Модернизация трансмиссии автомобиля уаз-3163 с целью повышения потребительских качеств

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

124  





















Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ист

3







 Разраб.

 Шихалиев А.А.

 Провер.

Голынский М.Ю.

Ильин А.В.

 Реценз



 Н. Контр.

Брюхов К.В.

 Утверд.

Баженов Е.Е.

Модернизация трансмиссии автомобиля УАЗ-3163 с целью повышения потребительских качеств

Лит.

Листов

185



УГЛТУ

кафедра АвтомобилестроенияУУ



Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

6  

















Выпускная Квалификационная Работа : 165 с, 42 справочно-литературных источника, 44 таблицы, 30 рисунков, 9 листов формата А1 графического материала.



МОДЕРНИЗАЦИЯ ТРАНСМИССИИ, КОРОБКА ПЕРЕДАЧ, РАЗДАТОЧНАЯ КОРОБКА, СРЕДНИЙ КЛАСС, КОМФОРТ, ТРАНСМИССИЯ, РОБОТИЗИРОВАННАЯ, РАСЧЕТ, ЭКОНОМИЧНОСТЬ, ПОЛНЫЙ ПРИВОД, БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОЕКТА.



Цель работы: Модернизировать трансмиссию УАЗ-3163 с целью повышения проходимости, топливной экономичности, комфорта.

      

В выпускной квалификационной работе произведён обзор и анализ по существующей конструкции совершенствовании трансмиссии внедорожного автомобиля среднего класса. 

В данной работе проводится выявление недостатков существующих конструкций трансмиссий. Предлагаются варианты улучшения конструкций. Производится модернизация трансмиссии автомобиля с вводом новых агрегатов.

Определены показатели экономической эффективности проекта. Проект отвечает требованиям обеспечения безопасности жизнедеятельности на производстве  и в чрезвычайных ситуациях. 




Содержание

	Введение	6

	1. Выбор и обоснование конструкции	7

		1.1.	Обзор и выбор коробки передач	7

		1.2.	Обзор и выбор  системы полного привода	14

	2. Тяговый расчет	20

	2.1. Расчёт потребной мощности двигателя	22

	2.2. Построение внешней скоростной характеристики двигателя	24

	2.4. Построение тяговой характеристики автомобиля	28

	2.5. Построение динамической характеристики автомобиля	30

	2.6. Характеристика ускорений	32

	2.7. Топливно-экономическая характеристика автомобиля	35

	3. Конструкторская часть	41

	3.1 Расчет муфты сцепления	41

	3.2 Расчет зубчатых зацеплений	53

	3.4 Расчет валов	73

	3.5 Расчет подшипников	79

	3.6 Расчет синхронизатора	81

	3.7 Расчет планетарной передачи	84

	3.8 Выбор дополнительных деталей	91

		4.	Технологическая часть	92

		4.1.	Анализ технологичности детали	93

		4.2.	Определение метода и способа получения заготовки	94

		4.3.	Нумерация поверхностей	96

		4.4.	Разработка плана операций	97

		4.5.	Расчет припусков на механическую обработку табличным методом	102

		4.6.	Расчет режимов резания	106

		4.7	Определение технической нормы времени	118

		5.	Безопасность жизнедеятельности	121

		5.1.	Введение	121

		5.2.	Безопасность труда	124

		5.3.	Чрезвычайные ситуации	138

		6.	Экономическая часть	142

		6.1.	Определение затрат на проектирование и изготовление нового оборудования	143

		6.2.	Расчет суммы капитальных вложений	151

		6.3.	Расчёт эффективности	154

	Заключение	157

	Библиографический список	158

	Приложение А	161

	Приложение Б	164

	Приложение В	167
















Введение

Автомобильная промышленность в России, как и во многих развитых странах, является одной из важнейших отраслей. Эта отрасль промышленности неразрывно связана с другими отраслями, такими как металлургия, электротехника, приборостроение и другие. В России в автомобильной промышленности занято около 8% населения.

В настоящее время среди автомобилестроительных компаний наметился выпуск автомобилей с автоматическими коробками передач, такими как гидродинамические, вариаторные, роботизированные. К сожалению, отечественные производители автомобилей могут предложить только моноприводные легковые автомобили с гидродинамической и роботизированной коробкой передач, не предназначенных для выезда на легкое бездорожье. Полноприводные же автомобили, такие как ВАЗ «НИВА» и УАЗ «Патриот» оснащают только механической трансмиссией. 

