-6
40-60
25-45
220-300
Автобусы
4-9
10-40
6-20
18
передний
задний
«Четырехосные же автомобили преодолевают такие препятствия и
даже большие без затруднений (рисунок 2). Профильная проходимость и
величина дорожного просвета в значительной степени определяются
диаметром колеса. Чем больше диаметр колеса, тем большие неровности –
канавы, бугры, уступы может преодолеть автомобиль.» [4]
Рисунок 2 – Способность автомобиля к преодолению препятствий в
зависимости от компоновочной схемы шасси
«К оценке проходимости относятся и такие измерителя, как вес
автомобиля и его распределение по осям, высота центра тяжести, габариты,
высота
расположения
преодолеваемого
брода,
механизмов,
ограничивающих
возможность
преодолевания
глубину
препятствий:
вертикальных стенок, рвов и т.п.» [1]
«Приведенными
выше
измерителями
свойство
проходимости
автомобиля не исчерпывается полностью, но уже в достаточной мере
определяет его.
Свойство автомобиля поворачиваться на минимальной площади
называют маневренностью. Это свойство характеризует проходимость
автомобиля в горизонтальной плоскости.
Показатели маневренности автомобиля следующие (рисунок 3):
минимальный радиус поворота наружного переднего колеса Rн, ширина
полосы движения А, которую занимает автомобиль при повороте и
максимальный выход отдельных частей автомобиля за пределы траекторий
19
движения наружного переднего и внутреннего заднего колес (расстояния а и
b).» [21]
Максимальную ширину полосы движения (в метрах) определяют по
формуле:
A = RН – RВ + a + b,
(1)
где Rв - минимальный радиус поворота внутреннего заднего колеса, м.
«Наименьший радиус поворота приблизительно составляет удвоенную
длину базы автомобиля: RMIN ≈ 2L и обычно выражается в метрах.
Наиболее маневренны одиночные автомобили со всеми управляемыми
колесами. При буксировке прицепов маневренность автомобиля несколько
ухудшается, так как при поворотах автопоезда прицеп и полуприцеп
смещаются к центру поворота (рисунки 3, б и в), и ширина полосы движения
увеличивается. Ширина полосы движения автопоезда растет с увеличением
числа буксируемых прицепов, базы прицепа и длины дышла.» [21]
а - одиночного автомобиля; б - тягача с прицепом; в - тягача с полуприцепом
Рисунок 3 – Показатели маневренности
У всех автомобилей предельный угол поворота направляющих колес
равен приблизительно 30°.
20
1.3.2 Тяговые и опорно-сцепные параметры проходимости
«Тяговыми
показателями
проходимости
автомобиля
являются
максимальная сила тяги и динамический фактор, а опорно-сцепными –
сцепной вес, давление колес на дорогу и коэффициент сцепления.
Для увеличения силы тяги и динамического фактора в трансмиссию
автомобиля высокой проходимости вводят дополнительную коробку передач
(демультипликатор).
Увеличить
динамический
фактор
можно
также
снижением массы автомобиля, однако это связано с уменьшением массы
перевозимого груза.
Сцепной вес автомобиля можно повысить, увеличивая число ведущих
колес или смещая центр тяжести в сторону ведущего моста.
Максимальный динамический фактор D для указанных автомобилей
находится в пределах 0,25…0,35. Для грузовых автомобилей со всеми
ведущими колесами отношение GB.K/Ga = l, a Dmax = 0,6…0,8.» [2]
«Основным показателем проходимости автомобиля по дорогам с мягким
покрытием (по неплотному грунту, снегу, песку и т. п.) является давление
колес на дорогу, которое определяют по формуле:
Pуд = GK/FК,
(2)
где GK - вес автомобиля, воспринимаемый колесом, Н;
FK - площадь контакта шины с дорогой, м2» [10]
«При движении автомобиля по мягкому влажному грунту возможно
буксование ведущих колес вследствие скольжения или срезания грунта.
Понижение давления колес на дорогу в этом случае может снизить
проходимость автомобиля, так как чем меньше давление, тем хуже ведущее
колесо выдавливает влагу в контакте шины с опорной поверхностью и раньше
начинает буксовать. Поэтому для повышения проходимости автомобиля по
мягким влажным грунтам необходимо увеличивать давление ведущих колес
на дорогу. Вместе с тем для предотвращения их буксования из-за срезания
21
грунта желательно уменьшить давление в шинах. Максимальную силу тяги в
этом случае определяют по формуле:» [10]
РТ.MAX = σ ∙ FК,
(3)
где σ - напряжение среза в грунте, Па.
«Когда напряжения среза больше
напряжения, которое может
выдержать грунт, происходит срезание грунта и колесо пробуксовывает,
образуя глубокую колею.
Противоречивые требования к величине давления при движении
автомобиля по мягким влажным грунтам могут быть частично удовлетворены,
если использовать шины, имеющие протектор с большими выступами
(грунтозацепами). До погружения грунтозацепов в грунт из-за малой площади
контакта шины с опорной поверхностью давление колеса большое, в
результате чего влага хорошо выдавливается из области контакта. По мере
погружения колеса в грунт увеличивается площадь срезаемого фунта, что
снижает напряжение среза.» [11]
а - ведомое колесо; б - ведущее колесо
Рисунок 4 – Схемы сил, действующих на передние колеса при преодолении
ими вертикального препятствия
22
«Ведомые колеса значительно хуже преодолевают вертикальные
препятствия, чем ведущие. На рисунке 4, а показана схема сил, действующих
на ведомое переднее колесо автомобиля при преодолении им вертикального
препятствия высотой h» [3].
«На колесо действуют следующие силы: толкающая сила Рх,
воспринимаемая передним колесом от рамы автомобиля, и реакции R
препятствия.
Из условий равновесия колеса имеем Z = PZ; X = Рх. Силы, действующие
на колесо, связаны между собой равенствами» [9]
Z = X ∙ tgα1 = PX ∙ tgα1,
(4)
PX = PZ ∙ tgα1.
(5)
Определим значение tgα1 и Рх из треугольника АОС:
𝑡𝑔𝛼1 =
𝑂𝐶
𝐴𝐶
=
𝑟−ℎ
√2𝑟ℎ−ℎ2
,
(6)
следовательно:
𝑃𝑋 =
𝑃𝑍
𝑡𝑔𝛼1
= 𝑃𝑍
√2𝑟ℎ−ℎ2
𝑟−ℎ
.
(7)
«Из полученной формулы видно, что при h = r сила Рх становится
бесконечно большой, т. е. при наезде ведомых передних колес на препятствие
высотой h = r автомобиль не сможет его преодолеть даже при весьма большой
силе тяги на ведущих колесах, рисунок 5.
На ведущее переднее колесо, кроме сил Рх и Pz, действует также
тяговый момент Мт, вследствие чего появляется сила тяги Рт (рисунок 4, б)».
[9]
23
а - колеи совпадают; б - колеи не совпадают; в - сдвоенные задние колеса образуют более
широкие колеи
Рисунок 5 – Различные взаимные положения колеи передних и задних колес
«Движение автомобилей типов 3 х 2 и 3 х 3 по пересеченной местности
без отрыва колес от грунта может быть ограничено максимально допустимым
перекосом их осей (рисунок 6), который зависит от типа подвески. При
независимой и балансирной подвесках допустимый перекос больше. Это
способствует повышению проходимости.» [10]
Рисунок 6 – Положение осей при движении по пересеченной местности
«Рассмотрим влияние дифференциала на проходимость автомобиля.
При пробуксовке одного из ведущих колес, например левого, дифференциал
распределяет крутящий момент между колесами следующим образом:
24
/
/
МИ = 0,5(МД − МТР ); МП = 0,5(МД + МТР ).
(8)
где МД – крутящий момент на ведомой шестерне главной передачи;
М/ТР – момент рения в дифференциале возникающий из-за относительного
движения его деталей.» [10]
«Часто на скользких дорогах с обледенелым дорожным покрытием, а
также на дорогах с глинистым грунтом, черноземом происходит буксование
ведущих колес. Колеса буксуют в том случае, когда тяговое усилие,
необходимое для движения автомобиля в данных дорожных условиях,
превосходит максимально возможное значение реакции между ведущими
колесами и дорогой.
Условия
движения
без
буксования
определяются
следующим
выражением» [8]:
Gв ∙ φ > P,
(9)
«где Gв – вес автомобиля, приходящийся на ведущие колеса;
φ – коэффициент сцепление шин с дорогой;
Р – тяговое усилие, необходимое для движения автомобиля в данных
условиях.» [10]
«В большинстве случаев движение автомобиля по слабым грунтам
происходит с частичной пробуксовкой ведущих колес, т.е. колесо,
проскальзывая по грунту, сдвигает его верхний слой в зоне контакта с
частичным или полным разрушением.
Для
сравнения
проходимости
автомобилей
в
части
их
предрасположения к буксованию ведущих колес используется следующая
зависимость:» [2]
DСЦ = РСЦ - Рв/G,
25
(10)
где DСЦ – сцепной фактор автомобиля;
РСЦ – сила сцепления с дорогой;
Рв – сила приходящийся на ведущие колеса;
G – полный вес автомобиля.
«Следует отметить, когда значение D СЦ больше, то автомобиль меньше
предрасположен к буксованию колес и застреваниям и хорошо преодолевает
подъемы на скользкой дороге.» [10]
«Большая часть слабых грунтов лежит на твердом основании
(размокший верхний слой, пашня, снежный покров, неглубокие заболоченные
участки). Поэтому погружение колес, работающих с пробуксовкой в
неуплотняемом грунте, по величине близко к толщине его слабого слоя. Если
грунт, лежащий на твердом основании, поддается уплотнению, глубина колеи
может быть существенно меньше толщины слоя слабого грунта. Величина
сопротивления движению зависит не только от глубины погружения колес и
других элементов ходовой части автомобиля в грунт, а также от его плотности,
липкости, пластичности или рассыпчатости. Глубина погружения колес в
грунт зависит, в первую очередь, от соотношения несущей способности грунта
(способности грунта воспринимать вертикальную нагрузку) и удельной
вертикальной нагрузки под колесами (удельного давления)» [3].
«С точки зрения проходимости автомобиля трение в дифференциале
является полезным, так как оно позволяет передавать больший крутящий
момент на небуксующее колесо и меньший - на буксующее, а это способствует
прекращению буксования. Дифференциал с малым внутренним трением
распределяет крутящий момент по полуосям поровну, причем реализация
крутящего момента ограничивается буксованием того ведущего колеса,
которое находится на грунте с меньшим коэффициентом сцепления. Поэтому
при установке дифференциала резко ухудшается проходимость автомобиля,
так как величина силы тяги на ведущих колесах определяется колесом,
которое имеет меньшее сцепление с дорогой. Вследствие этого сила тяги
26
может оказаться недостаточной для преодоления автомобилем сопротивления
движению. Трение в типовом дифференциале невелико, вследствие чего
суммарная сила тяги увеличивается всего лишь на 4…6%.
Преимуществом самоблокирующихся дифференциалов с муфтами
свободного хода является возможность обеспечения максимальной силы тяги
(выключение дифференциала) при любом соотношении коэффициентов
сцепления между дорогой и правым и левым колесами автомобиля.
Самоблокирующийся дифференциал улучшает проходимость автомобиля при
движении по скользким грунтам, так как действует автоматически, и при
качении одного из ведущих колес по дороге с малым коэффициентом
сцепления позволяет преодолевать этот участок без потери автомобилем
кинетической энергии.» [1]
1.4 Способы повышения тяговых и опорно-сцепных параметров
проходимости
Проходимость автомобиля
совокупность ряда
факторов.
–
это
Наиболее
показатель,
являющий собой
значимыми следует считать
конструкционные и эксплуатационные факторы.
«Ведущее колесо преодолевает вертикальное препятствие лучше, чем
ведомое. Это происходит потому, что ведущее колесо стремится преодолеть
вертикальное препятствие, а ведомое колесо только упирается в него.
Исследованиями установлено, что для переднего ведомого колеса
высота преодолеваемого вертикального препятствия hк = 2/3 гк. При высоте
препятствия hпр = гк переднее ведомое колесо не может преодолеть его даже
при очень большой толкающей силе Рх.» [3].
«Обычно колеи передних и задних колес не совпадают у автомобилей с
передними односкатными и задними двухскатными колесами. Несовпадение
колеи возможно и у автомобилей со всеми односкатными колесами. Для таких
автомобилей разница в ширине колеи передних и задних колес не должна
27
превышать 25...30% ширины шины, иначе проходимость существенно
ухудшится» [1].
«При движении по пересеченной местности автомобилей с колесными
формулами 6x4 и 6x6 исключение отрыва колес от грунта обеспечивает
балансирная (рисунок 7) или независимая подвеска. При использовании таких
подвесок колеса лучше приспосабливаются к неровностям поверхности, и
проходимость автомобиля повышается.
1, 3 - ведущие мосты; 2 - рессора; 4 - ось; 5 - ступица; 6 - штанга
Рисунок 7 - Схема балансирной подвески колес автомобиля
Применение гидропередач и раздаточных коробок с понижающими
передачами существенно повышает проходимость автомобиля особенно по
мягким и влажным грунтам. Благодаря их применению достигается
минимальная скорость движения (0,5...1,5 км/ч) и ее плавное изменение. Это
обеспечивает непрерывное движение в тяжелых дорожных условиях, что
очень важно, так как автомобиль часто останавливается в момент
переключения передач.» [3].
«Конический симметричный дифференциал уменьшает проходимость
автомобиля, так как распределяет поровну между ведущими колесами
крутящий момент, а тяговая сила на них определяется колесом с меньшим
сцеплением.
Это дифференциал
малого трения.
При
использовании
конического дифференциала суммарная тяговая сила на ведущих колесах
возрастает за счет трения на 4...6%.
28
Червячный и кулачковый дифференциалы увеличивают проходимость
автомобиля. Они являются дифференциалами повышенного трения. В случае
их применения суммарная тяговая сила на ведущих колесах возрастает на
10...15%.
Блокируемые дифференциалы еще больше увеличивают проходимость
автомобиля. При использовании таких дифференциалов суммарная тяговая
сила на ведущих колесах возрастает на 20...25%» [3].
Таким образом, можно определить средство повышения проходимости
транспортного
средства
путем
подключения
заднего
моста
через
автоматическую муфту, тем самым превращая автомобиль в полноприводный.
Проектирование данного узла является целью дипломного проектирования, а
его влияние на проходимость определена в ходе выполненного обоснования.
В разделе произведен анализ различных факторов, влияющих на
проходимость транспортного средства. Выявлены как геометрические
параметры, так и факторы, связанные с особенностью конструкции ходовой
части транспортного средства. В частности, определено, что на управляемость
транспортного средства и на его проходимость оказывает существенное
влияние тип привода транспортного средства. Установлено, что наиболее
стабильным, т.е. обладающим нейтральной поворачиваемостью обладает
полноприводное транспортное средство. Вместе с тем, полный привод
приводит к дополнительному расходу топлива. Поэтому, возможно создание
устройства автоматического подключения моста транспортного средства,
например при появлении разницы угловых скоростей привода и колес. Это
позволит реализовать преимущества полного привода, при этом не прибегая к
сложным конструкторским решениям Разработка устройства узла муфты
такого типа будет производиться в рамках конструкторской части выпускной
квалификационной работы.
29
2 Тяговый расчет проектируемого транспортного средства
2.1 Исходные данные
«а) тип: легковой автомобиль повышенной проходимости;
б) компоновка: полноприводный
в) класс автомобиля: 3 (третий);
г) число мест пассажиров 𝑛п : 5;
д) снаряженная масса 𝑚0, кг: 1250;
е) максимальная скорость 𝑉 (км⁄ч ; м⁄с)𝑚𝑎𝑥 : 140; 38,9;
ж) коэффициент сопротивления качению 𝑓𝑘 : 0,01;
з) максимальный подъем, преодолеваемый на I передаче 𝛼𝑚𝑎𝑥 : 0,22;
и) лобовая площадь Аа , м2: 2,24.» [13]
2.2 Определение параметров автомобиля
«Полная масса автомобиля находится по формуле:
𝑚𝑎 = 𝑚0 + (𝑚𝑛 + 𝑚б ) ⋅ 𝑛п ,
(11)
где 𝑚0 - снаряженная масса автомобиля;
𝑚𝑛 - масса одного пассажира, 𝑚𝑛 = 75 кг;
𝑚б - масса багажа, приходящегося на одного пассажира, 𝑚б = 10 кг;
𝑛п - число мест пассажиров, включая водителя, 𝑛п = 5 чел.;» [3]
𝑚𝑎 = 1250 + (75 + 10) ⋅ 5 = 1675 кг.
«Классическая компоновка предполагает распределение массы по осям
автомобиля в пропорции 50 на 50 процентов. Следовательно, вес автомобиля,
приходящийся на каждую ось, определяется по формуле:
30
1
𝐹1 = 𝐹2 = ⋅ 𝑚𝑎 ⋅ 𝑔,
2
(12)
где 𝐹1 - вес, приходящийся на переднюю ось автомобиля, H;
𝐹2 - вес, приходящийся на заднюю ось автомобиля, H;
𝑔 - ускорение свободного падения, 𝑔 = 9,81 м⁄ 2 ;» [18]
с
𝐹1 = 𝐹2 =
1
⋅ 1675 ⋅ 9,81 = 8215,875 Н.
2
«Шины выбираем бескамерные радиальные, размерностью 195/80 R16.
Зная размер шин, определяем статический радиус колеса:
𝑟ст = 0,5 ⋅ 𝑑 + 𝜆𝑍 ⋅ 𝐻,
(13)
где 𝑑 - посадочный диаметр шины:
𝜆𝑍 - коэффициент вертикальной деформации шины, 𝜆𝑍 = 0,85;
𝐻 - высота профиля шины, 𝐻 = 0,8 ⋅ 165 = 132 мм;» [4]
𝑟ст = 0,5 ⋅ 330,2 + 0,85 ⋅ 132 = 277, 3 мм.
«На дорогах с твёрдым покрытием:
𝑟ст = 𝑟д = 𝑟к ,
(14)
где 𝑟д - динамический радиус колеса, м;
𝑟к - радиус качения колеса, м;» [24]
2.3 Расчет внешней скоростной характеристики двигателя
«Мощность двигателя определяется при максимальной скорости
автомобиля с учетом КПД трансмиссии по формуле:
3
N K  N в ma  g  V  Vmax  K в  Aa  Vmax
NV 

