Проектирование карданной передачи (стр. 1 из 8)

Содержание

1. Расчет показателей эксплуатационных свойств автомобиля

1.1 Определение параметров двигателя

1.2 Расчет внешней скоростной характеристики двигателя

1.3 Определение передаточных чисел трансмиссии

1.4 Расчет тягового баланса автомобиля

1.5 Расчет мощностного баланса автомобиля

1.6 Расчет динамической характеристики автомобиля

1.7 Расчет ускорений автомобиля

1.8 Расчет времени и пути разгона автомобиля

1.9 Расчет топливной экономичности автомобиля

2. Обзор конструкции проектируемой карданной передачи

3. Проектирование карданной передачи

3.1 Определение геометрических параметров передачи

3.2 Определение размеров поперечного сечения карданного вала

3.3 Расчёт критической частоты вращения карданного вала

3.4 Определение геометрических параметров трёхшарнирной карданной передачи

3.5 Определение размеров карданного шарнира

3.6 Проверка игольчатого подшипника на статическую грузоподъёмность и долговечность

Заключение

Список используемой литературы

1 Расчёт показателей эксплуатационных свойств автомобиля

1.1 Определение параметров двигателя

К параметрам двигателя, определяемым в данном подразделе, относятся минимальная и максимальная частоты вращения коленвала, вращающий момент и мощность двигателя, развиваемая во всем диапазоне частот вращения коленвала. Указанные параметры определяются по эмпирическим формулам, полученным на основе анализа существующих конструкций двигателей. Исходными данными для определения перечисленных параметров двигателя проектируемого автомобиля являются:

– тип двигателя – карбюраторный;

– частота вращения коленвала при максимальной мощности (n_eN)=3000 об/мин;

– грузоподъемность – 4000 кг;

– пассажировместимость - 2 человека.

Минимально устойчивую частоту вращения коленвала двигателя n_emin принимаем по рекомендациям (грузовые автомобили с карбюраторным двигателем):

n_emin =500…600 об/мин;

Принимаю n_emin =500 об/мин.

Максимальную частоту вращения коленвала двигателя принимаем в зависимости от номинальной n_eN по соотношениям:

грузовые автомобили n_emax = n_eN

n_emax=3000 об/мин.

Для определения мощности двигателя проектируемого автомобиля необходимо оценить его предполагаемый собственный и полный вес.

Собственный вес автомобиля определяется по эмпирической зависимости:

для грузовых автомобилей

[кг], где

k_c- коэффициент снаряженного веса;

m_г- масса груза, перевозимого автомобилем, [кг].

Значение коэффициента

приведено в таблице 1.

Таблица 1 – Значения коэффициента

для грузовых автомобилей

Параметр	Значения параметра
mа, кг	1000	2000	4000	6000	8000	10000
kc	1,25	0,8	0,75	0,8	0,85	0.9

m_г = 4000 кг

k_c = 0.75

m_a= 0.75*4000 = 3000 кг.

Полная масса автомобиля определяется по следующей зависимости

, кг

где m_б - масса багажа пассажиров, кг; m_б = 0

n– количество пассажиров; n = 2

m = 3000 +(75+0)*2+4000 = 7150 кг

При движении автомобиля затрачивается мощность на преодоление сил сопротивления дороги (N_Ψ) и сил сопротивления воздуха (N_W). Суммарная мощность затрачиваемая на движение полностью груженого автомобиля с максимальной скоростью по горизонтальной дороге определяется по формуле 1

, кВт (1)

где D_min- минимальное значение динамического фактора,

;

для грузовых автомобилей и автобусов выбирается в интервале значений 0,030…0,045

. Принимаю D_min= 0.030 ;

- максимальная скорость автомобиля по заданию на проектирование, км/ч, =100 км/ч;

k - коэффициент обтекаемости автомобиля,

, для грузовых автомобилей k= 0,5…0,65 . Принимаю = 0,5

F- лобовая площадь автомобиля, м²; на этапе проектирования можно принимать ориентировочные значения лобовой площади автомобиля:

для грузовых автомобилей F =3…5, м².

При известных габаритных размерах автомобиля или его аналога лобовая площадь автомобиля может быть определена по формуле

F = 0,78В_аН_а, м²,

где В_а и Н_а - габаритные размеры автомобиля по ширине и высоте соответственно, м².