В городском режиме движения управляя механической трансмиссией, имеет место: повышенный расход топлива, утомляемость водителя, сложность управления.	

Цель выпускной квалификационной работы: модернизировать трансмиссию УАЗ-3163 для повышения проходимости, топливной экономичности, комфорта.

Исходя из цели, выстраивается ряд задач:

Проанализировать существующие конструкции коробок передач и раздаточных коробок;

Спроектировать коробку передач для повышения комфорта  водителя и топливной экономичности.

Спроектировать раздаточную коробку с подключаемым передним приводом и понижающей передачей.

	




1. Выбор и обоснование конструкции

Обзор и выбор коробки передач

Коробка передач является агрегатом трансмиссии преобразующий крутящий момент по величине и направлению и позволяет водителю выбрать наиболее рациональные режимы езды на автомобиле в различных дорожных условиях.

В настоящее время к коробкам передач предъявляются следующие требования: обеспечение оптимальных тягово-скоростных и топливно-экономических свойств автомобиля при заданных характеристиках двигателя, легкость и удобство управления, бесшумность при работе, высокий КПД, плавность включения и выключения передач, надежность и долговечность конструкции, минимальные масса, габаритные размеры и стоимость. 	Некоторые требования, предъявляемые к коробкам передач, являются противоречивыми и поэтому при проектировании необходимо исходить от назначения автомобилей.

Наибольшее распространение получили следующие виды коробок передач: механическая, автоматическая, роботизированная и вариаторная.

Так как автомобиль-прототип заводом-изготовителем позиционируется как автомобиль для города и легкого бездорожья целесообразно установить на него роботизированную коробку передач так как она имеет такие достоинства:

Простота конструкции;

Доступность обслуживания;

Экономичность;

Возможность переключения в ручном режиме;

Высокая ремонтопригодность;

Доступная цена по сравнению с автоматической;

Возможность подстройки программы под водителя.

Но имеет и недостатки:

Паузы при переключении;

Провалы при наборе скорости;

Небольшой срок службы сцепления.

В современных автомобилях применяются роботизированные коробки передач с одним и двумя сцеплениями. В коробках передач с двумя сцеплениями отсутствует такой недостаток как паузы при переключении. 

Ярким примером роботизированной коробки с двумя сцеплениями является DSG разработанная компанией Volkswagen. Она представлена на рисунке 1.1.1. У коробки два вторичных вала с расположенными на них ведомыми шестернями и синхронизаторами. Первичных валов тоже два: они вставлены друг в друга. Каждый из валов соединяется с двигателем через отдельное многодисковое сцепление. На внешнем первичном валу закреплены шестерни второй, четвёртой и шестой передач и заднего хода, на внутреннем — первой, третьей, пятой и седьмой. При начале движения включается первая передача. Замыкается первое сцепление, и крутящий момент через внутренний первичный вал передаётся на колёса. Одновременно с включением первой передачи электроника прогнозирует последующее включение второй — и блокирует её вторичную шестерню. Таким образом, включены две передачи сразу, но заклинивания не происходит, — ведущая шестерня второй передачи находится на внешнем валу, сцепление которого пока разомкнуто.

	Достоинства:

	Экономия топлива в сравнении с механической на 1-1,5 литра;

	Отсутствие звуковых и физических эффектов переключения передач;

	Одинаково эффективная работа с дизельными и бензиновыми агрегатами;

	Высокая надежность и уникальная система работы.

Недостатки:

	Обслуживание возможно только на профессиональных станциях;

	Высокая стоимость.



Рисунок 1.1.1 – Роботизированная коробка DSG

Принцип работы заключается в том, что когда происходит переключение с одной передачи на другую, одно сцепление отключается, а второе в тоже самое время, включается. Таким образом, обеспечивается бесперебойная передача крутящего момента на колеса. Потоки мощности на передачах показаны на рисунке 1.1.2.



Первая передача   Вторая передача     Третья передача

Передача

Заднего хода

Рисунок 1.1.2 – Поток мощности в коробке DSG

На первой передаче мощность передается через муфту К1, первичный вал 1, вторичный вал 1, главную передачу и дифференциал.

На второй передаче мощность передается через муфту К2, первичный вал 2, вторичный вал 1, главную передачу и дифференциал.

На третьей передаче мощность передается через муфту К1, первичный вал 2, вторичный вал 1, главную передачу и дифференциал.