,
1000  T
1000  T
31
(15)
где 𝑚𝑎 - полная масса автомобиля;
𝑔 - ускорение свободного падения, 𝑔 = 9,81 м⁄с2 ;
𝜓𝑉 - коэффициент сопротивления дороги при максимальной скорости
автомобиля:» [4]
2 )
𝜓𝑉 = 𝑓𝑉 = 𝑓𝐾 ⋅ (1 + 5 ⋅ 10−4 ⋅ 𝑉𝑚𝑎𝑥
(16)
«𝐾в - коэффициент сопротивления воздуха, 𝐾в = 0,35;
𝜂𝑇 - КПД трансмиссии: 𝜂 𝑇 = 0,980 ⋅ 0,971 ⋅ 0,983 = 1 ⋅ 0,97 ⋅ 0,94 = 0,91;
𝜓𝑉 = 0.01 ⋅ (1 + 5 ⋅ 10−4 ⋅ 38. 92) = 0.017;
1675 ⋅ 9,81 ⋅ 0,017 ⋅ 38,9 + 0,35 ⋅ 2,24 ⋅ 38, 93
57015,6
𝑁𝑉 =
=
= 62, 6 кВт.
1000 ⋅ 0,91
910
Максимальная мощность двигателя определяется по формуле:
𝑁𝑣
𝑁𝑒𝑚𝑎𝑥 = 𝜔
2
3
𝜔𝑣
𝜔
𝑣
) −( 𝑣 )
+(
𝜔𝑁
𝜔𝑁
𝜔𝑁
(17)
где 𝜔𝑁 - угловая скорость коленчатого вала при максимальном значении
мощности:
𝜔𝑁 =
𝜋⋅𝑛𝑁
30
,
(18)
где 𝑛𝑁 - частота вращения коленчатого вала при максимальном значение
мощности, об/мин., 𝑛𝑁 = 5200 мин−1 ;
𝜔𝑁 =
3,14 ⋅ 5200
= 544,26 с−1;
30
𝜔𝑣 - коленчатого вала двигателя, при которой достигается максимальная
скорость автомобиля:» [24]
32
𝜔𝑣 = 1,1 ⋅ 𝜔𝑁 ,
(19)
𝜔𝑣 = 1,1 ⋅ 544,26 = 598, 6 с−1;
«По полученным значениям 𝑁𝑒𝑚𝑎𝑥 , 𝑁𝑉 и формуле (17) рассчитывают
внешнюю скоростную характеристику двигателя выбрав 6 значений в
диапазоне 𝜔𝑚𝑎𝑥𝑚𝑖𝑛 . Полученные данные сводим в таблицу 3, рисунок А.1,
Приложение А:» [15]
Таблица 3 – Внешняя скоростная характеристика автомобиля
𝑛е
(об/мин)
𝜔е (𝑐 −1 )
𝑁𝑒 (кВт)
𝑀𝑒 (Н ⋅ м)
800
1900
3000
4100
5200
5719
83,73
11,19
133,64
198,86
28,98
145,73
314
46,22
147,19
429,13
59,24
138,04
544,26
64,4
118,32
598,6
62,4
104,57
𝜔
𝜔
𝜔𝑁
𝜔𝑁
2
𝜔
3
𝑁𝑒 = 𝑁𝑒𝑚𝑎𝑥 [ 𝑒 + ( 𝑒 ) − ( 𝑒 ) ]
𝜔𝑁
где 𝜔𝑒 - текущие значения угловой скорости коленчатого вала рад/c;
𝑁𝑒 - текущее значение эффективной мощности двигателя, кВт;
𝑁𝑒1 = 64,4 ⋅ [
83,73
83,73 2
83,73 3
+(
) −(
) ] = 11,19 кВт;
544,26
544,26
544,26
198,86
198,86 2
198,86 3
+(
) −(
) ] = 28,98 кВт;
544,26
544,26
544,26
𝑁𝑒2 = 64,4 ⋅ [
𝑁𝑒3 = 64,4 ⋅ [
𝑁𝑒4 = 64,4 ⋅ [
314
544,26
429,13
544,26
+(
+(
2
314
) −(
3
314
) ] = 46,22 кВт;
544,26
544,26
429,13 2
429,13 3
544,26
544,26
) −(
33
) ] = 59,24 кВт;
(20)
544,26
544,26 2
544,26 3
+(
) −(
) ] = 64, 4 кВт;
544,26
544,26
544,26
𝑁𝑒5 = 64,4 ⋅ [
598,6
598,6 2
598,6 3
+(
) −(
) ] = 62, 6 кВт.
544,26
544,26
544,26
𝑁𝑒6 = 64,4 ⋅ [
Для построения кривой эффективного момента 𝑀𝑒 применяем формулу:
𝑀𝑒 = 1000 ⋅
𝑀𝑒1 = 1000 ⋅
𝑀𝑒2 = 1000 ⋅
𝑁𝑒
𝜔𝑒
,
11,19
= 133,64 Н ⋅ м;
83,73
28,98
= 145,73 Н ⋅ м;
198,86
𝑀𝑒3 = 1000 ⋅
46,22
= 147,19 Н ⋅ м;
314
𝑀𝑒4 = 1000 ⋅
59,24
= 138,04 Н ⋅ м;
429,13
𝑀𝑒5 = 1000 ⋅
64,4
= 118,32 Н ⋅ м;
544,26
𝑀𝑒6 = 1000 ⋅
62,6
= 104,57 Н ⋅ м.
598,6
2.4 Определение передаточного числа главной передачи
«Передаточное число главной передачи 𝑈0 определяется, исходя из
максимальной скорости автомобиля:
34
(21)
𝑈0 =
𝜔𝐾𝑚𝑎𝑥
в ⋅𝑉
𝑈𝐾
𝑚𝑎𝑥 ,
(22)
где 𝜔𝑚𝑎𝑥 - максимальная угловая скорость коленчатого вала двигателя;»
[16]
𝑈кв = 𝑈к4 = 1,0;
𝑈0 =
(23)
598,6 ⋅ 0,277
= 4,26.
1 ⋅ 38,9
2.5 Время и путь разгона автомобиля
«Время и путь разгона определяют графоаналитическим способом. При
расчете используем значения из высшей IV передаче. Полученные данные
занесем в таблицу 7.
Время разгона автомобиля:
𝑡𝑃 = (
1
𝑗𝑐𝑝
) ⋅ 𝛥𝑉,
(24)
где 𝑗𝑐𝑝 - среднее значение ускорения автомобиля между двумя участками
IV передачи;
𝛥𝑉 - разница скорости между двумя участками IV передачи;» [2]
Время разгона от скорости 𝑉𝑚𝑖𝑛 :
𝑡𝑛 = ∑𝑛𝑘=1 𝛥𝑡𝑘̶ ,
′
до скорости 𝑉1 : 𝑡𝑃1
= 1,496 с;
′
′
до скорости 𝑉2 : 𝑡𝑃2
= 𝑡𝑃1
+ 𝑡𝑃2 = 1,496 + 1,272 = 2,768 с;
′
′
до скорости 𝑉3 : 𝑡𝑃3
= 𝑡𝑃2
+ 𝑡𝑃3 = 2,768 + 4,23 = 6,998 с;
′
′
до скорости 𝑉4 : 𝑡𝑃4
= 𝑡𝑃3
+ 𝑡𝑃4 = 6,998 + 8,764 = 15,762 с;
′
′
до скорости 𝑉5 : 𝑡𝑃5
= 𝑡𝑃4
+ 𝑡𝑃5 = 15,762 + 16,324 = 32,086 с;
35
(25)
′
′
до скорости 𝑉6 : 𝑡𝑃6
= 𝑡𝑃5
+ 𝑡𝑃6 = 32,086 + 13,452 = 45,538 с;
Путь разгона автомобиля:
𝑆𝑃 = 𝑉𝑐𝑝 ⋅ 𝑡𝑝 ,
(26)
где 𝑉𝑐𝑝 - средняя скорость между двумя участками IV передачи;
𝑡𝑝 - разница времени разгона автомобиля между двумя участками IV
передачи;
Путь разгона от скорости 𝑉𝑚𝑖𝑛 :
𝑆𝑛 = ∑𝑛𝑘=1 𝛥𝑆𝑘 ,
(27)
Расчет времени и пути разгона автомобиля выполняется в расчетной
программе. Результаты проведенного расчета отражены в таблице 4, рисунок
А.2, Приложение А.
Таблица 4 - Время и путь разгона автомобиля
𝑉𝑎 , м⁄с
𝑉𝑎 , м⁄с
𝑉𝑚𝑖𝑛
𝑉1
𝑉2
𝑉3
𝑉4
𝑉5
𝑉6
1,36
5,1
8,13
15,5
24,63
32
35,38
1
2
⁄
𝑗𝑎 , 𝑐 ⁄м
0,42
0,38
0,46
0,69
1,23
3,2
4,76
𝑡𝑝 , 𝑐
0
1,496
2,768
6,998
15,762
32,086
45,538
𝑆𝑝 , м
0
4,832
13,246
63,223
239,072 701,286 1184,483
2.6 Мощностной баланс автомобиля
Тяговая мощность автомобиля:
𝑁𝑇 = 𝑁𝑒 ⋅ 𝜂𝑇𝑃 ,
где 𝑁𝑒 - эффективная мощность двигателя;
36
(28)
𝜂𝑇𝑃 - КПД трансмиссии;
𝑁𝑇1 = 11,19 ⋅ 0,91 = 10,18 кВт;
𝑁𝑇2 = 28,98 ⋅ 0,91 = 26,37 кВт;
𝑁𝑇3 = 46,22 ⋅ 0,91 = 42,06 кВт;
𝑁𝑇4 = 59,24 ⋅ 0,91 = 53, 9 кВт;
𝑁𝑇5 = 64,4 ⋅ 0,91 = 58, 6 кВт;
𝑁𝑇6 = 62,6 ⋅ 0,91 = 56,96 кВт;
«Используемая мощность двигателя на IV передаче:
𝑁=
(𝐹𝜓𝑣 +𝐹в )⋅𝑉𝑎
𝜂ТР
,
где 𝐹𝜓𝑣 - сила сцепления колес с дорогой;
𝐹в - сила сопротивления воздуха;
𝑉𝑎 - текущая скорость автомобиля;
𝜂ТР - КПД трансмиссии;» [19]
𝑁1 =
(165,9 + 23,2) ⋅ 5,44
= 1,13 кВт;
0,91
𝑁2 =
(177,4 + 131) ⋅ 12,93
= 4,38 кВт;
0,91
𝑁3 =
(197,1 + 326,5) ⋅ 20,41
= 11,81 кВт;
0,91
37
(29)
𝑁4 =
(213,6 + 610) ⋅ 27,9
= 25,25 кВт;
0,91
𝑁5 =
(262,9 + 981) ⋅ 35,38
= 48,36 кВт;
0,91
𝑁6 =
(279,3 + 1187) ⋅ 38,92
= 62,71 кВт;
0,91
2.7 Топливно-экономическая характеристика транспортного
средства
«Путевой расход топлива при пробеге автомобиля 100 км (л):
𝑚𝑖𝑛(𝐹𝜓𝑣 +𝐹в )
𝑄𝑆 =
𝐾𝜔 ⋅𝐾𝑛 ⋅𝑔𝑒
36000⋅𝜌𝑇 ⋅𝜂𝑇
(30)
где 𝐾𝜔 и 𝐾И - коэффициенты, учитывающие соответственно изменения
величины 𝑔𝑒 в зависимости от угловой скорости и мощности двигателя;
𝑔𝑒𝑚𝑖𝑛 - минимальный удельный эффективный расход топлива ;
𝜌𝑇 - плотность топлива, 𝜌𝑇 = 0,72 кг⁄л ;» [19]
Рассчитаем значение коэффициента 𝐾𝜔 :
𝐸1 =
𝜔𝑒1
83,73
=
= 0,153 ⇒ 𝐾𝜔1 = 1,13;
𝜔𝑁
544,26
𝐸2 =
𝜔𝑒2 198,86
=
= 0,365 ⇒ 𝐾𝜔2 = 1,02;
𝜔𝑁 544,26
𝐸3 =
𝜔𝑒3
314
=
= 0,576 ⇒ 𝐾𝜔3 = 0,98;
𝜔𝑁 544,26
38
𝐸4 =
𝜔𝑒4 429,13
=
= 0,788 ⇒ 𝐾𝜔4 = 0,96;
𝜔𝑁 544,26
𝐸5 =
𝐸6 =
𝜔𝑒5 544,26
=
= 1 ⇒ 𝐾𝜔5 = 1,01;
𝜔𝑁
544,26
𝜔𝑒6
598,6
=
= 1,099 ⇒ 𝐾𝜔6 = 1,07;
𝜔𝑁 544,26
Через степень использования мощности двигателя найдем коэффициент
𝐾И :
И=
𝐹𝜓𝑣 +𝐹в
𝐹К
,
И1 =
165,9 + 23,2
= 0,101 ⇒ 𝐾И1 = 2,5;
1870
И2 =
177,4 + 131
= 0,151 ⇒ 𝐾И2 = 2,15;
2039
И3 =
197,1 + 326,5
= 0,254 ⇒ 𝐾И3 = 1,7;
2059
И4 =
213,6 + 610
= 0,426 ⇒ 𝐾И4 = 1,3;
1931
И5 =
262,9 + 981
= 0,751 ⇒ 𝐾И5 = 0,9;
1655
И6 =
279,3 + 1187
= 1,002 ⇒ 𝐾И6 = 1,01;
1463
39
(31)
Находим путевой расход топлива:
𝑄𝑆1 =
1,13 ⋅ 2,5 ⋅ 300 ⋅ 1,1 ⋅ (165,9 + 23,2)
= 7,47 л⁄100км ;
36000 ⋅ 0,72 ⋅ 0,91
𝑄𝑆2 =
1,02 ⋅ 2,15 ⋅ 300 ⋅ 1,1 ⋅ (177,4 + 131)
= 9,46 л⁄100км ;
36000 ⋅ 0,72 ⋅ 0,91
𝑄𝑆3 =
0,98 ⋅ 1,7 ⋅ 300 ⋅ 1,1 ⋅ (197,1 + 326,5)
= 12,27 л⁄100км ;
36000 ⋅ 0,72 ⋅ 0,91
𝑄𝑆4 =
0,96 ⋅ 1,3 ⋅ 300 ⋅ 1,1 ⋅ (213,6 + 610)
= 14,38 л⁄100км ;
36000 ⋅ 0,72 ⋅ 0,91
𝑄𝑆5 =
1,01 ⋅ 0,9 ⋅ 300 ⋅ 1,1 ⋅ (262,9 + 981)
= 15,81 л⁄100км ;
36000 ⋅ 0,72 ⋅ 0,91
𝑄𝑆6 =
1,07 ⋅ 1,01 ⋅ 300 ⋅ 1,1 ⋅ (279,3 + 23,2)1187
= 22,16 л⁄100км ;
36000 ⋅ 0,72 ⋅ 0,91
Результатом выполнения раздела явилось выполнение тягового расчета
автомобиля ВАЗ-2123. Рассчитана мощность и крутящий момент двигателя на
различных оборотах. Произведен расчет динамики разгона и ускорений,
исходя из передаточных чисел коробки передач и главной передачи.
Произведен расчет силового баланса и определена максимальная скорость
транспортного средства. Исходя из определенных ранее параметров,
определен путь и время разгона. Рассчитана топливная экономичность
транспортного средства. Результаты тягового расчета в виде графиков
вынесены на лист графической части и отражены в приложении А, рисунок
А.3, рисунок А.4, рисунок А.5, рисунок А.6 расчетно-пояснительной записки.
40
3
Разработка
схемы
трансмиссии
и
конструкции
муфты
подключения заднего моста
3.1 Обзор схем полноприводных трансмиссий
На рисунке 8 представлена схема трансмиссии автомобиля категории М 1
с передним и задним ведущими мостами. Отличительной особенностью этой
