Разработка заднего моста автомобиля категории N

метки: Расчет, Дифференциал, Колесо, Передача, Задний, Автомобиль, Скорость, Требование

Несмотря на экономический кризис, в целом, по мере стабилизации экономической ситуации в стране и ростом объемов промышленного производства, строительства и транспортных перевозок, спрос на продукцию автомобильного транспорта неизбежно растет. В настоящее время в России на долю автомобильного транспорта приходится лишь 8% общего грузооборота, тогда как в большинстве развитых промышленных стран удельный вес превышает 20%. В связи с этим основной задачей отечественных производителей автомобильной техники является сохранение позиций на рынке при улучшении технических показателей автомобилей и расширении модельного ряда.

Значительная интенсификация в строительной отрасли: в жилищном строительстве, входящем в непроизводственную сферу, наблюдается рост объемов строительства; в дорожном строительстве положительные сдвиги.

Исходя, из выше перечисленного в данный момент наблюдается спрос на автомобили-самосвалы, причем общей тенденцией является уменьшение доли самосвалов полной массой до 15 т. и увеличение парка грузовых автомобилей полной массой более 20 т. Поэтому расширение гаммы автомобилей тяжелого класса на сегодня наиболее перспективное направление в автомобилестроении.

Целью данного проекта является создание автомобиля-самосвала повышенной производительностью и грузоподъемностью, имеющего малые затраты на техническое обслуживание и ремонт.

Основной задачей решаемой при создании автомобиля-самосвала является обеспечение высоких тяговых качеств автомобиля: за счет установки силового агрегата высокой мощности и применения принудительной блокировки межосевого и межколесных дифференциалов.

КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

1. Требования к проектируемому автомобилю

1.1 Основные требования к конструкции автомобиля

Основные требования, предъявляемые к конструкции автомобиля могут быть разделены на следующие группы: производственные, эксплуатационные, требования конкурентоспособности, а так же социальные и законодательные требования.

Производственные требования — соответствие конструкции технологическим возможностям завода или передовым тенденциям перспективной технологии, минимальный расход материалов, минимальная трудоемкость, минимальная себестоимость.

Эксплуатационные требования — топливная экономичность, курсовая устойчивость, управляемость, маневренность, плавность хода, проходимость, надежность, технологичность обслуживания и ремонта, минимальная себестоимость транспортных работ.

Проектирование СТО автомобилей с разработкой устройства автомобильной ...

... в себя патентную проработку, а также разработку участка ремонта ходовой части грузовых автомобилей. Раздел безопасность жизнедеятельности несет в себе расчет выбросов загрязняющих ... ремонта. В результате повышения спроса на автомобили и повышения продажной стоимости, авторемонтный бизнес переходит от обычного обслуживания к после аварийному ремонту автомобилей, тем самым становится более ...

Требования конкурентоспособности: обеспечение технического уровня, соответствующего современным международным требованиям; патентная чистота; обеспечение международного признания (омологация), соответствие специфическим требованиям стран-импортеров.

Социальные и законодательные требования: безопасность конструкции, высокие эргономические и экологические показатели; соответствие нормативным документам нашей страны и международных организаций.

Требования безопасности распространяются на активную, пассивную, послеававрийную и экологическую безопасность автомобиля:

Параметры безопасности регламентируются ГОСТами и требованиями ЕЭК ООН и требуют внимания в процессе, как конструирования, так и эксплуатации автомобиля.

Международными соглашениями и законодательствами стран к автомобилям предъявляются отдельные ограничения: по габаритным размерам, по полной массе одиночного автомобиля и автопоезда, по осевой нагрузке на дорогу. Эти ограничения должны учитываться при проектировании дорог и дорожных покрытий.

Регламентируются сроки службы и ресурс автомобиля в зависимости от условий эксплуатации.

К проектируемому автомобилю-самосвалу колесной формулой 4х2 предъявляются следующие требования:

• оптимальное сочетание скоростных и тяговых характеристик;
• прочность, надежность, долговечность и простота конструкции;
• минимальная собственная масса;
• обеспечение маневренности и устойчивости, а также удобство управления;
• низкий уровень звукового давления и вибрации в кабине автомобиля;
• простота обслуживания;
• возможность эксплуатации в различных дорожных и климатических условиях;
• максимальная скорость движения по шоссе 90 км/час;
• нижний предел максимальной скорости не менее 80 км/час;
• минимальная скорость 2 — 3 км/час;
• максимальный преодолеваемый подъем при полной нагрузке не менее 18 %;
• максимальный подъем для трогания с места при полной нагрузке не менее 12 % ;
• установившаяся скорость на затяжных подъемах величиной 3 % не менее 3 км не менее 35 км/час;
• замедление при торможении не менее 5,5 м/с ;
• наличие рабочей, запасной и стояночной тормозной систем;
• стояночная тормозная система должна надежно удерживать автомобиль
• минимальный расход топлива, масла, охлаждающей жидкости, смазочных материалов, рабочей жидкости;
• обеспечение активной и пассивной безопасности автомобиля;
• обеспечение сохранности грузов при движении или транспортировке автомобиля;
• минимальная стоимость и расходы на эксплуатацию автомобиля.

Кроме вышеперечисленного, конструкция автомобиля должна соответствовать “нормативным документам по безопасности автомобилей”.

1.2 Описание конструкции проектируемого автомобиля

Описание модели КАМАЗ 5460

Двухосные тягачи КАМАЗ-5460, предназначенные для перевозки грузов в составе автопоездов по дорогам с осевой нагрузкой 10 тонн, созданы на базе узлов и агрегатов КАМАЗ-6520. Автомобили КАМАЗ-5460 могут иметь различную высоту седельно-сцепного устройства. Автомобиль может быть оснащен хорошо известным серийным двигателем КАМАЗ-740.13-260 (EURO-1), а также двигателем КАМАЗ-740.50-360 с промежуточным охлаждением наддувочного воздуха (EURO-2 ).

Ресурс автомобиля КАМАЗ-5460 до капитального ремонта — 500 тыс.км. Периодичность технического обслуживания ТО-1 — 5,5 тыс. км, ТО-2 — 16,5 тыс. км.

Основные параметры и технические характеристики проектируемого автомобиля КАМАЗ 5460

Колесная формула	4×2
Снаряженная масса автомобиля, кг.	7200
Полная масса автомобиля, кг.	18000
Распределение нагрузки по осям, кг:
передняя ось	6500
задний мост	11500
Грузоподъемность	10800
База автомобиля, мм.	3950
Колея колес, мм:
передней оси	2024
задней оси	1792
Наибольший угол преодолеваемого автомобилем подъема, % не менее	25
Габаритные размеры, мм:
Длина	6250
Ширина	2500
Высота	3610
Размерность шин	315/70 R22,5
Максимальная скорость автомобиля, км/ч (м/с)	100 (27,8)
КПД трансмиссии	0,89
Радиус качения колеса, м	0,452
Коэффициент аэродинамического сопротивления, Сх	0,84

1.3 Характеристика узлов и агрегатов проектируемого автомобиля

Сцепление

Сцепление устанавливается однодисковое диафрагменное. Привод управления гидравлический, снабженный пневмоусилителем. Сцепление с диафрагменной пружиной проще, имеет меньше деталей и меньшие осевые габариты, при этом уменьшается масса и увеличивается жесткость силового агрегата.

Коробка передач

Для обеспечения более эффективного использования двигателя при работе автомобиля с различной степенью загрузки и в различных дорожных условиях на автомобиль устанавливается шестнадцати ступенчатая механическая, трех вальная коробка передач.

Карданная передача

Карданная передача состоит из карданных валов открытого типа со скользящими соединениями и карданными шарнирами на игольчатых подшипниках, торцовыми шлицами на фланцах-вилках. Валы трубчатые.

Ведущий мост

На автомобиль устанавливается гипоидная главная передача. Данная передача обладает низким уровнем шума. Полуоси полностью разгруженные.

Рама

Рама автомобиля перфорированная, штампованная, клепанная состоит из двух лонжеронов швеллерного сечения, соединенных поперечинами.

В передней части рама снабжена передним буфером с двумя буксирными вилками. На автомобиле предусмотрено заднее защитное устройство.

Подвеска

Передняя подвеска выполнена на двух продольных полуэллиптических рессорах, работающих совместно с двумя гидравлическими, телескопическими амортизаторами и двумя полыми резиновыми буферами сжатия, задние концы рессор — с упругими элементами. Подвеска автомобиля снабжена стабилизатором поперечной устойчивости, который увеличивает угловую жесткость подвески, уменьшая угол крена подрессоренной части автомобиля при действии поперечной силы, повышает устойчивость автомобиля. Все листы рессор прямоугольного сечения.