На четвертой передаче мощность передается через муфту К2, первичный вал 2, вторичный вал 1, главную передачу и дифференциал.

На пятой передаче мощность передается через муфту К1, первичный вал 1, вторичный вал 2, главную передачу и дифференциал.

На шестой передаче мощность передается через муфту К2, первичный вал 2, вторичный вал 2, главную передачу и дифференциал.

На передаче заднего хода мощность передается через муфту К1, первичный вал 1, вторичный вал 1, главную передачу и дифференциал.

Роботизированная коробка передач с технологией Allshift стала одной из последних стоящих разработок японской корпорации Mitsubishi. Коробка представлена на рисунке 1.1.3. Единственное ее отличие от обычной механической коробки передач в том, что включение/выключение сцепления и переключение передач осуществляется актуаторами. За управление актуаторами отвечает электронный блок. По команде на переключение актуатор отвечающий за сцепление выжимает его, другой актуатор включает нужную передачу. В автоматическом режиме команда на переключение передачи подается компьютером учитывающим данные с датчиков. При ручном управлении коробкой передач переключение передач производит водитель.

Преимущества робота:

		возможность мобильно регулировать стиль передвижения;

		полное соответствие ожиданиям от поведения автомобиля;

		высокая надежность и простое обслуживание.



Рисунок 1.1.3 – Роботизированная коробка Allshift

При включении первой передачи барабан 1 включает первую передачу, поток мощности проходит через зубчатое зацепление первой передачи и далее через главную передачу. Поток мощности на первой передаче показан на рисунке 1.1.4.



Рисунок 1.1.4 – Поток мощности на первой передаче

При включении второй передачи барабан 1 выключает первую передачу, барабан 2 включает вторую передачу поток мощности проходит через зубчатое зацепление второй передачи и далее через главную передачу. Поток мощности на первой передаче показан на рисунке 1.1.5.



Рисунок 1.1.5 – Поток мощности на второй передаче

Остальные схемы роботизированных коробок передач похожи на приведенные выше.

Несмотря на то, что роботизированные коробки передач с однодисковым сцеплением дешевле по исполнению они имеют такие неприятные недостатки как толчки и рывки при переключении передач и малый ресурс сцепления. Из-за этого считаю, что на автомобиль необходимо проектировать роботизированную коробку передач с двумя сцеплениями. Это позволит повысить комфорт, как водителя, так и пассажиров, снизить расход топлива.




Обзор и выбор  системы полного привода

Так как автомобилю в городе не требуется полный постоянный привод, то необходимо предусмотреть возможность подключения полного привода для выезда на бездорожье. 

Трансмиссия автомобиля Opel Monterey в наиболее распространенной  версии построена по схеме TOD ("Torque on Demand"), с постоянным задним и подключаемым передним приводом. 

При работе TOD подключение передних колес происходит не жестко, а посредством многодисковой муфты с электронным управлением. Так что величина передаваемого вперед момента может изменяться в широких пределах, а автомобиль - быстро передвигаться по дорогам с твердым покрытием не только в режиме отключенного передка. 

Раздаточная коробка имеет понижающую передачу, при включении которой еще и жестко подключается передний мост (в обход муфты TOD). Кроме того, при полном отключении 4WD пневмопривод разъединяет одну из передних полуосей. Схема представлена на рисунке 1.2.1.



Рисунок 1.2.1 – Схема TOD

1 - понижающая передача, 2 - муфта жесткого подключения переднего привода, 3 - муфта TOD, 4 - обмотка электромагнитного клапана TOD, 5 - датчик частоты вращения задних колес, 6 - датчик частоты вращения передних колес.

Раздаточная коробка имеет три режима работы: 2WD, 4WD AUTO, 4WD LOW.

	При работе на режиме 2WD передняя ось отключена, весь поток мощности приходит на задний мост. Режим работы 2WD показан на рисунке 1.2.2. 



0%

100%

Рисунок 1.2.2 – Режим работы 2WD



При работе на режиме 4WD AUTO передняя ось подключается автоматически, поток мощности приходит на задний мост от 95% до 50% в зависимости от дорожных условий. Режим работы 4WD AUTO показан на рисунке 1.2.3. 



95%-50%

5%-50%

Рисунок 1.2.3 – Режим работы 4WD AUTO

При работе на режиме 4WD LOW полный привод подключается автоматически, поток мощности приходит на задний мост  50% в зависимости от дорожных условий. Режим работы 4WD AUTO показан на рисунке 1.2.4.