схемы является применение в трансмиссии раздаточной коробки 4, которая
через промежуточные 8 карданные валы передает крутящий момент
переднему 5 и заднему 6 ведущим мостам. В раздаточной коробке имеется
устройство для включения и выключения переднего моста и дополнительная
понижающая передача, позволяющая значительно увеличить крутящий
момент на колесах автомобиля в необходимых случаях. В данной схеме
рисунок 8 передний мост отключается.
1 – ДВС; 2 – сцепление; 3 – КПП; 4 – раздаточная коробка; 5 – передний ведущий мост; 6
– задний ведущий мост; 7 – механическая винтовая муфта включения переднего моста; 8 –
карданные валы
Рисунок 8 – Кинематическая схема трансмиссии полноприводного автомобиля
категории М1 с ручным отключением переднего моста и раздаточной коробкой
41
Другим типом полноприводной трансмиссии автомобиля категории М 1
является трансмиссия, изображённая на рисунке 9. В большинстве таких
трансмиссий постоянно ведущими являются передние колеса, а между осями
вместо дифференциала установлена кулачковая муфта с электронным
управлением. Вместо кулачковой муфты можно устанавливать фрикционную
вискомуфту. Вискомуфта (вязкостная муфта) – передает крутящий момент при
разных
скоростях
кремнийорганической
вращения
жидкости
частей
между
ее
корпуса
дисками.
за
счет
трения
Вискомуфта
может
устанавливаться между осями или встраиваться в корпус дифференциала для
его автоматической блокировки. Фрикционные муфты передают крутящий
момент за счет трения при сжатии пакета дисков.
1 – ДВС; 2 – сцепление; 3 – КПП; 4 – раздаточная коробка; 5 – угловой редуктор; 6 –
кулачковая муфта; 7 – задний мост; 8 – шарниры равных угловых скоростей; 9 –
карданный вал
Рисунок 9 – Кинематическая схема трансмиссии полноприводного
автомобиля с автоматическим включением заднего моста посредством
кулачковой муфты
42
Ну и третий вариант трансмиссии – это трансмиссия с постоянным
полным приводом, изображённая на рисунке 10. Особенностью данной
трансмиссии является межосевой дифференциал планетарного типа.
В полноприводных автомобилях дифференциалом обычно оборудованы
два моста, а зачастую дифференциал можно обнаружить еще и между мостами
(межосевой дифференциал). Таким образом, мы получаем схему трансмиссии,
в которой присутствуют целых три дифференциала: два мостовых и один
межосевой. Последний необходим для постоянного движения с полным
приводом и передачей вращения на все четыре колеса, так как в повороте,
колёса переднего моста имеют совсем другие угловые скорости, нежели чем
колёса заднего моста. Межосевой дифференциал призван передавать
вращение от коробки передач к обоим ведущим мостам с разным
соотношением угловых скоростей. Такая схема с тремя дифференциалами
является одной из самых распространённых схем для постоянного полного
привода (Full time 4WD).
Из всех вышеперечисленных схем принимаем схему (рисунок 8) с
дальнейшими её изменениями, а именно – на задний карданный вал 8
разрабатываем и устанавливаем автоматическую муфту подключения заднего
моста.
Принятое решение по модернизации трансмиссии транспортного
средства не потребует проведения большого числа доработок. Для реализации
принятой схемы нужно будет произвести разработку муфты и обеспечить ее
подключение к трансмиссии транспортного средства через укороченный
карданный вал. Доработка потребуется для раздаточной коробки. Возможно
будет создание модификации трансмиссии, в которой будет отсутствовать
межосевой дифференциал. Это позволит упростить и облегчить конструкцию,
сделав ее более адаптированной для городского движения, в котором и
приходится функционировать транспортным средствам общего назначения
большую часть времени.
43
1 – ДВС; 2 – сцепление; 3 – КПП; 4 – раздаточная коробка; 5 – задний мост;
6 – передний мост; 7 – дифференциал заднего моста; 8 – дифференциал переднего моста; 9
– межосевой дифференциал; 10 – карданный вал
Рисунок 10 – Кинематическая схема трансмиссии с постоянным полным
приводом
Недостатки существующей трансмиссии, представленной на рисунке 8:
невозможность автоматического отключения заднего моста; повышенный
износ элементов трансмиссии; повышенный расход топлива. Установка
автоматической муфты подключения заднего моста исключит эти недостатки.
3.2
Расчёт
показателей
управляемости
и
устойчивости
проектируемого автомобиля
«Управляемость автомобиля – одно из важнейших эксплуатационных
свойств, определяющих возможность его безопасного движения с большими
средними скоростями, особенно на дорогах с интенсивным движением.» [4]
На
управляемость
автомобиля
44
оказывают
влияние
различные
конструктивные и эксплуатационные факторы. К ним относятся установка и
стабилизация управляемых колес, подвеска и шины, техническое состояние
рулевого управления, блокировка колес при торможении, колебания
управляемых колес, усилители рулевого управления, кузов автомобиля,
квалификация водителя и др.
Поворот автомобиля. Основными параметрами, характеризующими
поворот автомобиля, является радиус поворота и положение центра поворота.
Разберём случай поворота автомобиля категории М 1 с жёсткими колёсами
(рисунок 11).
О - центр поворота; А, Б - центры осей передних и задних колес; v1, v2 - векторы
скоростей передних и задних колес
Рисунок 11 – Схема поворота автомобиля с жёсткими колесами
Для автомобиля с жёсткими колёсами (рисунок 11), у которого векторы
скоростей колёс совпадают с плоскостью их вращения, центр поворота лежит
на продольной оси задних колёс, а радиус поворота (из ΔОАБ):
𝐿
𝑅 = ,
𝛩
45
(32)
где L – «база автомобиля, L = 2380,0 мм» [7];
𝛩 – «угол поворота управляемых колёс, 𝛩 = 300 = 0,52 рад.» [7].
𝑅=
2380,0
0,52
= 4576,92 мм = 4,58 м
При равномерном движении на повороте поперечная составляющая
центробежной силы:
𝑃𝑦 =
𝐺⋅𝑣 2
𝑔⋅𝑅
=
19000,0⋅1,942
9,81⋅4,58
= 1591,56 Н = 1,59 кН,
(33)
где G – вес автомобиля, G = 19000,0 Н [7];
v – скорость автомобиля при совершении манёвра,
v = 7,0 км/ч = 1,94 м/с [7];
g – «ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с» [7].
Угол увода колеса:
𝛿ув =
𝑃𝑦
𝑘ув
=
1,59
20,0
= 0,080 рад = 4,24º,
(34)
где 𝑘ув - коэффициент сопротивления уводу, 𝑘ув = 15…40 кН/рад [2].
«Величина 𝛿ув ≈ 4, 00 , что укладывается в пределы 4…6º - при
отсутствии бокового скольжения.
Колебания управляемых колёс должны быть высокой частоты,
превышающей 10 Гц, с амплитудой не более 1,5…2,0º. Они происходят в
пределах упругих шин и рулевого привода. Эти колебания не передаются
водителю и не приводят к нарушению управляемости автомобиля, так как
поглощаются в рулевом управлении. Колебания низкой частоты необходимо
устранять.» [4]
46
Весовой стабилизирующий момент возникает вследствие поперечного
наклона или оси поворота управляемого колеса.
Весовой стабилизирующий момент равен:
МСВ = 𝐺к ⋅ 𝑙ц ⋅ 𝑠𝑖𝑛 𝛽ш ⋅ 𝑠𝑖𝑛 𝛩,
(35)
где 𝐺к - нагрузка на колесо, 𝐺к = 19000/4 = 4750,0 Н;
𝑙ц – «длина поворотной цапфы, 𝑙ц = 0,250 м» [2];
𝛽ш – «угол оси поворота управляемого колеса, 𝛽ш = 5…10º» [2];
𝛩 – «угол поворота управляемых колёс, 𝛩 = 300 = 0,52 рад.» [2].
МСВ = 4750,0 ⋅ 0,250 ⋅ 𝑠𝑖𝑛 70 ⋅ 𝑠𝑖𝑛 3 00 = 72,44 Н м.
Скоростной стабилизирующий момент:
МСС = 𝑅у ⋅ 𝑟к ⋅ 𝑠𝑖𝑛 𝛾ш ,
(36)
«где 𝑅у - поперечная реакция дороги на переднюю и заднюю ось
автомобиля при равномерном движении на повороте, Н:
𝑃𝑦 =
𝐺⋅𝑣 2
𝑔⋅𝑅
=
19000,0⋅2
⋅1,942
3
9,81⋅4,58
= 1061,04 Н;
𝑟к - радиус колеса, 𝑟к = 0,36 м» [7];
𝛾ш - угол продольного наклона, 𝛾ш = 0…3,5º [4].
МСС = 1061,04 ⋅ 0,36 ⋅ 𝑠𝑖𝑛 20 = 13,33 Н м.
Упругий стабилизирующий момент, создаваемый шиной:
МСУ = Рб ⋅ 𝑏,
где Рб - результирующая боковых сил, Рб = 1591,56 Н;
47
(37)
b – «плечо действия силы Рб , b = 0,150 м» [7].
МСУ = 1591,56 ⋅ 0,150 = 0,239 кН м.
Данная величина должна быть в пределах 200…250 Н м при углах увода
колёс 4…50.
«Углом развала управляемых колёс 𝛼Р называется угол заключённый
между плоскостью колеса и вертикальной плоскостью, параллельной