Задняя подвеска пневматическая, со стабилизатором поперечной устойчивости. Пневматическая подвеска улучшает плавность хода, уменьшает уровень шума подвески и уменьшается неподрессоренная масса автомобиля. Автоматический клапан положения кузова, даёт возможность поддерживать близкую к постоянной частоту собственных колебаний и определенное расстояние от кузова до полотна дороги при любых статических нагрузках, а также даёт возможность принудительного подъёма/опускания задней тележки, что обеспечивает более удобную погрузку/разгрузку.

Тормозная система

Тормозные механизмы — дисковые, с плавающей скобой. Привод рабочей тормозной системы — пневматический, раздельный. Количество ресиверов 4. На автомобиле предусмотрена установка регулятора тормозных сил и механизмов автоматической регулировкой зазора расположенные в тормозных механизмах. Номинальное давление в пневмоприводе (0,65 — 0,8 МПа).

Для поддержания требуемого давления сжатого воздуха, поступающего от компрессора, а также охлаждения и выделения конденсата в тормозной системе автомобиля установлен адсорбентный осушитель воздуха, выполненный совместно с регулятором давления. Для регулировки тормозной силы колес заднего моста применяется регулятор тормозных сил. Изменение величины давления воздуха подаваемого к тормозным механизмам, осуществляется в зависимости от весового состояния автомобиля. Управление рабочими тормозными системами автомобиля осуществляется двухсекционным краном с приводом от педали.

Колеса и шины

Шины — пневматические бескамерные размер шин 315/70 R22,5. Бескамерные шины удобнее в монтаже и ремонте, надежнее и безопаснее камерных (не разрывается при проколе), имеют меньшие массу и момент инерции.

Рулевое управление

Рулевое управление — с гидроусилителем, встроенным в рулевой механизм, рабочая пара — винт с гайкой на циркулирующих шариках и рейка, зацепляющаяся с зубчатым сектором вала сошки. Привод от рулевого колеса к рулевому механизму осуществляется посредством карданного вала со скользящим шлицевым соединением и угловой передачей с коническими зубчатыми колесами.

Коэффициент сопротивления качению при максимальной скорости:

_Vmax = f = f₀ [1+(0,006V_{а max} )² ];

_Vmax = 0,014[1+(0,00685)² ] = 0,018.

где f ₀ — коэффициент сопротивления качению по асфальто-бетонному покрытию при движении автомобиля с малой скоростью, f₀ = 0,014;

Потребная мощность двигателя:

где f _Vmax — коэффициент сопротивления качению по асфальто-бетонному покрытию при движении автомобиля с максимальной скоростью, f_Vmax = 0,018;

• плотность воздуха, = 1,225 кг/м ³ ;

V _max — максимальная скорость автомобиля, V_max = 23,61 м/c (85 км/ч);

— Исходя из полученной потребной мощности двигателя, подбираем существующий прототип: двигатель КамАЗ 740.20 — 260 с турбонаддувом и охлаждением наддувочного воздуха, мощностью 260 л.с (191 кВт).

1.6 Расчет передаточных чисел трансмиссии

Передаточное число главной передачи:

где u _в — передаточное число высшей передачи, принимаем u_в = 0,73;

Передаточное число главной передачи, принимаем как u _гп = 6,53.

Передаточное число первой передачи:

Условие преодоления сопротивления дороги:

где _max — максимальный коэффициент сопротивления дороги, _max = 0,35;

Условие обеспечения отсутствия буксования:

• где — коэффициент сцепления ведущих колес с дорогой, = 0,6;

Принимаем передаточное число первой передачи, как у восьмиступенчатой коробки передач КамАЗ-16: u ₁ = 7,12.

где V _{a min} — минимальная устойчивая скорость движения автомобиля,

V _{a min} = 4 … 5 км/ч;

• Минимальная скорость движения автомобиля обеспечивается.

Тяговая сила:

Сила сопротивления дороги:

• где V — текущая скорость движения автомобиля;

f ₁ — коэффициент сопротивления качению по асфальтобетонному покрытию, f₀₁ = 0,014;

f ₂ — коэффициент сопротивления качению по сухому грунтовому покрытию, f₀₂ =0,03;

• i — преодолеваемый угол подъема, i = 0.

Сила сопротивления воздуха:

Сила сопротивления движению:

P _сопр = P_f + P_в , кН.

Условие сцепления ведущих колес с дорогой:

где P _сц — сила сцепения ведущих колес с дорогой.

Тяговая мощность автомобиля:

Nт = Ne , кВт.

Мощность, требуемая для преодоления сил сопротивления дороги:

N _f = G_a Vf , кВт.