50%

50%

Рисунок 1.2.4 – Режим работы 4WD LOW



Достоинства:

Простота конструкции;

Регулировка передаваемого усилия на передний мост;

Возможность жесткого подключения переднего моста;

Возможность автоматического подключения переднего моста.

Система полного привода Super Select, предлагаемая на внедорожниках Mitsubishi, конструктивно является системой постояного полного привода с возможностью отключения переднего моста. Представлена на рисунке 1.2.5. Выделим достоинства и недостатки по сравнению со схемой TOD.

Достоинства: 

Возможность жесткой блокировки межосевого дифференциала;

		Автоматическая блокировка межосевого дифференциала при включеном полном приводе.

Недостатки:

Усложнение конструкции.



Вискомуфта

Рисунок 1.2.5 – Схема Super Select

	Схема Super Select имеет три режима: 2WD, 4WD AUTO, 4WD LOW.	При работе на режиме 2WD передняя ось отключена, весь поток мощности приходит на задний мост. Режим работы 2WD показан на рисунке 1.2.6. 



0%

Вискомуфта

100%

Рисунок 1.2.6 – Режим работы 2WD

При работе на режиме 4WD AUTO передняя ось подключается

автоматически, поток мощности приходит на задний мост от 95% до 50% в зависимости от дорожных условий. Режим работы 4WD AUTO показан на рисунке 1.2.7. 



5-50%

95-50%

Вискомуфта

Рисунок 1.2.7 – Режим работы 4WD AUTO

При работе на режиме 4WD LOW полный привод подключается автоматически, поток мощности приходит на задний мост 50%, дифференциал заблокирован. Режим работы 4WD AUTO показан на рисунке 1.2.8.



Вискомуфта

50%

50%

Рисунок 1.2.8 – Режим работы 4WD LOW

Рассмотрев эти две схемы подключаемого полного привода я делаю вывод, что для модификации автомобиля следует применить схему «TOD». Так как в городских условиях:

Не требуется жесткая блокировка межосевого дифференциала и долгое передвижение на пониженной передаче;

Возможность автоматического подключения полного привода.






2. Тяговый расчет

Расчет эксплуатационных свойств ТС проведем по методике, описанной в [4].

Исходные данные автомобиля УАЗ-3163 приведены в таблице 2.1 Характеристика двигателя приведена в таблице 2.2.

Таблица 2.1 -Технические характеристики автомобиля [5].

Снаряженная масса

2070 кг

Полная масса

2670 кг

Шины

245/70R16

Тип привода

Полный (постоянный задний с жестко подключаемым передним)

Тип кузова

Универсал

Габариты кузова (ДхШхВ), мм

4647х2080х2000

Максимальная скорость, км/ч

135

Сцепление

фрикционное, однодисковое, сухое,                                    привод  гидравлический

Коробка передач

механическая, пятиступенчатая

Передаточные числа коробки передач

Первая передача

4,155

Вторая передача

2,265

Третья передача

1,428

Четвертая передача

1

Пятая передача

0,88

Задний ход

3,827

Передаточные числа раздаточной коробки

Повышающая передача

1

Понижающая передача

1,94

Передаточное число главной передачи

4,1

Главная передача

одинарная, коническая



Таблица 2.2 - Технические характеристики дизельного двигателя ЗМЗ-51432.

Расположение и число цилиндров

Рядное; 4

Рабочий объем, л

2,235

Мощность, кВт (л.с.)

83,5 (113,5)

Частота вращения, об/мин

3500

Максимальный крутящий момент, Нм

270

Частота вращения при макс. крут. моменте об/мин

1800-2800






2.1. Расчёт потребной мощности двигателя

Расчет потребной мощности будем проводить на сухой горизонтальной поверхности с асфальтобетонным покрытием в удовлетворительном состоянии. Так как такой тип поверхности считается основным для проектируемого автомобиля. Данные для расчетного режима сведем в таблицу 2.3.

Таблица 2.3 – Характеристика расчетного режима

Название

Обозначение

Значение

Коэффициент сопротивления качению

f

0,02

Угол продольного уклона дороги, °

?

2

Максимальная скорость движения, км/ч

Vmax

135

Потребная максимальная мощность двигателя  определяется из условий равномерного прямолинейного движения машины с грузом с максимальной скоростью:

			 	

где  - касательная сила тяги;

 - КПД трансмиссии.

Касательная сила тяги определяется по формуле:

			 	

где Pf - сила сопротивления качению;

Pw - сила сопротивления воздуха.