продольной оси автомобиля. Положительный угол наклона должен
составлять 0…2º.
Угол схождения управляемых колёс 𝛿С определяется разностью
расстояний между колёсами, которые измеряют сзади и спереди по краям
ободьев на высоте оси колёс.» [4]
«Устойчивость автомобиля является важнейшим эксплуатационным
свойством, от которого во многом зависит безопасность движения. Нарушение
устойчивости автомобиля приводит к снижению безопасности движения,
вследствие чего может возникнуть аварийная ситуация или произойти
дорожно-транспортное происшествие. Признаком потери автомобилем
устойчивости является его скольжение или опрокидывание. В зависимости от
направления скольжения или опрокидывания автомобиля устойчивость может
быть продольной или поперечной. Нарушение у автомобиля поперечной
устойчивости в процессе эксплуатации наиболее вероятно и более опасно, чем
нарушение продольной устойчивости.» [3]
Критическая скорость по боковому скольжению (заносу) равна:
𝑣3 = 3,6 ⋅ √𝑔 ⋅ 𝑅 ⋅ 𝜙у ,
где 𝜙у – «коэффициент поперечного сцепления, 𝜙у = 0,40» [4]
𝑣3 = 3,6 ⋅ √9,81 ⋅ 4,58 ⋅ 0,40 = 15,26 м/с.
48
(38)
Критическая скорость по опрокидыванию:
𝑣0 = 3,6 ⋅ √
𝑔⋅𝑅⋅В
= 3,6 ⋅ √
2⋅ℎЦ
9,81⋅4,58⋅1,45
2⋅0,90
= 21,66 м/с,
(39)
где В – «ширина колеи автомобиля, В = 1,45 м» [2];
ℎЦ – «высота центра тяжести, ℎЦ = 0,90 м» [2].
«Критический угол поперечного уклона дороги по скольжению:
𝛽3 = 𝑎𝑟𝑐𝑡𝑔𝜙𝑦 = 𝑎𝑟𝑐𝑡𝑔0,40 = 21,800
(40)
Критический угол поперечного уклона дороги по опрокидыванию:
𝛽0 = 𝑎𝑟𝑐𝑡𝑔
В
2⋅ℎЦ
= 𝑎𝑟𝑐𝑡𝑔
1,45
2⋅0,90
= 38,850
(41)
Коэффициент поперечной устойчивости:
𝜂П =
В
2⋅ℎЦ
=
1,45
2⋅0,90
= 0,810
(42)
Далее рассчитаем показатели для разрабатываемого автомобиля.» [20]
«Радиус поворота необходимо считать для автомобиля с колёсами с
эластичными колёсами:
𝑅Э =
𝐿
𝑡𝑔(𝛩−𝛿1 )+𝑡𝑔𝛿2
𝑅Э = 4,27 < 𝑅 = 4,58
=
м
2380,0
𝑡𝑔(320 −60 )+𝑡𝑔40
–
радиус
= 4265,23 мм = 4,27 м, (43)
поворота
разрабатываемого
автомобиля меньше.
При равномерном движении на повороте поперечная составляющая
центробежной силы:» [5]
49
𝑃𝑦 =
𝐺⋅𝑣 2
𝑔⋅𝑅
=
19100,0⋅1,942
9,81⋅4,27
= 1716,09 Н = 1,72 кН,
«где G – вес автомобиля, G = 19100,0 Н;
v – скорость автомобиля при совершении манёвра, v = 7,0 км/ч = 1,94 м/с
[7];
g – ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с» [5].
Весовой стабилизирующий момент равен:
МСВ = 𝐺к ⋅ 𝑙ц ⋅ 𝑠𝑖𝑛 𝛽ш ⋅ 𝑠𝑖𝑛 𝛩,
(44)
где 𝐺к - нагрузка на колесо, 𝐺к = 19100/4 = 4775,0 Н;
𝑙ц – «длина поворотной цапфы, 𝑙ц = 0,250 м» [5];
𝛽ш – «угол оси поворота управляемого колеса, 𝛽ш = 5…10º» [4];
𝛩 – «угол поворота управляемых колёс, 𝛩 = 320 = 0,60 рад.» [7].
МСВ = 4775,0 ⋅ 0,250 ⋅ 𝑠𝑖𝑛 70 ⋅ 𝑠𝑖𝑛 3 20 = 77,16 Н м.
Скоростной стабилизирующий момент:
МСС = 𝑅у ⋅ 𝑟к ⋅ 𝑠𝑖𝑛 𝛾ш ,
(45)
«где 𝑅у - поперечная реакция дороги на переднюю и заднюю ось
автомобиля при равномерном движении на повороте, Н:» [1]
𝑃𝑦 =
𝐺⋅𝑣 2
𝑔⋅𝑅
=
19100,0⋅2
⋅1,942
3
9,81⋅4,27
= 1144,06 Н;
𝑟к – «радиус колеса, 𝑟к = 0,36 м» [4];
𝛾ш – «угол продольного наклона, 𝛾ш = 0…3,5º» [4].
МСС = 1144,06 ⋅ 0,36 ⋅ 𝑠𝑖𝑛 3 , 50 = 25,14 Н м.
50
Упругий стабилизирующий момент, создаваемый шиной:
МСУ = Рб ⋅ 𝑏,
(46)
где Рб - результирующая боковых сил, Рб = Н;
b – «плечо действия силы Рб , b = 0,150 м» [4].
МСУ = 1716,09 ⋅ 0,150 = 0,257 кН м
Критическая скорость по боковому скольжению (заносу) равна:
𝑣3 = 3,6 ⋅ √𝑔 ⋅ 𝑅 ⋅ 𝜙у ,
(47)
где 𝜙у – «коэффициент поперечного сцепления, 𝜙у = 0,50» [4].
𝑣3 = 3,6 ⋅ √9,81 ⋅ 4,27 ⋅ 0,50 = 16,48 м/с.
Критическая скорость по опрокидыванию:
𝑣0 = 3,6 ⋅ √
𝑔⋅𝑅⋅В
2⋅ℎЦ
= 3,6 ⋅ √
9,81⋅4,27⋅1,45
2⋅0,80
= 22,18 м/с,
где В – «ширина колеи автомобиля, В = 1,45 м» [4];
ℎЦ – «высота центра тяжести, ℎЦ = 0,80 м» [4]
Критический угол поперечного уклона дороги по скольжению:
𝛽3 = 𝑎𝑟𝑐𝑡𝑔𝜙𝑦 = 𝑎𝑟𝑐𝑡𝑔0,40 = 21,800
(48)
Критический угол поперечного уклона дороги по опрокидыванию:
𝛽0 = 𝑎𝑟𝑐𝑡𝑔
В
2⋅ℎЦ
= 𝑎𝑟𝑐𝑡𝑔
51
1,45
2⋅0,80
= 42,180
(49)
Коэффициент поперечной устойчивости:
𝜂П =
3.3
Разработка
В
2⋅ℎЦ
=
1,45
2⋅0,80
= 0,910
кинематической
схемы
(50)
полноприводной
трансмиссии
Существующую кинематическую схему трансмиссии автомобиля
категории М1 можно представить в виде рисунка 12.
Для уменьшения износа деталей ведущих мостов и экономии топлива
при эксплуатации автомобиля по дорогам с твёрдым покрытием вместе с
отключением переднего либо заднего моста могут отключатся и ступицы
передних колёс.
Нами же предлагается уже в существующую схему трансмиссии
установить устройство, отключающее задний мост.
1
5
2
3
7
4
6
8
1 – ДВС; 2 – сцепление – сухое однодисковое; 3 – КПП – механическая пятиступенчатая; 4
– раздаточная коробка – двухступенчатая, механическая; 5 – передний мост –
одноступенчатый; 6 – задний мост – одноступенчатый;
7 – устройство для отключения переднего моста; 8 – карданная передача
Рисунок 12 – Существующая схема трансмиссии автомобиля категории М 1
52
Нами предлагается в конструкцию трансмиссии вмонтировать муфту
подключения заднего моста (рисунок 13).
1 5
2 3
4
8
6
7
1 – ДВС; 2 – сцепление – сухое однодисковое; 3 – КПП – механическая пятиступенчатая; 4
– раздаточная коробка – двухступенчатая, механическая; 5 – передний мост –
одноступенчатый; 6 – задний мост – одноступенчатый;
7 – карданная передача 8 – муфта подключения заднего моста
Рисунок 13 – Кинематическая схема трансмиссии проектируемого
автомобиля
Отличием схемы, показанной на рисунке 13, будет являться включение
в трансмиссионную схему муфты, обозначенной 8. Данная муфта 8 должна
автоматически подключать и отключать задний мост в зависимости от
разности частот вращения карданных валов. Таким образом, будет
реализовано автоматическое подключение заднего моста при изменении
частоты вращения ведущих колес.
53
3.4 Разработка кинематической схемы муфты подключения заднего
моста
Муфты
механические
подключения
(инерционные);
заднего
моста
могут
электромагнитные;
быть
различные:
электромеханические;
гидравлические и т.д. Различные компании устанавливают на свои
автомобили
разные
конструкции.
Нами
предлагается
устройство,
изображённое на рисунке 14.
Рисунок 14 – Схема вискомуфты
Кинематическую схему разрабатываемой конструкции представим в
виде рисунка 15.
54
9
6
1
10
5
8
13
6
12
11
2
7
4
3
1 - карданный вал; 2 - дифференциал заднего моста; 3 - корпус муфты;
4 - многодисковый фрикцион; 5 - механический усилитель;
6 - гидравлические поршни; 7 - масляный насос; 8 - электромагнитный клапан; 9 – модуль
управления; 10 и 11 - датчики частот вращения
12 - сигнальная лампа включения муфты; 13 - тумблер принудительного включения
муфты
Рисунок 15 – Кинематическая схема муфты подключения заднего моста
Итак, предположим, автомобиль движется по ровной местности,
частоты вращения карданной передачи при это одинаковые, датчики 10 и 11
сигнализируют об этом в модуль управления 9. Электромагнитный клапан 8
при этом полностью открыт. Масло забирается из поддона масляным насосом
7 и по кругу возвращается обратно в поддон. Как только автомобиль попадает
на скользкий участок и начинает пробуксовывать, то частоты вращения по
датчикам 10 и 11 изменятся, сигнал поступает на модуль управления 9, а
модуль в зависимости от показания датчиков 10 и 11 (разность показаний)
регулирует величину перепускного отверстия электромагнитным клапаном 8.
Чем больше разница, тем меньше величина перепускного отверстия. Тем
самым излишки жидкости давят на гидравлические поршни 6. Поршень
активизирует механический усилитель 6, последний, в свою очередь, сжимает
55
диски фрикциона, и крутящий момент посредством фрикциона передаёт
вращающий момент от карданного вала до устройства к карданному валу
после. Конструкция достаточно практична, универсальна (может быть
установлена как на передний так и на задний карданные валы).
3.5 Расчёт фрикционной муфты с автоматическим включением
3.5.1 Расчёт момента трения фрикционной муфты
«Задачей расчета является:

определение радиусов фрикционных накладок, влияющих на
размеры других элементов муфты включения;

определение необходимого усилия, от которого зависят число и
характеристика нажимных поршней.
В включенном положении муфты диски замкнуты, а передаваемый им
крутящий момент ограничивается моментом трения:» [22]
МС = Т ⋅ 𝑧 ⋅ 𝑅𝐶𝑃 = 𝜇 ⋅ 𝑄 ⋅ 𝑧 ⋅ 𝑅𝐶𝑃 ,
(51)
где Т - окружная сила трения, действующая между одной парой
трущихся поверхностей, кН;
z - число пар поверхностей трения;
RСP - плечо силы Т, м;
μ - коэффициент трения (μ = 0,30...0,35);
Q - суммарная сила, создаваемая нажимными поршнями;
Rсp = 0,5 ∙ (RH + RB),
(52)
«где RH и RB – соответственно наружный и внутренний радиусы
кольцевой фрикционной накладки дисков, м.» [14]
Rсp = 0,50 ∙ (0,100+0,053) = 0,077 м;
56
«Чтобы
муфта
во
включенном
состоянии
не
пробуксовывала,
максимальный момент трения в ней Мс должен в β раз превышать
максимальный крутящий момент двигателя после КПП и раздаточной коробки
Меmах.» [25]
Следовательно, суммарная сила:
𝑄=
2⋅𝛽⋅𝑀𝑒𝑚𝑎𝑥
(53)
𝜇⋅(𝑅𝐻 +𝑅𝐵 )
где β - коэффициент запаса муфты включения.
«Максимальную мощность 61,80 кВт двигатель развивает при частоте
3000,0 мин-1. КПД трансмиссии на заднем карданном валу рассчитается по
формуле:» [17], [29]
𝜂тр =
𝑁𝛿
𝑁е ⋅𝜂вк
𝑚
= 𝜂ц𝑘 ⋅ 𝜂к𝑙 ⋅ 𝜂кш
−
𝑁тр,о
𝑁е
,
(54)
где ηц и ηк – «соответственно КПД цилиндрических и конических пар
зубчатых колес и подшипников их валов, принимаем ηц = 0,98 и ηк = 0,97» [17];
ηкш – КПД карданного шарнира, принимаем ηкш = 0,995 [17];
k и l – «число соответственно цилиндрических и конических пар
зубчатых колес, через которые последовательно передается мощность к
ведущим колесам; k = 3 и l = 3 определяем из кинематической схемы
автомобиля» [17];
mкш – число последовательных карданных шарниров;
mкш = 6 определяем из кинематической схемы автомобиля;
Nтр,о – мощность, теряемая в трансмиссии на холостом ходу, принимаем
из интервала Nтр,о = (0,03…0,05) ∙ Ne,max = 1,76…2,93 кВт, принимаем Nтр,о =
2,5 кВт;
Ne – значения эффективной мощности, кВт.
57
На всех не прямых передачах постоянная часть формулы имеет значение
(это с учётом дифференциалов главной передачи):
ηтр = 0,983 ∙ 0,973 ∙ 0,9956 = 0,842
Без учёта главных передач:
ηтр = 0,983 ∙ 0,97 ∙ 0,9954 = 0,895
Передаточные числа 5-ти ступенчатой КПП составляют:
I передача – 3,78; II передача – 2,60; III передача – 1,55; IV передача –
1,0; V передача – 0,82; Задняя передача – 4,12.
Передаточные числа раздаточной коробки:
 прямая передача – 1,0;
 пониженная передача – 1,94.
Наибольший крутящий момент на карданном валу достигается при
меньшей частоте вращения, а значит при большем передаточном числе, для
последующих расчётов принимаем именно этот случай: I передача – 3,78;
пониженная передача – 1,94. Тогда общее передаточное число трансмиссии до
муфты включения можно сосчитать:
𝑈 = 3,78 ⋅ 1,94 = 7,33.
(55)
Крутящий момент на входе перед муфтой составит:
М𝑒 = 9554 ⋅
𝑁𝑒𝑛
𝑛𝑖
,
(56)
где 𝑁𝑒𝑛 - мощность на входе в муфту, кВт;
𝑛𝑖 - частота вращения карданного вала перед муфтой включения, мин -1.
58
Мощность на карданном валу составит:
𝑁𝑒𝑛 = 𝑁ТР𝑒𝑚𝑎𝑥 кВт.
(57)
Частота вращения карданного вала перед муфтой включения составит:
𝑛𝑖 =
𝑛𝑒𝑚𝑎𝑥
𝑈
3000,0
7,33
мин-1.
(58)
Тогда крутящий момент на ведущем валу равен:
М𝑒 = 9554 ⋅
55,31
409,28
= 1291,13 Нм.
Данный крутящий момент необходимо взять с запасом S = 1,3…1,5.
Тогда расчётный крутящий момент составит:
М𝑒 расч = 1291,13 ⋅ (1,3. . .1,5) = 1678,50. . .1936,70 Нм,
Принимаем для удобства дальнейших расчётов 1800,0 Нм.
Тогда суммарная сила составит:
2 ⋅ 2 ⋅ 1,80 ⋅ 103
кН
𝑄=
= 147,06
0,32 ⋅ (0,100 + 0,053)
м
При этом принимают для автомобилей категории М 1 повышенной
проходимости: β = 1,5...3,0.
Тогда момент трения составит:
МС = 0,32 ⋅ 147,06 ⋅ 14 ⋅ 0,077 = 50,73 кН ⋅ м
59
Удельная работа трения (буксования):
𝐿уд =
𝐿б
𝜋⋅𝑧⋅(𝑅Н2 −𝑅В2 )
≤ 1,5
МДж
м2
,
(59)
где 𝐿б – «работа буксования дисков при одном трогании автомобиля с
места на первой передаче.» [17], [26]
𝐿б =
2
МС ⋅𝐽𝑀 ⋅𝐽𝑎 ⋅𝜔𝑀
2⋅𝐽𝑀 ⋅(МС −М𝜓 )+𝐽𝑎 ⋅(МС −Ме𝑚𝑎𝑥 ())
(60)
«где 𝐽𝑀 - момент инерции маховика и приведенных к нему деталей
двигателя, Н·м2;
𝜔𝑀 - угловая скорость маховика, соответствующая максимальному
крутящему моменту двигателя, с-1;
𝐽𝑎 - момент инерции массы ma автомобиля, приведенный к ведомому
диску муфты включения заднего моста, Н·м2;
М𝜓 - момент сопротивления дороги, приведенный к ведомому диску
сцепления, кНм.» [17]
𝐽𝑎 = (𝑢
𝑚𝑎 ⋅𝑟𝑘
2
КП1 ⋅𝑢РК ⋅𝑢0 )
,
(61)
где 𝑢КП1 , 𝑢РК, 𝑢0 – «передаточные числа соответственно коробки передач
на 1 передаче, раздаточной коробке и главной передаче;
𝑟𝑘 - радиус колеса, 𝑟𝑘 = 0,36 м» [17]
𝐽𝑎 =
19000 ⋅ 0,36
= 37,57 кг ⋅ м.
(3,78 ⋅ 1,94 ⋅ 1,84)2
𝑀𝜓 =
Р𝜓 ⋅𝑟𝑘
𝜂ТР ⋅𝑢КП1 ⋅𝑢РК ⋅𝑢0
,
Р𝜓 = 𝜓 ⋅ 𝐺𝑎 = 0,02 ⋅ 19,0 ⋅ 103 = 0,38 кН,
60
(62)
(63)
𝑀𝜓 =
380,0 ⋅ 0,36
= 12,04 Н ⋅ м,
0,842 ⋅ 3,78 ⋅ 1,94 ⋅ 1,84
𝜔𝑀 =
𝐿уд =
𝜋 ⋅ 𝑛М 3,14 ⋅ 222,43
рад
=
= 23,28
,
30
30
с
16,83
Дж
МДж
=
53,26
≤
1,50
.
3,14 ⋅ 14 ⋅ (0,1002 − 0,0532)
м2
м2
2.5.2 Расчёт муфты включения
Определение зазора а (расстояние от корпуса до вращающихся деталей
разработки):
3
а = √𝐿 + 4 = 3√220,0 + 4 = 10,0 мм.
(64)
Расстояние между торцами вращающихся деталей:
𝑐 = (0,3. . .0,5) ⋅ а = 3,0. . .5,0 мм, принимаем 3,0 мм
(65)
Толщина стенки корпуса:
𝛿 = 2 ⋅ 4√0,1 ⋅ Т = 2 ⋅ 4√0,1 ⋅ 1800,0 = 7,33 мм
(66)
Принимаем 7,50 мм
Толщина стенки крышки корпуса:
𝛿КР = 𝛿 = 7,50 мм.
Диаметр стяжных винтов:
61
(67)
3
𝑑 = 3√ТТИХ. = √1800,0 ≈ 12,0 мм,
(68)
Расстояние l между стяжными болтами:
𝑙 = (10. . .12) ⋅ 𝑑 = 120. . .144 мм
(69)
Расчёт элементов болтов стяжных:
к = 2,7 ⋅ 𝑑 = 2,7 ⋅ 12 = 33,0 мм,
(70)
с = 0,5 ⋅ к = 0,5 ⋅ 33,0 = 16,5 мм,
(71)
𝐷 = 2 ⋅ 𝑑 = 2 ⋅ 12 = 24 мм.
(72)
Диаметр приливов и крышек подшипников:
1
𝐷п1
= 𝐷Ф + 5 = 125,0 + 5 = 130,0 мм,
(73)
4 болта М8, толщина крышки 6 мм,
1
𝐷п2
= 𝐷Ф + 5 = 125 + 5 = 130,0 мм,
4 болта М8, толщина крышки 6 мм.
Диаметр штифтов:
𝑑ШТ = (0,7. . .0,8) ⋅ 𝑑 = 10,0 мм.
Толщина крышки люка:
62
(74)
𝛿кр = (0,010. . .0,012) ⋅ 𝐿 = 4,0 мм.
(75)
Диаметр крепёжных винтов крышки люка:
𝑑 = 𝛿 = 6,0 мм.
(76)
При срабатывании муфты включения заднего моста давление в
гидроприводе составляет 3...5 МПа.
Давление жидкости можно рассчитать по следующей формуле:
рЖ =
4РР.Ц.
2
𝜋⋅𝑑Р.Ц.
=
РР.Ц.
2
0,785⋅𝑑Р.Ц.
,
(77)
где РРЦ - усилие, создаваемое рабочим цилиндром на фрикционные
накладки, РРЦ = 1,244 кН;
dРЦ - диаметр рабочего цилиндра, dРЦ = 0,020 м (цилиндров,
одновременно участвующих в работе 8).
Допускаемое давление в гидроприводе [рж] = 3...5 МПа
рЖ =
4⋅РР.Ц.
2
𝜋⋅𝑑Р.Ц.
=
1244,0
0,785⋅0,0202 ⋅4
= 0,99 МПа.
(78)
Шлицевое соединение вала фрикциона с входным валом главной
передачи заднего моста рассчитывают по допустимому напряжению смятия:
𝜎СМ. =
МР
𝑧шл ⋅ℎ⋅𝑙⋅𝑟ср ⋅𝜓
≤ [𝜎𝐶М. ],
где Мр – расчетный момент; Мр = Меmах = 1800,0 Н·м;
z – число шлицев, z = 10;
h и l – высота и длина поверхности контакта зубьев, м;
rср – средний радиус поверхности контакта зубьев, м;
63
(79)
ψ – коэффициент, учитывающий неравномерное распределениенагрузки
по зубьям; ψ = 0,7...0,8 [8];
[𝜎СМ. ] - допускаемое напряжение, [𝜎СМ. ] = 900,0 МПа (сталь 40Х) [8].
Для шлицев прямоугольного профиля:
h = 0,5 ∙ (D – d) = 0,5 ∙ (35,0 – 28,0) = 3,50 мм,
(80)
rcp = 0,25 ∙ (D + d) = 0,25 ∙ (35,0 – 28,0) = 1,75 мм,
(81)
где D и d – соответственно наружный и внутренний диаметры
соединения.
𝜎СМ. =
1800,0⋅10−6
10⋅0,0035⋅0,047⋅0,00175⋅0,75
= 833,70 МПа ≤ [𝜎𝐶М. ] = 900,0 МПа,
Результатом выполнения раздела явился анализ конструкции различных
способов повышения проходимости и управляемости транспортного средства
в
тяжелых
дорожных
условиях.
Рассмотрены
различные
варианты
компоновки трансмиссии, обеспечивающей полный привод всех колес.
Выявлены преимущества и недостатки каждой из конструкций. На основании
произведенного анализа была выбрана схема с подключением ведущих колес
заднего моста через муфту, приводимую при помощи гидравлики. В
соответствии с выбранной конструкторской схемой была определена
расчетная схема наиболее нагруженных узлов. Выполнен расчет муфты,
деталей
привода
и
гидравлической
осуществляется привод включения.
64
системы,
посредством
которой
4 Разработка технологии технического обслуживания и ремонта
фрикционной муфты с автоматическим включением
4.1 Перечень операции ТО и ремонта фрикционной муфты с
автоматическим включением
«Техническое
обслуживание
предназначено
для
поддержания
автомобиля в работоспособном состоянии, уменьшения интенсивности износа
деталей, предупреждения возникновения неисправностей и их выявления для
своевременного устранения. Соблюдение периодичности и качественное
выполнение
технического
обслуживания
в
установленном
объеме
обеспечивают постоянную техническую готовность автомобиля и снижают
потребность в ремонте. При выявлении неисправности работы механизмов,
посторонних шумов, стуков или вибраций, а также нарушений регулировок и
прочих неисправностей водитель обязан немедленно принять меры к их
устранению независимо от срока очередного технического обслуживания.
Техническое
обслуживание
проводить
на
пунктах
или
площадках
технического обслуживания или в специально оборудованных помещениях,
обеспечивающих обслуживающему персоналу необходимые условия для
работы. Отсутствие нужного оборудования и комплексных стационарных или
подвижных средств технического обслуживания не является основанием для
изменения объема, периодичности и условий проведения обслуживания
автомобиля.» [14], [26]
«Периодичность проведения ТО-1 и ТО-2 приводится в соответствии с
ГОСТ 21624-81 в таблице 5» [13].
Для трансмиссии автомобиля категории М1 перечислим операции ТО.
Ежедневное техническое обслуживание (ЕТО):