F = 0,78*2,38*2,22=4,12, м².

N_ψ + N_W= ((7150+0)*0,30*100)/367+0,5*4,12*100³/46700=102 кВт.

Требуемая для движения полностью груженого автомобиля с максимальной скоростью по горизонтальной дороге мощность двигателя определится по формуле 2

, кВт (2)

где η_тр- КПД трансмиссии автомобиля, на этапе проектирования принимается для грузовых автомобилей η_тр = 0,85…0,9. Принимаю η_тр= 0,85

N_eVmax=102/0,85= 120 кВт

Максимальная мощность двигателя проектируемого автомобиля может быть определена из формулы Лейдермана 3.

,кВт

(3)

где a, b, c - коэффициенты уравнения Лейдермана; для карбюраторных двигателей a=b=c=1;

n_emax- максимальная частота вращения коленвала двигателя, об/мин;

n_eN - частота вращения коленвала при максимальной мощности двигателя, об/мин

N_emax =

120/(1+1–1) = 120 кВт

1.2 Расчет внешней скоростной характеристики двигателя

Внешняя скоростная характеристика двигателя представляет собой зависимость мощности и вращающего момента на выходном конце коленвала двигателя от частоты вращения коленвала при полностью открытой дроссельной заслонке или полностью выдвинутой рейке топливного насоса высокого давления. Зависимость между мощностью, развиваемой двигателем, и частотой вращения коленчатого вала двигателя описывается с помощью уравнения Лейдермана-4, имеющего следующий вид:

, кВт

(4)

где n_e - текущая частота вращения коленвала двигателя, для которой определяется мощность, об/мин.

N_e1 = 120[0,166+0,027 – 0,0046] =22,69, кВт

N_e2 = 120[0,33+0,11 – 0,037] = 48,89, кВт

N_e3 = 120[0,5+0,25 – 0,125] = 75, кВт

N_e4 = 120[0,66+0,44 – 0,296] = 97,81, кВт

N_e5 = 120[0,833+0,694 – 0,579] = 113,8, кВт

N_e5 = 120[1+1 – 1] = 120, кВт

Вращающий момент на выходном конце коленвала двигателя при различных частотах его вращения может быть определен по формуле-5, устанавливающей зависимость между вращающим моментом, мощностью и частотой вращения для любого вала.

, Нм (5)

М_е1 = 9555,3*(22,69/500) = 433,6 Нм

М_е2 = 9555,3*(48,89/1000) = 467 Нм

М_е3 = 9555,3*(75/1500) = 478 Нм

М_е4 = 9555,3*(97,81/2000) = 467 Нм

М_е5 = 9555,3*(113,8/2500) = 435 Нм

М_е6 = 9555,3*(120/3000) = 382,2 Нм

Для построения внешней скоростной характеристики двигателя весь диапазон частот вращения коленвала двигателя от n_minдо n_maxразбивается на 5–6 интервалов размером по 300-500 об/мин таким образом, чтобы номинальная частота вращения коленвала n_Nи максимальная n_maxявлялись границами одного или разных интервалов, при этом размеры интервалов, в которых n_Nи n_maxявляются границами, могут отличаться. По формулам 4 и 5 определяются значения N_eи M_eдля частот вращения коленвала n_e, являющихся границами интервалов, и по полученным результатам строится внешняя скоростная характеристика двигателя.

Результаты расчетов по формулам 4 и 5 записываем в таблицу форма которой приведена ниже.

Таблица 2 – Расчет мощности N_eи вращающего момента M_e на коленвалу двигателя при различных частотах вращения n_e.

ne min	ne N	ne max
ne, об/мин	500	1000	1500	2000	2500	3000	3000
Ne, кВт	22,69	48,89	75	97,81	113,8	120	120
Me, Нм	433,6	467	478	467	435	382,2	382,2

M_emax= 478 Нм, при n_eM= 1500 об/мин.

По полученным значениям N_eи M_eна листе миллиметровой бумаги в масштабе строим внешнюю скоростную характеристику двигателя проектируемого автомобиля, а также определяем частоту вращения коленвала n_eM, при которой развивается максимальный вращающий момент M_emax на выходном конце коленчатого вала. Значения n_eMи M_emaxнеобходимо записать после таблицы 2. Форма внешней скоростной характеристики двигателя приведена на рисунке 1.