Силу сопротивления качению определим из выражения:

			 	

где Ga – вес полностью груженого автомобиля; 

 – суммарный коэффициент сопротивления качению.

Суммарный коэффициент сопротивления качению определяется по формуле:

			 	

	   

Тогда сила сопротивления:

,

Силу сопротивления воздуха находим по формуле:

			 	

где  – плотность воздуха, порядка 1,24...1,26 кг/м3; 

сх – коэффициент обтекаемости; 

Fa – площадь наибольшего поперечного сечения автомобиля; 

Vmax = 37,5 м/с – максимальная скорость автомобиля.

Площадь поперечного сечения автомобиля Fа:

			 	

где  – коэффициент заполнения площади;

Ва – габаритная ширина автомобиля, м; 

На – габаритная высота автомобиля, м.



Тогда сила сопротивления воздуха:

.

Касательная сила тяги определяется по формуле:

 

Определим потребную максимальную мощность двигателя :

 

Полученную потребную мощность  удовлетворяет стандартный двигатель ЗМЗ-51432, данные на который представлены в таблице 2.2.






2.2. Построение внешней скоростной характеристики двигателя

Для построения ВСХ двигателя  примем показатели, согласно заявленным производителем приведенные в таблице 2.2.

Удельный расход топлива определяется по формуле:

                                

где - минимальный удельный расход топлива для дизельного двигателя; 

Рассчитаем удельный расход топлива при nд=1000 об/мин:

               

Часовой расход топлива определяется по формуле: 

                                           



Данные для построения ВСХ сведем в таблицу 2.4. Графики представлены на рисунках 2.1  и 2.2.

Таблица  2.4 – Данные для построения ВСХ

n

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

об/мин

Ne

16,39

35,67

56,45

71,45

82,90

84,84

79,68

кВт

Me

155,56

224,44

270,00

270,00

260,00

227,78

190,00

Нм

ge

252,05

238,81

232,20

231,21

234,81

242,00

251,76

г*кВт/ч

Gt

4,13

8,52

13,11

16,52

19,47

20,53

20,06

кг/ч



Рисунок 2.1 - Внешняя скоростная характеристика (Ne(n), Me(n))



Рисунок 2.2  - Внешняя скоростная характеристика (ge(n), Gт(n))

2.3. Передаточные числа трансмиссии

Примем стандартное передаточные число главной передачи u0=4,1.

Передаточное число трансмиссии на 1-й передаче определяем по условию преодоления максимального сопротивления:

                                            



Передаточное число трансмиссии на 1-й передаче по условию сцепления колес с опорной поверхностью:

,                                               



Принимаем:

uтр.н.=38.

Передаточное число коробки передач на 1-й передаче определяется по формуле: 

                                              



Передаточные числа для остальных передач определяем по методу геометрической прогрессии.

                                               



Количество передач  n=6,

                                                                                                     

Определим передаточное число второй передачи по формуле:

			 	



Передаточные отношения на остальных передачах определяем также. Полученные значения передаточных чисел  сведем в таблицу 2.5.

Таблица 2.5 – Передаточные отношения трансмиссии и передач



Полученные передаточные числа

При включенной понижающей передаче в раздаточной коробке

передача

u

uтр

u

uтр

1

4,63

18,98

13,89

56,95

2

3,41

13,98

10,23

41,94

3

2,51

10,29

7,53

30,87

4

1,85

7,59

5,55

22,76

5

1,36

5,58

4,08

16,73

6

1

4,1

3

12,3














2.4. Построение тяговой характеристики автомобиля

Графическая зависимость свободной силы тяги на ведущих колесах АТС от скорости ее движения – тяговая характеристика. 

Скорость движения на всех передачах:

,                                    

	где   общее передаточное число.

		Свободная сила тяги:

			 	

			где  касательная  сила  тяги  АТС  на  передачах, соответствующих принятым ранее числам оборотов коленчатого вала двигателя; 

 сила сопротивления воздушной среды на различных передачах.

Касательная сила тяги АТС на передачах определяется по формуле:

 ,                                            

где  текущее значение крутящего момента, соответствующее выбранным частотам вращения коленчатого вала двигателя, Нм; 

 общее передаточное число на выбранной передаче; 

 КПД трансмиссии.

Сила сопротивления воздушной среды на различных передачах определяется по формуле:

 ,                                          

где лобовая площадь автомобиля, м2; 

коэффициент обтекаемости автомобиля;

  скорость движения автомобиля, м/с.