Мощность, требуемая для преодоления сил сопротивления воздуха:

N _в = 0.5С_x FV³ /1000, кВт.

Мощность, требуемая для преодоления сил сопротивления движению:

N _сопр = N_f + N_в , кВт.

Динамический фактор:

Величина ускорения автомобиля

где _вр — коэффициент учета вращающихся масс.

Время прохождения элементарного участка:

Общее время разгона от минимальной до максимальной скорости:

• где n — число участков;
• КП — число переключаемых передач при разгоне;

t _п — время переключения передач, t_п = 2 с.

Путь разгона в интервале скоростей:

Общий путь разгона:

где S _{пп j} — путь, проходимый автомобилем за время переключения i-ой передачи.

Уменьшение скорости за время переключения передач:

• где — коэффициент сопротивления движению;
• =0,021 при V=65 км/ч (последнее переключение с 4Н 4В);
• =0,014 при V=8 км/ч (первое переключение с 1Н 2Н);

_п — коэффициент учета вращающихся масс при переключении, _п =1,03;

• Падение скорости при переключении 4Н 4В составит 1,44 км/ч, а при 1Н 2Н 0,96 км/ч. Поэтому для упрощения расчетов принимаем, что переключение ступеней происходит с потерей скорости V _{a п} = 1 км/ч.

Путь, проходимый автомобилем за время переключения передач:

где V _н — скорость автомобиля в момент начала переключения передач.

Разгон при полной нагрузке ведется со следующей последовательностью переключения передач: 1Н2Н3Н3В4Н4В.

Курсивом в таблице выделено время переключения и путь автомобиля, проходимый за время переключения. Значения ускорений автомобиля и соответствующие им скорости определяется графически.

Суммируя значения t _i и S_i с минимальной скорости до текущей, получим зависимости t = f(V) и S = f(V).

Автомобиль разгоняется до скорости 60 км/ч (16,67 м/с) за 48,0 с. Время разгона на участке 400 м и 1000 м составляет соответственно 42,0 с. и 74,0 с. Условная максимальная скорость — средняя скорость прохождения автомобилем последних 400 м участка длиной 2000 м при интенсивном разгоне с места — 80 км/ч.

где k _ч — эмпирический коэффициент, зависящий от частоты вращения коленвала;

k _И — эмпирический коэффициент, зависящий от степени использования мощности;

• И — степень использования мощности двигателя.

g _eN — удельный расход топлива при N_max , g_eN = 225 г/кВтч.

Определим коэффициент К _ч для получения более реальных результатов не по формуле, а как фиксированные значения для каждой частоты вращения коленвала в виде массива. Найдем значения К_ч , полагая, что использование мощности двигателя 100%, т.е. К_И = 1.

где g _e ^100% — удельный расход топлива по внешней скоростной характеристике двигателя.

где _топл — плотность дизельного топлива, _топл = 860 кг/м³

Ведущий мост представляет собой несущую конструкцию, упруго соединяющую несущий кузов (раму) автомобиля с ведущими колесами, в которой расположены механизмы трансмиссии, передающие крутящий момент от карданного вала или коробки передач (в случае отсутствия карданного вала) к ведущим колесам автомобиля. Ведущий мост грузового автомобиля обычно имеет жесткий цельный или составной картер, в котором размещаются механизмы передачи моста, чаще всего — главная передача, дифференциал и полуоси.

На рис.1 показана схема ведущего моста.

Рис.1.Схема ведущего моста:

1-карданный вал; 2-Карданный шарнир; 3-ведущая коническая шестерня; 4-ведомое коническое колесо; 5-сателлит; 6-корпус дифференциала; 7-шестерня полуоси; 8 и 9 полуоси;

10-11 ведущие колеса; 12 и 13 рукава.

Крутящий момент от карданного вала 1 через шарнир 2 передается на коническую шестерню 3, находящуюся в зацеплении с зубчатым колесом. Шестерни ,3 и 4 образуют главную передачу. С ведомой шестерни крутящий момент передается на корпус дифференциала 6, откуда через конические шестерни дифференциала (ведущая 5 и ведомая 7) передается на полуоси 8 и 9, непосредственно связанные ведущими колесами 10 и 11.

Все механизмы ведущего моста заключены в едином картере главной передачи и ведущего моста.

К ведущему мосту предъявляются следующие требования:

• передача крутящего момента от карданного вала к ведущим колесам автомобиля;
• увеличение крутящего момента;
• передача сил инерции кузова к колесам и реакций опорной поверхности от колес к кузову так, чтобы вертикальные силы воспринимались упругими элементами, а продольные и поперечные силы — направляющими подвески автомобиля.