внешним осмотром проверить комплектность;

осмотреть место стоянки и убедиться в отсутствии подтеканий
масла и муфты подключения заднего моста;
65

устранить обнаруженные неисправности, количество масла
довести до нормы.
Таблица 5 – Периодичность технического обслуживания автомобиля
категории М1 в зависимости от условий эксплуатации
Категория условий
эксплуатации
I
II
III
IV
V
Периодичность технического обслуживания, км
ТО-1
ТО-2
4000
16000
3600
14000
3200
12000
2800
11200
2400
9600
Первое техническое обслуживание (ТО-1):

выполнить работы, предусмотренные ЕТО;

проверить свободный ход рулевого колеса, зазоры в шарнирах
рулевых тяг, в шкворневых соединениях; проверить шплинтовку гаек
шаровых пальцев, крепление рычага поворотного кулака, шаровых пальцев,
шаровых опор к кожухам полуосей, сошки руля, затяжку гаек крепления
наконечников и устранить обнаруженные неисправности;

проверить крепление колес, состояние шин и давление воздуха в
них, при необходимости подкачать воздух;

проверить крепление ведущих фланцев ступиц и фланцев
полуосей;

проверить крепление приводов управления коробкой передач,
раздаточной коробкой и при необходимости подтянуть резьбовые соединения;

проверить крепления фланцев переднего и заднего карданных
валов к фланцам валов раздаточной коробки и при необходимости подтянуть
крепление;

проверить крепление фланцев муфты подключения заднего моста
при необходимости подтянуть крепление;

проверит крепления муфты, при необходимости подтянуть
66
крепление.
Второе техническое обслуживание (ТО-2):

выполнить работы предусмотренные ТО-1;

проверить работу сцепления и свободный ход педали сцепления.
При необходимости отрегулировать привод управления сцеплением;

проверить работу муфты включения заднего моста. При
необходимости отрегулировать давление масла и время срабатывания;

проверить крепление двигателя, масляного картера двигателя,
верхней и нижней частей картера сцепления;

проверить крепление муфты подключения заднего моста;

проверить и при необходимости отрегулировать подшипники
ступиц колес;

проверить крепление ведущих фланцев ступиц и фланцев
полуосей;

проверить крепление крышек подшипников ведущих шестерен
переднего и заднего мостов;

проверить крепление коробки передач на картере сцепления и
раздаточной коробки на коробке передач;

проверить зазоры в подшипниках ведущей шестерни главной
передачи переднего и заднего мостов и при наличии устранить;

проверить крепление фланцев карданных валов.
Сезонное техническое обслуживание (СТО).
Сезонное обслуживание проводится два раза в год - весной и осенью и
по возможности совмещается с очередным ТО-2.
Перед летним сезоном эксплуатации:

произвести замену масел в агрегатах трансмиссии на летние сорта,
предусмотренные таблицей смазки.
67
4.2 Операционно-технологическая карта ТО и ремонта трансмиссии
автомобиля категории М 1
Технологический процесс технического обслуживания оформляется в
виде операционно-технологической или постовой технологической карты.
Операционно-технологическая карта отражает последовательность
операций технического обслуживания или отдельных видов работ по этим
воздействиям по агрегату, системе автомобиля.
Постовая технологическая карта отражает последовательность операций
технического обслуживания по агрегатам, системам, которые выполняются на
одном из постов технического обслуживания.
В соответствии с требованиями операционно-технологическая и
постовая технологическая карты выполняются по форме 1,1а, 2 и 2а МУ-200
РСФСР-12-0139-81, таблица 6.
Любая технологическая карта является руководящей инструкцией для
каждого исполнителя, кроме того, служит документом для технического
контроля выполнения технического обслуживания.
Технологические карты составляются на:

определенный вид работ технического обслуживания;

специализированный пост зоны технического обслуживания
(постовая карта);

специализированное переходящее звено рабочих при методе
универсальных постов;

операцию технического обслуживания;

операции, выполняемые одним или несколькими рабочими (карта
на рабочее место).
68
Таблица 6 – Постовая технологическая карта ТО-1 автомобиля категории М1
(содержание работ - трансмиссия)
Наименование и
содержание
операции
(работ)
Место
выполнения
операции
Кол-во
мест
(точек)
обсл.
Трудоемкость
чел.мин.
1
2
3
4
Приборы,
инструмент
приспособления
(модель, тип, код,
фирма)
5
Снизу
1
3,0
Подъёмник
6
Установить
автомобиль на
пост следует
сухим и чистым
Все гайки
крепления
муфты должны
быть затянуты
Постановка
автомобиля
пост
на
Проверить
крепление
муфты
включения
заднего моста и
её внешних
деталей
Проверить
крепление
коробки
перемены
передач и её
внешних
деталей
Проверить
работу муфты
включения
заднего моста
Проверить люфт
в шарнирах и
шлицевых
соединениях
карданной
передачи,
соединение и
крепление
промежуточной
опоры.
Проверить
крепление
фланцев
карданных валов
Технические
требования и
указания
Снизу
2
5,0
Набор
автомеханика И148
Снизу
2
5,0
Набор
автомеханика И148
Все гайки КПП
должны быть
затянуты
Сзади,
из салона
1
3,6
-
Муфта должна
срабатывать в
течении 1,5 с
Набор
автомеханика И148
Люфт в
шлицевых
соединениях не
допускается,
крестовины не
должны иметь
осевого
смещения более
0,1 мм, болты
крепления
кардана должны
быть затянуты
Снизу
4
4,0
69
Продолжение таблицы 6
Проверить
крепление
картера
редуктора,
фланцев
полуосей и
крышек
колёсных
передач
Снизу
3
5,0
Набор
автомеханика И148
Проверить люфт
подшипников
ступиц колёс
Сбоку
4
4,50
Набор
автомеханика И148
Проверить
осмотром
состояние узлов
и деталей
подвески
Снизу
4
3,60
-
Снизу,
сбоку
8
5,0
Набор
автомеханика И148
Сзади
1
3,0
Подъёмник
Проверить
крепление
стремянок
и
пальцев рессор,
крепление колёс
Снятие
автомобиля
поста
В
с
разделе
выполнена
разработка
Гайки крепления
должны быть
затянуты
Не допускается
ощутимый
люфт,
не
допускается
тугое вращение
колеса
Визуально, не
допускается
видимых
повреждений
элементов
подвески,
трещин рессор,
проушин
амортизаторов
Не допускается
свободный ход
стремянок и
пальцев рессор,
гайки колёс
должны быть
затянуты
технологического
-
процесса
обслуживания разработанной муфты. В соответствии с последовательностью
выполнения операций, составлена технологическая карта выполнения
процесса обслуживания.
70
5 Охрана труда и безопасность объекта проектирования
5.1 Характеристика объекта проектирования (технологического
процесса сборочных работ)
В
разделе
безопасности
технологический
процесс
технологического
процесса
и
проведения
охраны
труда
сборочных
принимается
рассматривается
работ.
сборка
и
В
качестве
монтаж
муфты
подключения моста, разработанного в конструкторской части. Работы
производятся на сборочной площадке участка монтажа. Сборка ведется на
специализированном
сборочном
стапеле.
В
работе
используется
специализированный инструмент и приспособления, а также прессовое и
подъёмное оборудование. Все вышеописанное требует условий по охране
труда, поскольку их использование может повлечь риск получения травмы или
потерю трудоспособности при нарушении правил и требований к проведению
работ.
5.2 Идентификация профессиональных рисков
Идентификация профессиональных рисков проводится в соответствии с
нормативными документами и государственными стандартами. Согласно
ГОСТ 12.0.003-2015 ССБТ «Опасные и вредные производственные факторы.
Классификация» можно выделить следующие производственные риски,
характерные для рассматриваемого участка.
«Вредные производственные факторы по воздействию на организм
работающего человека, на участке можно отметить:

факторы, приводящие к хроническим заболеваниям, в том числе
усугубляющие
уже
имеющиеся
заболевания,
за
счет
длительного
относительно низкоинтенсивного воздействия;

факторы, приводящие к острым заболеваниям (отравлениям,
71
поражениям)
или
травмам
за
счет
кратковременного
относительно
высокоинтенсивного воздействия» [12]
«Опасные производственные факторы по воздействию на организм
работающего человека, на участке можно отметить:

факторы, приводящие к смертельным травмам (летальному исходу,
смерти);

факторы, приводящие к несмертельным травмам.
Опасные и вредные производственные факторы по характеру своего
происхождения, на участке можно отметить:

факторы,
порождаемые
физическими
свойствами
и
характеристиками состояния материальных объектов производственной
среды;

факторы, порождаемые химическими и физико-химическими
свойствами используемых или находящихся в рабочей зоне веществ и
материалов;

факторы,
порождаемые
организационно-управленческими
социально-экономическими
условиями
осуществления
и
трудовой
деятельности (плохая организация работ, низкая культура безопасности и
т.п.);

факторы,
свойствами
и
порождаемые
особенностями
психическими
человеческого
и
физиологическими
организма
и
личности
работающего (плохое самочувствие работника, нахождение работника в
состоянии алкогольного, наркотического или токсического опьянения или
абсистенции, потеря концентрации внимания работниками и т.п.).» [23]
«Опасные и вредные производственные факторы по характеру их
изменения во времени подразделяют, на участке можно отметить:

на постоянные, в том числе квазипостоянные;

переменные, в том числе периодические;

импульсные, в том числе регулярные и случайные.» [23]
72
«Опасные и вредные производственные факторы по характеру их
действия во времени подразделяют:

на постоянно действующие;

периодически действующие, в том числе интермиттирующие;

апериодически действующие, в том числе стохастические.
Опасные и вредные производственные факторы по непосредственности
своего воздействия подразделяют:

на непосредственно воздействующие на организм занятого трудом
человека;

опосредованно воздействующие на организм занятого трудом
человека через другие порождаемые ими и непосредственно воздействующие
на организм занятого трудом человека факторы.
Опасные и вредные производственные факторы производственной
среды по источнику своего происхождения подразделяют:

на природные (включая климатические и погодные условия на
рабочем месте);

технико-технологические;

эргономические (то есть связанные с физиологией организма
человека).
Опасные и вредные производственные факторы производственной
среды по природе их воздействия на организм работающего человека
подразделяют:

на факторы, воздействие которых носит физическую природу;

факторы, воздействие которых носит химическую природу;

факторы, воздействие которых носит биологическую природу.»
[12]
«Опасные
и
вредные
производственные
факторы,
обладающие
свойствами физического воздействия на организм работающего человека,
подразделяют на следующие типичные группы:
73

опасные и вредные производственные факторы, связанные с силами
и энергией механического движения, в том числе в поле тяжести:

действие силы тяжести в тех случаях, когда оно может вызвать
падение работающего, стоящего на опорной поверхности, на эту же опорную
поверхность;

действие силы тяжести в тех случаях, когда оно может вызвать
падение работающего с высоты;

неподвижные режущие, колющие, обдирающие, разрывающие
(например, острые кромки, заусенцы и шероховатость на поверхностях
заготовок,
инструментов
и
оборудования)
части
твердых
объектов,
воздействующие на работающего при соприкосновении с ним, а также жала
насекомых, зубы, когти, шипы и иные части тела живых организмов,
используемые ими для защиты или нападения, включая укусы;

опасные и вредные производственные факторы, связанные с
механическими
колебаниями
твердых
тел
и
их
поверхностей
и
характеризуемые повышенным уровнем общей вибрации; повышенным
уровнем локальной вибрации;

опасные и вредные производственные факторы, связанные с
акустическими колебаниями в производственной среде и характеризуемые
повышенным уровнем и другими неблагоприятными характеристиками шума;
повышенным уровнем инфразвуковых колебаний (инфразвука);

отсутствие
или
недостаток
необходимого
естественного
или
недостатки
необходимого
искусственного
освещения;

отсутствие
освещения;

повышенная яркость света;

пониженная световая и цветовая контрастность;

прямая и отраженная блесткость;

повышенная пульсация светового потока» [12]
74
«Опасные
и
вредные
производственные
факторы,
обладающие
свойствами психофизиологического воздействия на организм человека,
подразделяют:

на физические перегрузки, связанные с тяжестью трудового
процесса;

нервно-психические перегрузки, связанные с напряженностью
трудового процесса.
Физические перегрузки подразделяют:

на статические, связанные с рабочей позой;

динамические нагрузки, связанные с массой поднимаемого и
перемещаемого вручную груза;

динамические нагрузки, связанные с повторением стереотипных
рабочих движений.
Физические перегрузки организма работающего, связанные с тяжестью
трудового процесса, в целях оценки условий труда, разработки и принятия
мероприятий по их улучшению характеризуются такими показателями, как:»
[12]

физическая динамическая нагрузка;

масса поднимаемого и перемещаемого груза вручную;

стереотипные рабочие движения;

статическая нагрузка;

рабочая поза;

наклоны корпуса тела работника;

перемещение в пространстве.
«Нервно-психические перегрузки подразделяют:

монотонность труда, вызывающая монотонию;

эмоциональные перегрузки.» [23]
Выявленные профессиональные риски являются характерными для
сборочного производства и тех условий труда, в которых производится работа.
75
Следовательно, указанные риски являются в применении средств и методов
охраны труда для нейтрализации негативных последствий.
5.3 Методы и средства снижения профессиональных рисков
Методы снижения профессиональных рисков в целом направлены на
нейтрализацию
негативных
последствий,
вызываемых
негативным
воздействием.
«Для предотвращения угроз профессиональной безопасности при
управлении профессиональными рисками необходимо применять ко всем
видам деятельности, связанными с опасностями, средства оперативного
контроля. В качестве примеров выбора дополнительных мер управления
профессиональными рисками можно рассмотреть:

модификацию
конструкции,
позволяющую
ликвидировать
опасность, например, использование механических подъемных устройств для
исключения профессионального риска, связанного с ручными подъемными
операциями;

замену опасного материала на менее опасный или уменьшение
энергии системы (например, снижение усилий, силы тока, давления,
температуры и т.п.);

средства коллективной защиты: сигнализации, предупредительные
надписи и знаки безопасности, маркировка пешеходных дорожек и т.д.;

административные меры управления: процедуры обеспечения
безопасности,
проверки
оборудования,
контроль
доступа,
системы
обеспечения безопасности работы, инструктажи по охране труда и т.д.;