Тяговая характеристика показывает теоретически возможные значения свободной силы тяги на различных передачах при условии работы двигателя с полной нагрузкой и отсутствии ограничения по сцеплению с дорогой. В эксплуатации сцепные возможности часто бывают ограничены или сцепной массой, или величиной коэффициента сцепления.

Для построения тяговой характеристики определяем вышеперечисленные параметры для каждой передачи коробки. Полученные данные заносим в таблицу. 

Определим скорость движения и силы, действующие на автомобиль при n=1000 об/мин на первой передаче:



 

 

 

Сведем полученные данные в таблицу 2.6. Тяговая характеристика показана на рисунке 2.3.



Рисунок 2.3 - Тяговая характеристика Pa(V)




2.5. Построение динамической характеристики автомобиля

Динамическая характеристика – зависимость динамического фактора от скорости движения машины на всех передачах.

Динамический фактор:

			 	

Определим динамический фактор автомобиля при n=1000 об/мин на первой передаче:



Динамический фактор – безразмерная величина, характеризующая потенциальные возможности автомобиля по преодолению дорожных сопротивлений или сообщению ему ускорения в данных дорожных условиях.

Определяем динамический фактор для каждой передачи коробки передач. Полученные данные заносим в таблицу 2.6. Динамическая характеристика автомобиля показана на рисунке 2.4.

Таблица 2.6 - Значения тяговой и динамической характеристик

Передача

Uтр

ne

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1

18,98

Va

1,94

2,91

3,88

4,85

5,82

6,79

7,76





Pa

6,56

9,47

11,39

11,38

10,95

9,59

7,98





Pk

6,57

9,47

11,40

11,40

10,97

9,61

8,02





Pw

2,25

5,07

9,01

14,08

20,27

27,59

36,04





D

0,25

0,36

0,43

0,43

0,42

0,37

0,30

2

13,98

Va

2,63

3,95

5,27

6,59

7,90

9,22

10,54





Pa

4,83

6,97

8,38

8,37

8,05

7,03

5,84





Pk

4,84

6,98

8,39

8,39

8,08

7,08

5,91





Pw

4,15

9,34

16,61

25,95

37,37

50,86

66,43





D

0,18

0,27

0,32

0,32

0,31

0,27

0,22

3

10,29

Va

3,58

5,37

7,16

8,95

10,74

12,53

14,32





Pa

3,55

5,12

6,15

6,13

5,88

5,12

4,23





Pk

3,56

5,14

6,18

6,18

5,95

5,21

4,35

Продолжение табл. 2.6

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10





Pw

7,66

17,24

30,65

47,89

68,97

93,87

122,61





D

0,14

0,20

0,23

0,23

0,22

0,20

0,16

4

7,59

Va

4,85

7,28

9,70

12,13

14,56

16,98

19,41





Pa

2,61

3,76

4,50

4,47

4,26

3,67

2,98





Pk

2,63

3,79

4,56

4,56

4,39

3,84

3,21





Pw

14,08

31,69

56,34

88,03

126,76

172,54

225,36





D

0,10

0,14

0,17

0,17

0,16

0,14

0,11

5

5,58

Va

6,6

9,9

13,2

16,5

19,8

23,1

26,4





Pa

1,90

2,73

3,25

3,19

2,99

2,51

1,94





Pk

1,93

2,79

3,35

3,35

3,23

2,83

2,36





Pw

26,06

58,63

104,24

162,87

234,54

319,23

416,96





D

0,07

0,10

0,12

0,12

0,11

0,10

0,07

6

4,1

Va

8,98

13,47

17,96

22,46

26,95

31,44

35,93





Pa

1,37

1,94

2,27

2,16

1,94

1,49

0,96





Pk

1,42

2,05

2,46

2,46

2,37

2,08

1,73





Pw

48,27

108,61

193,08

301,68

434,42

591,30

772,31





D

0,05

0,07

0,09

0,08

0,07

0,06

0,04



Рисунок  2.4  - Динамическая характеристика D(V)

На рисунке 2.5 представлена динамическая и тяговая характеристика на пониженной передаче в раздаточной коробке. Программой управления коробкой передач задаем, что при включении пониженной передачи в раздаточной коробке движение начинается со второй передачи. 