минимальная масса, наименьшие габаритные размеры и оптимальная жесткость.

Основными элементами ведущего моста являются механизмы, передающие крутящий момент от двигателя к ведущим колесам (передача, дифференциал, полуоси и ступицы); несущая система, воспринимающая вертикальные, продольные и поперечные силы, вызываемые действием на транспортное средство как опорной поверхности, так и инерционных масс кузова и груза.

Ведущие мосты включают в себя элементы трансмиссии: главную передачу, дифференциал, полуоси и применяются в качестве заднего и промежуточного моста.

Управляемые мосты, как правило, передние: включают в себя поворотные цапфы и соединяющие детали. Применяются и задние управляемые мосты.

3. Конструирование и расчет ведущего моста

3.1 Обзор конструкций дифференциалов

Дифференциал — это механизм, позволяющий (при необходимости) ведущим колесам автомобиля вращаться с разными скоростями. Для чего это нужно? При движении по прямой колеса проходят одинаковый путь, в повороте же внешнее колесо проходит путь больший, чем внутреннее колесо. Поэтому, чтобы «успеть» за автомобилем, внешнее колесо должно вращаться быстрее.

Устройство дифференциала несложное — корпус, ось сателлитов и два сателлита (шестерни).

Корпус крепится к ведомой шестерне главной пары и вращается вместе с ней. Сателлиты входят в зацепление с шестернями полуосей, которые непосредственно вращают колеса.

В такой конструкции сателлиты передают больший крутящий момент на ту полуось, которая оказывает меньшее сопротивление вращению. То есть, с большей скоростью будет вращаться колесо, которое дифференциалу легче раскрутить. При движение по прямой колеса нагружены одинаково, дифференциал делит крутящий момент поровну, сателлиты не вращаются вокруг своей оси. В повороте внутреннее колесо нагружено больше, внешнее — разгружается. Поэтому сателлиты начинают вращаться вокруг оси, подкручивая менее нагруженное колесо, увеличивая тем самым скорость его вращения.

Но такая особенность дифференциала иногда приводит к весьма неприятным последствиям. Если, например, одно из колес попадет на скользкую поверхность, дифференциал будет вращать только его, полностью игнорируя колесо, имеющее нормальный контакт с дорогой. То есть, автомобиль будет «буксовать».

Для борьбы с этим явлением применяются блокировки дифференциала. Способов блокировок придумано множество — от простых механических до изощренных электронных.

1. Дифференциал с полной блокировкой

Применяется во внедорожниках. В такой конструкции валы полуосей жестко соединяются между собой, вращаясь, таким образом, с равными скоростями. Блокировка включается водителем вручную перед преодолением труднопроходимого участка, после чего ее необходимо выключать во избежание перегрузок трансмиссии, повышенного износа шин и снижения управляемости автомобиля. При движении в обычных дорожных условиях полную блокировку применять, естественно, нельзя.

2. Дифференциал с частичной блокировкой

В таких дифференциалах блокировка включается автоматически, поэтому их еще называют самоблокирующимися. При этом усилие блокировки нарастает постепенно, пропорционально разнице в скорости вращения или величине крутящего момента. По конструкции самоблокирующиеся дифференциалы можно разделить на четыре вида: вязкостные, дисковые, винтовые, электронноуправляемые.

Вискомуфта (вязкостная муфта)

Представляет собой герметичный корпус, в котором размещены два пакета фрикционов. Пространство внутри корпуса заполнено силиконовой жидкостью, вязкость которой зависит от температуры. Один пакет фрикционов соединяется с корпусом дифференциала, второй — с одной из полуосей. В обычных условиях, когда полуоси вращаются с одинаковой скоростью, или с небольшой разницей, вискомуфта себя никак не проявляет. При пробуксовке одного из колес скорость вращения полуоси резко возрастает, жидкость при этом интенсивно нагревается, а ее вязкость повышается. В результате пакеты фрикционов «слипаются» — скорости валов выравниваются. При остывании вязкость снижается — валы снова вращаются независимо. Вискомуфта способна обеспечить лишь небольшой коэффициент блокировки, при длительной пробуксовке перегревается, срабатывает с запаздываниями (пока нагреется жидкость).

Поэтому область ее применения — обычные городские автомобили, для преодоления бездорожья она не подходит.

Дисковые дифференциалы

Обычные дифференциалы, в которые дополнительно встраиваются один или два пакета фрикционов и распорная пружина, создающая преднатяг (сжатие пакетов).