обеспечение
работника
дополнительными
средствами
индивидуальной защиты: очки защитные, средства защиты органов слуха,
щитки защитные лицевые, респираторы, перчатки и т.д.» [23]
76
«Для обеспечения эффективной работы по идентификации опасностей и
оценки профессиональными рисками, а также использования процессов
обмена информацией и консультаций, заведующий обеспечивает:
- обмен информацией и консультирование в отношении рисков для
безопасных условий труда и здоровья между различными уровнями, а также с
работниками сторонних организаций;
-
документирование
соответствующих
обращений
внешних
заинтересованных сторон, а также ответа на них.» [12]
В частности, снизить негативное воздействие профессиональных рисков
или полностью устранить их воздействие можно следующими методами, для
простоты восприятия сведенными в таблицу 7.
Таблица 7 – Методы и средства снижения профессиональных рисков
Вид выявленного вредного
производственного фактора
1
Факторы, приводящие к
заболеваниям
«Факторы, порождаемые
физическими свойствами и
характеристиками
состояния материальных
объектов производственной
среды;» [12]
«Факторы, порождаемые
химическими и физикохимическими свойствами
используемых или
находящихся в рабочей
зоне веществ и
материалов;» [12]
Методы и средства снижения
или устранения вредного
производственного фактора
2
Применение средств
индивидуальной защиты,
изолирующих от негативного
воздействия окружающей
среды
Применение средств
коллективной защиты
(нанесение предупреждающих
надписей, информационных
табличек, меток и т.д.)
Модификация конструкции с
целью снижения рисков
Применение средств
индивидуальной защиты,
изолирующих от негативного
воздействия окружающей
среды
77
Используемые СИЗ
3
Использование
спецодежды
Использование средств
защиты органов зрения
и органов дыхания
Применение
низковольтных ламп в
сетях освещения
Использование
спецодежды
Использование
спецодежды
Использование средств
защиты органов зрения
и органов дыхания
Продолжение таблицы 7
1
«Факторы, порождаемые
социально-экономическими
и организационноуправленческими
условиями осуществления
трудовой деятельности»
[12]
«Факторы, порождаемые
психическими и
физиологическими
свойствами и
особенностями
человеческого организма и
личности работающего»
[12]
2
Административные меры
обеспечения безопасности
труда
Разработка рациональных
режимов труда и отдыха
Материальная компенсация
вредных условий труда
Административные меры
обеспечения безопасности
труда
Разработка рациональных
режимов труда и отдыха
Материальная компенсация
вредных условий труда
Обеспечение смены рода
деятельности в течении дня
3
Не предусмотрено
Не предусмотрено
«Опасные и вредные
производственные
факторы, связанные с
силами и энергией
механического движения»
[12]
Применение средств
индивидуальной защиты,
изолирующих от негативного
воздействия окружающей
среды
Защитные и
вибропоглощающие
перчатки, нарукавники.
Наколенники и
налокотники.
«Неподвижные режущие,
колющие, обдирающие,
разрывающие (например,
острые кромки, заусенцы и
шероховатость на
поверхностях заготовок,
инструментов и
оборудования)» [12]
Применение средств
индивидуальной защиты,
изолирующих от негативного
воздействия окружающей
среды
Административные меры
обеспечения безопасности
труда
Защитные перчатки,
нарукавники.
Наколенники и
налокотники.
Проведение
инструктажа по
правилам ТБ на
производстве
«Опасные и вредные
производственные
факторы, связанные с
механическими
колебаниями твердых тел и
их поверхностей» [12]
Применение средств
индивидуальной защиты,
изолирующих от негативного
воздействия окружающей
среды
Административные меры
обеспечения безопасности
труда
Защитные и
вибропоглощающие
перчатки, нарукавники.
Наколенники и
налокотники.
Отсутствие или недостаток
необходимого освещения
Обеспечение индивидуальных
средств освещения рабочего
места
Разработка и прокладка
осветительных сетей
Индивидуальные
переносные фонари и
осветительные лампы
78
Продолжение таблицы 7
1
2
3
«Физические перегрузки,
связанные с тяжестью
трудового процесса;» [12]
Административные меры
обеспечения безопасности
труда
Механизация работ
Внедрение в рабочий процесс
машин и механизмов,
заменяющих ручной труд
«Нервно-психические
перегрузки, связанные с
напряженностью трудового
процесса» [12]
Административные меры
обеспечения безопасности
труда
Разработка рациональных
режимов труда и отдыха
Материальная компенсация
вредных условий труда
Обеспечение смены рода
деятельности в течении дня
Проведение
инструктажа по
правилам ТБ на
производстве
Не предусмотрено
Разработанные мероприятия по снижению негативного воздействия
производственных рисков на работающих значительно снижают негативные
последствия.
Между
тем,
значительного
результата
можно
достичь
исключительно комплексным подходом к вопросу защиты рабочих в условиях
сборочного цеха, когда административные и инженерные мероприятия
дополняют и усиливают действия друг друга.
5.4 Обеспечение пожарной безопасности технического объекта
Обеспечение пожарной безопасности является важным элементом
безопасности всего предприятия. Огонь наиболее опасный фактор при
проведении работ, что особенно актуально для предприятия автомобильной
промышленности,
где
используется
большое
количество
легковоспламеняющихся жидкостей и материалов, которые могут послужить
негативным фактором возникновения пожара.
Факторы пожарной опасности приведены в таблице 8.
79
Таблица 8 – Факторы пожарной опасности на участке и их классификация
Класс пожара
А – горение твердых
веществ
А1 – горение твердых
материалов,
сопровождаемое
тлением
А2 – горение твердых
материалов, не
сопровождаемое
тлением
Источник
пожарной
опасности
горючие твердые
вещества, ветошь
и обтирочный
материал искры от
режущего
абразивного
инструмента,
открытое пламя
газовых горелок,
электрическая
дуга и искры
сварочного
оборудования
Задымление
помещения,
высокая
температура
открытого
пламени, низкая
концентрация
кислорода,
выброс
токсических
веществ
продуктов
горения
Задымление
помещения,
высокая
температура
открытого
пламени, низкая
концентрация
кислорода,
выброс
токсических
веществ
продуктов
горения,
объёмное
горение, взрыв
В – горение жидких
веществ
топливо, мазут,
консистентные
В2 – горение
смазки и
неполярных горючих и
технические
легковоспламеняющихся
жидкости
жидкостей и плавящихся
при нагреве веществ
С - горение
газообразных горючих
веществ
Опасные факторы
пожара
сварочные газы,
метан
80
Высокая
температура
открытого
пламени, низкая
концентрация
кислорода,
выброс
токсических
веществ
продуктов
горения,
объёмное
горение, взрыв
Способ тушения
Все виды
огнетушащих
веществ: вода,
пена, порошки,
хладоны
пена;
тонкораспыленная
вода;
хладоны;
огнетушащие
порошки общего
назначения;
аэрозольное
пожаротушение и
инертные
разбавители: N2,
СО2, и т.п.
объёмное тушение
и флегматизация
газовыми
составами;
огнетушащие
порошки общего
назначения;
пены, вода (для
охлаждения
оборудования)
Для обеспечения пожарной безопасности на участке, требуется
принятие противопожарных мероприятий, имеющих как организационный,
так и инженерный характер. К таковым мероприятиям на участке сборки будут
относиться:

разработка комплекса норм и правил по обращению с горючими
веществами и правил поведения персонала при проведении огневых работ и
работ, связанных с горючими материалами;

проведение
регулярного инструктажа
работников,
с
целью
доведения информации о правилах проведения работ, связанных с горючими
материалами и соблюдения норм пожарной безопасности;

организация
внутрипроизводственной
пожарной
охраны,
осуществляющей функции надзора за соблюдением норм и правил по
обращению с горючими веществами, а также норм и правил соблюдения
противопожарной безопасности;

организация хранения горючих и пожароопасных материалов в
соответствии с их физико-химическими и противопожарными свойствами;

оснащение участка средствами наблюдения и сигнализации за
пожарной ситуацией, проведение инструктажа персонала о поведении в
случае срабатывания пожарной сигнализации;

оснащение участков средствами первичного пожаротушения в
соответствии с классом возможного пожара.
5.5 Обеспечение экологической безопасности технического объекта
Рассматриваемый участок не относится к категории производств,
представляющих повышенную антропогенную опасность для окружающей
среды. Тем не менее, участок, как и любое производство производит отходы,
образующиеся в результате своей деятельности, которые могут выступать в
роли загрязнителей, поэтому требуется их определение. К загрязняющим
отходам следует отнести следующее:
81

отходы сборочного производства кузовов (обрезки листового
металла, обрезки пластика);

смыв с рук рабочих смазочных материалов и растворителей;

металлическая и абразивная пыль, окалина, образующиеся в
результате обработки элементов кузова;

ветошь и обтирочные материалы, остающиеся после протирки
деталей и очистки рук работников сборочного участка.
В качестве мероприятий, обеспечивающих требования экологической
безопасности, принимаются следующие:

утилизация отходов в соответствии с классами опасности;

очистка сточных вод перед сливом их в канализационный
коллектор от остатков ГСМ и растворителей;