Рисунок 2.5 – Динамическая и тяговая характеристика автомобиля на пониженной передаче




2.6. Характеристика ускорений

Характеристика ускорений - это зависимость ускорений автомобиля (на каждой передаче) от скорости движения. Строится по аналогии с графиком тягового баланса автомобиля.

Ускорения автомобиля:

,                                              

где - коэффициент вращающихся масс;

  - коэффициент суммарного дорожного сопротивления. 

,                                       

где  - передаточное число КПП для i-ой передачи.

Определим ускорение автомобиля при n=1000 об/мин на первой передаче.



.

Определяем ускорения для каждой передачи коробки передач. Полученные данные заносим в таблицу 2.7.  

Таблица 2.7 – Ускорение на передачах

передача

Uтр

n

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1

19

V,м/c

1,94

2,91

3,88

4,85

5,82

6,79

7,76





j,м/с2

1,09

1,71

2,12

2,12

2,03

1,73

1,39





?вр

1,76

2

14,0

V,м/c

2,63

3,95

5,27

6,59

7,90

9,22

10,54





j,м/с2

0,84

1,38

1,73

1,72

1,64

1,39

1,10





?вр

1,51

3

10,3

V,м/c

3,58

5,37

7,16

8,95

10,74

12,53

14,32





j,м/с2

0,61

1,07

1,37

1,36

1,29

1,07

0,81





?вр

1,29

4

7,6

V,м/c

4,85

7,28

9,70

12,13

14,56

16,98

19,41



Продолжение табл. 2.7

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10





j,м/с2

0,37

0,74

0,97

0,96

0,90

0,71

0,49





?вр

1,18

5

5,6

V,м/c

6,60

9,90

13,20

16,50

19,80

23,10

26,40





j,м/с2

0,16

0,43

0,61

0,59

0,52

0,36

0,17





?вр

1,11

6

4,1

V,м/c

8,98

13,47

17,96

22,46

26,95

31,44

35,93





j,м/с2

-0,02

0,17

0,29

0,25

0,17

0,02

-0,17





?вр

1,08

Из полученных значений ускорений строим график ускорений представленный на рисунке 2.6.



Рисунок 2.6  – Характеристика ускорений






2.7. Топливно-экономическая характеристика автомобиля

	Топливно-экономическая характеристика автомобиля – это зависимость расхода топлива от скорости движения автомобиля на i-той передаче.

Расход топлива  (QS) с учетом дорожного сопротивления:

			 	

где ? - плотность топлива: при расчетах можно принимать (860 кг/м3);

 - скорость автомобиля при n(об/мин);

-необходимая мощность.

При расчете внешних топливных характеристик принимаем необходимую для движения мощность двигателя Ne  при i-том .

Необходимая мощность (Ne):

			 	

Расход топлива  (QS) без учета дорожного сопротивления:

			 	

где  Nei- мощность двигателя при n(об/мин), при полной подаче топлива.

Определим необходимую мощность:



Определим расход топлива с учетом дорожного сопротивления:



Определим расход топлива без учета дорожного сопротивления:



Расчет производим для движения по трем покрытиям:

1)Асфальтобетонное покрытие в удовлетворительном состоянии;

2)Гравийное покрытие;

3) Грунтовое покрытие.

Остальные данные считаем также. Полученные значения занесем в таблицу 2.8. Графики по полученным значения представлены на рисунках 2.7  и 2.8.

Таблица 2.8 – Данные для построения Топливно-экономических характеристик

Передача

?

n,об/мин

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

5

 

U5,м/с

6,60

9,90

13,20

16,50

19,80

23,10

26,40



 

Ne1,кВт

1,46

2,60

4,24

6,55

9,67

13,79

19,07



 

Ne2,кВт

5,87

9,22

13,06

17,57

22,90

29,22

36,70



 

Ne3,кВт

7,00

10,91

15,32

20,39

26,29

33,18

41,22



0,055

Qs1, л/100 км

1,80

2,03

2,41

2,96

3,71

4,67

5,87



0,25

Qs2, л/100 км

7,24

7,18

7,42

7,95

8,77

9,89

11,31



0,3

Qs3, л/100 км

8,63

8,50

8,70

9,23

10,07

11,23

12,70



 

Qs'5, л/100 км

20,21

27,79

32,08

32,34

31,76

28,71

24,54

6

 

U6,м/с

8,98

13,47

17,96

22,46

26,95

31,44

35,93



 

Ne1,кВт

2,24

4,41

7,82

12,90

20,07

29,74

42,33



 

Ne2,кВт

8,24

13,41

19,82

27,90

38,07

50,74

66,32



 