«соблюдение
требований,
предъявляемых
к
размещению,
строительству и эксплуатации потенциально опасных объектов, а также к
осуществлению потенциально опасной деятельности» [23]
В разделе был произведен анализ деятельности на сборочном участке
предприятия, осуществляющем сборку муфт подключения заднего моста для
автомобиля ВАЗ-2123. Выявлены вредные и опасные производственные
факторы, произведена их классификация. В соответствии с выявленными
факторами произведена разработка мероприятий по снижению их воздействия
на рабочих, либо их полной нейтрализации. Разработаны мероприятия по
снижению пожарной опасности, в соответствии с выявленными классами
пожарной опасности. Разработаны мероприятия по снижению антропогенного
воздействия предприятия на окружающую среду.
82
6 Экономический раздел дипломного проекта
6.1 Анализ объекта дипломного проектирования
В
дипломном
проекте
была
произведена
разработка
муфты
подключения заднего моста для автомобиля ВАЗ-2123.
Сама конструкция может быть изготовлена в условиях мелкосерийного
производства. В процессе производства применяются операции литейные,
токарные, фрезерные, шлифовальные. Работы проводятся в условиях
специализированного предприятия. Также в условиях специализированного
предприятия производится монтаж разработанного узла.
В экономическом разделе дипломного проекта необходимо произвести
расчет
себестоимости
отражением
конструкции.
экономических
затрат
Себестоимость
на
будет
производство,
являться
понесенных
предприятием в процессе изготовления конструкции. Поэтому, расчет
себестоимости будет являться главным показателем того, насколько
разработанная конструкция будет влиять на стоимость изделия в целом.
6.2 Исходные данные для расчета
Исходные данные для расчета экономических показателей проекта
сведем для удобства восприятия в таблицу 9. В таблице отражены основные
параметры
и
значения,
используемые
при
расчете
производимого узла в условиях мелкосерийного производства.
83
себестоимости
Таблица 9 – Исходные данные для экономического расчета
Наименование
Обозначение
Значение
Годовая программа, шт
Штучное время сборки, мин
Часовая ставка заработной платы:
3 разряд
4 разряд
5 разряд
6 разряд
ПРгод
ВРшт
1000
69,88
Доплата часового фонда, %
Кд
8
Доплата за профессиональный навык, %
Кпф
12
Доплата за вредные условия труда, %
Квр
12
Премиальный фонд, %
Прем
20
Отчисления в фонд социального страхования,
%
ФСС
30
Транспортно-заготовительные расходы, %
Кт-з
3
Содержание и эксплуатация оборудования, %
Кс-эк
4
Общие производственные расходы, %
ОПР
25
Расходы на общую хоздеятельность, %
ОХД
30
Внепроизводственные расходы, %
ВПР
3
Счас
160,45
185,25
210,30
250,50
Общие исходные данные будут использованы при выполнении расчетов
6.3 Расчет затрат на материалы
Произведем расчет материальных затрат, которые предприятие несет в
процессе производства муфт подключения заднего моста для автомобиля
ВАЗ-2123. Расчет выполняется исходя из разработанной технологии
производства конструкции, а также исходя из информации о конструкторских
особенностях. Результаты расчета сведем в таблицу 10.
84
Таблица 10 – Расчет материальных затрат на производство
Материал
Единицы
Расход
Цена, руб
2
кг
кг
кг
кг
кг
кг
кг
кг
кг
кг
3
8
12
4
230,20
180,00
13,50
75,00
120,00
95,00
95,00
95,00
750,50
115,00
1
Заготовка поковка
Чугун литейный
Двутавр 16
Грунтовка
Краска
Круг сортовой Сталь 45, d = 120
Круг сортовой Сталь 45, d = 60
Круг сортовой Сталь 45, d = 40
Круг, бронза
Масло индустриальное
Прочие
ИТОГО
0,1
0,2
6
4
4,25
2,5
0,5
Сумма,
руб.
5
1841,60
2160,00
0,00
7,50
24,00
570,00
380,00
403,75
1876,25
57,50
750,00
8070,60
Транспортно-заготовительные расходы
242,12
ВСЕГО
8312,72
Рассчитана общая сумма затрат на материалы.
6.4 Расчет затрат на покупные изделия и полуфабрикаты
Произведем расчет затрат на приобретение покупных изделий и
полуфабрикатов, которые предприятие несет в процессе производства
коробки отбора мощности. Расчет выполняется исходя из информации о
конструкторских особенностях. Результаты расчета сведем в таблицу 11.
Таблица 11 – Затраты на покупные изделия и полуфабрикаты
Покупные изделия и полуфабрикаты
1
Болты М10
Болты М8
Винты М8
Подшипник 305 ГОСТ 5720-75
Подшипник 302 ГОСТ 5720-76
Количество
Цена, руб.
2
3
8
8
10
2
4
85
25,00
14,00
10,00
350,00
275,00
Сумма, руб.
4
200,00
112,00
100,00
700,00
1100,00
Продолжение таблицы 11
1
Шайбы
Прочие
ИТОГО
Транспортно-заготовительные расходы
ВСЕГО
2
3
26
4
0,50
13,00
350,00
2575,00
77,25
2652,25
Рассчитана общая сумма затрат на покупные изделия и полуфабрикаты,
затрачиваемые на производство конструкции.
6.5 Расчет затрат на заработную плату
Произведем расчет затрат заработную плату и сопутствующие
издержки, таких как цеховые и производственные расходы, которые
предприятие несет в процессе производства коробки отбора мощности. Расчет
выполняется исходя из информации о технологии производства изделия.
Результаты расчета сведем в таблицу 12.
Таблица 12 – Расчет затрат на заработную плату
Операция
Разряд
Трудоемкость,
ч/час
Тарифная
ставка
Заработная
плата
Литейная
Сварочная
Токарная
Фрезерная
Шлифовальная
Долбежная
Термическая
Сверлильная
Слесарная
Сборочная
Окрасочная
Испытательная
ИТОГО
Премиальные доплаты
Основная заработная плата
5
5
6
6
6
5
5
4
4
4
3
5
8,0
12,0
8,0
8,0
4,0
10,0
2,5
0,5
0,5
1,1
1,0
1,5
210,30
210,30
250,50
250,50
250,50
210,30
210,30
185,25
185,25
185,25
160,45
210,30
1682,40
2523,60
2004,00
2004,00
1002,00
2103,00
525,75
92,63
92,63
203,78
160,45
315,45
12709,68
3050,32
15760,00
86
Рассчитана общая сумма затрат на основную заработную плату,
затрачиваемые на производство единицу конструкции. Дальнейшие затраты
рассчитываются исходя из суммы основной заработной платы.
Затраты по дополнительной заработной плате рассчитываются по
формуле:
ДОПзп = Зосн ∙ Кд,
(82)
где Кд – доплата часового фонда, Кд = 8%
ДОПзп = 15 760 ∙ 0,08 = 1260,00 руб
Засчитаем затраты на отчисления в фонд социального страхования:
СОЦ = (Зо + ДОПзп) ∙ ФСС
(83)
где ФСС – Отчисления в фонд социального страхования, ФСС = 30%
СОЦ = (15 760,00 + 1 260,00) ∙ 0,30 = 5 106,24 руб
Произведем расчет общепроизводственных расходов:
Робщ = Зо ∙ ОПР
(84)
где ОПР – общие производственные расходы, ОПР = 25%
Робщ = 15 760,00 ∙ 0,25 = 3 940,00 руб
Произведем расчет общехозяйственных расходов:
Рохр = Зо ∙ ОХД
(85)
где ОХД – коэффициент общехозяйственных расходов, ОХД = 30%
Рохр = 15 760,00 ∙ 0,3 = 4 728,00 руб
87
Расчет себестоимости гусеничного движителя представим в таблице 13.
Таблица 13 – Себестоимость конструкции гусеничного движителя
Значение
Статьи затрат
Сумма
%
Сырье и материалы
8312,72
13,9%
Покупные изделия и полуфабрикаты
2652,25
4,4%
Зарплата основная
15760,00
26,3%
Зарплата дополнительная
1260,80
2,1%
Отчисления на соцстрах
5106,24
8,5%
Расходы на содержание оборудования
16390,40
27,4%
Общепроизводственые расходы
3940,00
6,6%
Общехозяйственные расходы
4728,00
7,9%
Производственная себестоимость
58150,40
97,1%
Внепроизводственные расходы
1744,51
2,9%
Полная себестоимость
59894,91
100,0%
В экономическом разделе был произведен расчет себестоимости
изготовления конструкции муфты подключения заднего моста для автомобиля
ВАЗ-2123. Определены расходы по основным статьям затрат. Определены
наиболее расходные статьи затрат на производство конструкции. На
основании произведенного расчета можно сделать вывод, что разработанная
конструкция находится в рыночном ценовом сегменте, а разработанная
конструкция муфты подключения заднего моста для автомобиля ВАЗ2123будет являться конкурентной по цене.
88
Заключение
Результаты достижения поставленных задач в рамках выполнения
выпускной квалификационной работы отражены в связанных между собой
разделах расчетно-пояснительной записки и в приложениях.
В первом разделе дипломного проекта произведен анализ различных
факторов, влияющих на проходимость транспортного средства. Выявлены как
геометрические параметры, так и факторы, связанные с особенностью
конструкции ходовой части транспортного средства. В частности, определено,
что на управляемость транспортного средства и на его проходимость
оказывает существенное влияние тип привода транспортного средства.
Установлено, что наиболее стабильным, т.е. обладающим нейтральной
поворачиваемостью обладает полноприводное транспортное средство. Вместе
с тем, полный привод приводит к дополнительному расходу топлива. Поэтому,
возможно
создание
устройства
автоматического
подключения
моста
транспортного средства, например при появлении разницы угловых скоростей
привода и колес. Это позволит реализовать преимущества полного привода,
при этом не прибегая к сложным конструкторским решениям Разработка
устройства узла муфты такого типа будет производиться в рамках
конструкторской части выпускной квалификационной работы.
Результатом выполнения второго раздела дипломного проекта явилось
выполнение тягового расчета автомобиля ВАЗ-2123. Рассчитана мощность и
крутящий момент двигателя на различных оборотах. Произведен расчет
динамики разгона и ускорений, исходя из передаточных чисел коробки
передач и главной передачи. Произведен расчет силового баланса и
определена максимальная скорость транспортного средства. Исходя из
определенных ранее параметров, определен путь и время разгона. Рассчитана
топливная экономичность транспортного средства. Результаты тягового
расчета в виде графиков вынесены на лист графической части и отражены в
приложении А расчетно-пояснительной записки.
89
В технологическом разделе выполнена разработка технологического
процесса
обслуживания
разработанной
муфты.
В
соответствии
с
последовательностью выполнения операций, составлена технологическая
карта выполнения процесса обслуживания.
В разделе безопасности жизнедеятельности был произведен анализ
деятельности на сборочном участке предприятия, осуществляющем сборку
муфты подключения заднего моста для автомобиля ВАЗ-2123. Выявлены
вредные
и
опасные
производственные
факторы,
произведена
их
классификация. В соответствии с выявленными факторами произведена
разработка мероприятий по снижению их воздействия на рабочих, либо их
полной нейтрализации. Разработаны мероприятия по снижению пожарной
опасности, в соответствии с выявленными классами пожарной опасности.
Разработаны мероприятия
по снижению антропогенного
воздействия
предприятия на окружающую среду.
В экономическом разделе был произведен расчет себестоимости
изготовления конструкции муфты подключения заднего моста для автомобиля
ВАЗ-2123. Определены расходы по основным статьям затрат. Определены
наиболее расходные статьи затрат на производство конструкции. На
основании произведенного расчета можно сделать вывод, что разработанная
конструкция находится в рыночном ценовом сегменте, а разработанная
конструкция муфты подключения заднего моста для автомобиля ВАЗ-2123
будет являться конкурентной по цене.
На основании всего изложенного, считаем поставленные в рамках
выпускной квалификационной работы задачи выполненными.
90
Список используемых источников
1. Анопченко, В. Г. Практикум по теории движения автомобиля
[Электронный ресурс] : учеб. пособие. - 2-е изд., перераб. и доп. Красноярск :
Сиб. федер. ун-т, 2013. 116 с. ISBN 978-5-7638-2494-0.
2. Богатырев, А. В. Автомобили : учебник. – 3-е изд., стереотип. Москва
:
ИНФРА-М,
2019.
655
с.
(Высшее
образование:
Бакалавриат).
www.dx.doi.org/10.12737/2530. ISBN 978-5-16-101092-1.
3. Березина, Е. В. Автомобили: конструкция, теория и расчет: Учебное
пособие. М.: Альфа-М: НИЦ Инфра-М, 2018. 320 с.: ил.; . (ПРОФИль). ISBN
978-5-98281-309-1. Текст : электронный.
4. Вахламов, В. К. Автомобили: Основы конструкции: учебник для
студ. высш. учеб. Заведений. М.: Издательский центр «Академия», 2008. 528
с.
5. Волков, В.С. Конструкция автомобиля : учеб. пособие. Москва ;
Вологда : Инфра-Инженерия, 2019. 200 с. ISBN 978-5-9729-0329-0.
6. Высочкина,
Л.
И.
Автомобили:
конструкция,
расчет
и
потребительские свойства [Электронный ресурс] : учебно-методическое
пособие по курсовому проектированию. Ставрополь, 2013. 68 с.
7. Головин, С. Ф. Технический сервис транспортных машин и
оборудования [Электронный ресурс] : учеб. пособие. Москва : ИНФРА-М,
2017. 282 с. (Высшее образование). ISBN 978-5-16-011135-3
8. Гринцевич,
В.
И.
Техническая
эксплуатация
автомобилей.
Технологические расчеты [Электронный ресурс] : учеб. пособие. Красноярск :
Сиб. федер. ун-т, 2011. 194 с. ISBN 978-5-7638-2378-3.
9. Лата,
В.Н.
Основы
моделирования
управляемого
движения
автомобиля : учебное пособие. Тольятти : ТГУ, 2012. 60 с. [11] : ил.-Библиогр.:
с.10-21.
10. Набоких, В. А. Испытания автомобиля : учебное пособие. 2-е изд.
Москва : ФОРУМ : ИНФРА-М, 2020. 224 с. (Среднее профессиональное
91
образование).
ISBN
978-5-16-106839-7.
Текст
:
электронный.
URL:
https://znanium.com/catalog/product/1087951
11. Огороднов, С.М. Конструкция автомобилей и тракторов : учебник.
Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2019. 284 с. ISBN 978-5-9729-0364-1.
12. Пантелеева, Е. В. Безопасность жизнедеятельности [Электронный
ресурс] : учеб. пособие. Москва : ФЛИНТА, 2018. 286 с. ISBN 978-5-97651727-1.
13. Радин, Ю. А. Справочное пособие авторемонтника. Москва :
Транспорт, 2018. 285 с. : ил. Библиогр.: с. 277. Предм. указ.: с. 278-278. ISBN
5-277-00094-1 : 28-80.
14. Ремонт
автомобилей
[Электронный
ресурс].
Режим
доступа
http://automend.ru/
15. Руктешель, О.С. Выбор параметров и оценка тягово-скоростных и
топливно-экономических свойств автомобиля. Минск : БНТУ, 2019. 77 с.
16. Савич, Е. Л. Легковые автомобили : учебник. 2-е изд., перераб. и доп.
Минск : Новое знание ; Москва : ИНФРА-М, 2019. 758 с. : ил. (Высшее
образование). ISBN 978-5-16-104387-5.
17. Сергеенко, В.А. Проверочный расчет зубчатых передач трансмиссии автомобилей. Минск : БНТУ, 2016. 61 с.
18. Соломатин, Н.С. Испытания узлов, агрегатов и систем автомобиля :
учебное пособие. Тольятти : ТГУ, 2013. 140 с. [1] : ил. Библиогр: с. 110-112.
19. Стуканов, В. А. Основы теории автомобильных двигателей и
автомобиля : учебное пособие. Москва : ИД «ФОРУМ» : ИНФРА-М, 2020. 368
с. ISBN 978-5-16-101654-1.
20. Техническое обслуживание и ремонт автомобилей: учебник; под ред.
В. М. Власова. Гриф МО. Москва : Academia, 2019. 477 с. : ил. Библиогр.: с.
473. Прил.: с. 421-472. ISBN 5-7595-1150-8 : 191-82.
21. Халтурин Д.В., Испытание автомобилей и тракторов : практикум.
Томск : Изд-во Том. гос. архит.-строит. ун-та, 2017. 172 с. (Серия "Учебники
92
ТГАСУ") ISBN 978-5-93057-791-4. Текст : электронный. ЭБС "Консультант
студента": [сайт].
22. Чернова, Е.В. Детали машин: проектирование станочного и
промышленного
оборудования:
учеб.
пособие
для
вузов.
Москва:
Машиностроение, 2011. 605 с.
23. Щелчкова, Н. Н. Практикум по безопасности жизнедеятельности.
Часть II : учебно-практическое пособие. Москва : ИНФРА-М, 2019. 225 с.
ISBN 978-5-16-108275-1.
24. Catalin, Alexandru. Vlad, Totu, Method for the multi-criteria optimization
of car wheel mechanisms;. Ingeniería e Investigación, 2016. 137s
25. Denton, Tom Automobile Mechanical and Electrical Systems: 2nd
Edition: Routledge, 2017. 378р. ISBN 9780415725781
26. Duna, Tariq Yaseen, Graphical user interface (GUI) for design of
passenger car system using random road profile;. International Journal of Energy
and Environment, 2016. 97s.
27. Jan, Ziobro. Аnalysis of element car body on the example silentblock.
Advances in Science and Technology Research Journal, 2015. 37s.
28. Lucian, Roman, Mathematical model and software simulation of system
from Opel cars. Annals of the Oradea University: Fascicle Management and
Technological Engineering, 2014. 77s.
29. Milliken, W. F. Race Car Vehicle Dynamics / Premiere Series / R: Society
of Automotive Engineers, Том 146: SAE International, 1995. 890 p. ISBN
1560915269, 9781560915263.
93
Приложение А
Графики тягового расчета
70
160
140
60
120
50
100
40
80
30
60
20
40
10
20
0
0
800
1900
3000
4100
5200
5719
Рисунок А.1 – Внешняя скоростная характеристика
94
Продолжение Приложения А
9000
8000
7000
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
0
10
20
30
40
Рисунок А.2 – Тяговый баланс автомобиля
95
50
Продолжение Приложения А
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
0
10
20
30
40
Рисунок А.3 – Динамическая характеристика
96
50
Продолжение Приложения А
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0
0
10
20
30
40
Рисунок А.4 – Ускорения автомобиля
97
50
Продолжение Приложения А
50
1400
45
1200
40
1000
35
30
800
25
600
20
15
400
10
200
5
0
0
1,36
5,1
8,13
15,5
24,63
32
35,38
Рисунок А.5 – Время и путь разгона автомобиля
98
Продолжение Приложения А
25
20
15
10
5
0
0
10
20
30
40
50
Рисунок А.6 – Топливно-экономическая характеристика
99