Ne3,кВт

9,78

15,71

22,90

31,75

42,68

56,12

72,47



0,055

Qs1, л/100 км

2,03

2,52

3,27

4,29

5,65

7,39

9,58



0,25

Qs2, л/100 км

7,47

7,68

8,27

9,28

10,71

12,61

15,01



0,3

Qs3, л/100 км

8,86

9,00

9,56

10,56

12,01

13,95

16,40





Qs'6, л/100 км

14,85

20,42

23,57

23,76

23,33

21,09

18,03

Рассчитаем по этой же методике две последние передачи стандартного автомобиля. Данные расчета приведены в таблице 2.9. Графики, построены на рисунках 2.8 и 2.9.

Таблица 2.9 - Данные для построения Топливно-экономических характеристик стандартного автомобиля

Передача

?

n,об/мин

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

4

 

U4,м/с

8,98

13,47

17,96

22,46

26,95

31,44

35,93





Ne1,кВт

2,24

4,41

7,82

12,90

20,07

29,74

42,33





Продолжение табл. 2.9

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

 

 

Ne2,кВт

8,24

13,41

19,82

27,90

38,07

50,74

66,32

 

 

Ne3,кВт

9,78

15,71

22,90

31,75

42,68

56,12

72,47

 

 0,055

Qs1, л/100 км

2,03

2,52

3,27

4,29

5,65

7,39

9,58

 

0,25

Qs2, л/100 км

7,47

7,68

8,27

9,28

10,71

12,61

15,01

 

0,3

Qs3, л/100 км

8,86

9,00

9,56

10,56

12,01

13,95

16,40

 

 

Qs'4, л/100 км

14,85

20,42

23,57

23,76

23,33

21,09

18,03

5

 

U5,м/с

10,23

15,34

20,46

25,57

30,69

35,80

40,92

 

 

Ne1,кВт

2,74

5,65

10,41

17,64

27,94

41,93

60,24

 

 

Ne2,кВт

9,58

15,90

24,08

34,72

48,43

65,85

87,57

 

 

Ne3,кВт

11,33

18,53

27,58

39,09

53,69

71,97

94,57

 

0,055

Qs1, л/100 км

2,18

2,84

3,82

5,15

6,90

9,15

11,97

 

0,25

Qs2, л/100 км

7,62

7,99

8,83

10,14

11,97

14,37

17,40

 

0,3

Qs3, л/100 км

8,86

9,31

10,11

11,42

13,27

15,71

18,79

 

 

Qs'5, л/100 км

13,04

17,93

20,69

20,86

20,49

18,52

15,83





Рисунок 2.8 – Топливно-экономическая характеристика автомобиля на 5 передаче



Рисунок 2.9 – Топливно-экономическая характеристика автомобиля на шестой передаче.

	Найдя по этой же методике расход топлива для всех передач базовой и проектируемой КПП сводим данные в таблицу 2.10.

Таблица 2.10  – Сравнение расхода топлива

Передача КПП

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

об/мин

Проектируемая

1

1,55

1,5

1,5

1,54

1,62

1,75

1,9

л/100 км

2

1,57

1,54

1,57

1,65

1,79

1,98

2,22

л/100 км

3

1,61

1,62

1,7

1,86

2,1

2,41

2,81

л/100 км

4

1,68

1,76

1,95

2,25

2,66

3,2

3,88

л/100 км

5

1,80

2,03

2,41

2,96

3,71

4,67

5,87

л/100 км

6

2,03

2,52

3,27

4,29

5,65

7,39

9,58

л/100 км

Базовая

1

1,56

1,51

1,52

1,57

1,67

1,81

2

л/100 км

2

1,63

1,66

1,77

1,96

2,25

2,62

3,09

л/100 км

3

1,77

1,97

2,31

2,8

3,46

4,33

5,42

л/100 км

4

2,03

2,52

3,27

4,29

5,65

7,39

9,58

л/100 км

5

2,18

2,84

3,82

5,15

6,9

9,15

11,97

л/100 км








3. Конструкторская часть

3.1 Расчет муфты сцепления

3.1.1. Выбор размеров фрикционных накладок

Размеры фрикционных накладок выбираем исходя из нагруженности пар трения сцепления при трогании автомобиля с места. Для УАЗ-3163 размеры фрикционных накладок будем выбирать при трогании на первой передаче в коробке передач. Расчет муфты сцепления проведём по методике.......................