В пакете фрикционов часть дисков крепится к полуоси, вторая — к корпусу дифференциала. Когда колеса вращаются с одинаковыми скоростями, диски в пакете вращаются как одно целое. При разнице в скорости вращения между ними возникают силы трения, стремящиеся выровнять скорости. Таким образом осуществляется частичная блокировка дифференциала. Очевидны недостатки дисковой блокировки — постоянный, пусть даже и небольшой, момент трения, создаваемый преднатягом, ухудшает управляемость, быстрее изнашиваются шины, увеличивается расход топлива. Да и срок службы фрикционов сравнительно небольшой. По мере их износа снижается и степень блокировки, а после полного износа дифференциал работает уже как свободный. Отсюда вывод — чем чаще «буксуешь», тем быстрее «умирает» дифференциал. Дисковые дифференциалы требуют применения специального трансмиссионного масла.

Усилием преднатяга определяется степень блокировки и минимальный крутящий момент, передаваемый на колесо в любых дорожных условиях. Регулируя степень преднатяга подбирают нужный компромисс между проходимостью и управляемостью. Дисковые дифференциалы с малым преднатягом используются на обычных, дорожных автомобилях, с большим — на спортивных.

Более «продвинутой» версией дискового дифференциал является героторный дифференциал. В нем шестеренчатый масляный насос приводит в действие поршень, который сжимает пакет фрикционов. А производительность насоса зависит от разницы в скорости вращения полуосей. Чем больше эта разница — тем сильнее усилие сжатия, а, соответственно, и степень блокировки

Червячные дифференциалы

Используют для блокировки свойства червячных передач. Самыми распространенными являются дифференциалы Торсен и Квайф. Червячная передача состоит из червяка и червячного колеса. Червяк (сателлит) является ведущим звеном, колесо (шестерня полуоси) — ведомым. КПД передачи при прямом вращении намного больше, чем при обратном, и зависит от угла наклона витков червяка. Говоря проще, червяк легко вращает колесо, колесо же с трудом вращает червяк. При определенном угле витка червяка обратная передача становится вообще невозможной — то есть, колесо не сможет вращать червяк (происходит самоторможение).

Червячные дифференциалы по сравнению с дисковыми отличаются большей надежностью и коэффициентом блокировки, меньше боятся пробуксовки (но длительные и частые пробуксовки все равно не рекомендуются).

Однако такие дифференциалы, в отличие от дисковых и вискомуфты, совершенно беспомощны против диагонального вывешивания.

Электронноуправляемые дифференциалы

Электроника, активно внедряемая во все узлы и системы автомобиля, не обошла стороной и дифференциал. Типовая конструкция электронноуправляемого дифференциала напоминает устройство обычного дискового дифференциала, но сжатие фрикционов осуществляется гидро- либо электроприводом по команде блока управления. Таким образом можно регулировать степень блокировки в самых широких пределах — от 0 до 100%. Все зависит от заложенной в блок программы.

Казалось бы, идеал достигнут! Но, нет пытливые японцы пошли дальше и сконструировали активный дифференциал — самый совершенный на данный момент. Обычный электронноуправляемый дифференциал при пробуксовке только выравнивает скорости вращения полуосей. Активный же дифференциал может вращать полуоси с разными скоростями, в зависимости от дорожной ситуации. Например, в повороте добавить момент на внешнее разгруженное колесо, помогая автомобилю «довернуться».

Выбрали дисковый дифференциал, так как применяется в качестве межосевого дифференциала автомобилей повышенной проходимости.

3.2 Работа механизма принудительной блокировки

Механизм принудительной блокировки межколесного дифференциала содержит, кулачковую муфту, состоящую из неподвижной части 1, которая крепится на шлицах чашки 2 дифференциала и застопорена от осевого перемещения штифтом 3, и подвижной части 4, установленной на полуоси 5.

Кронштейн 6 проходит через отверстие в картере моста 7 и крепится в опорном фланце 8 при помощи пластины 9 и гайки 10. Двуплечий рычаг 11 посредством оси 12 закреплен на консоли кронштейна 6 и имеет возвратную пружину 13, при этом концы двуплечего рычага выполнены в виде вилки. Одно плечо рычага 11 взаимодействует с подвижной частью 4 посредством сухарей 14, зафиксированных на концах вилки при помощи шплинтов. Другое плечо рычага 11 взаимодействует с поршнем 15 приводного механизма посредством стержня 16 и оси 17. Поршень 15 расположен в опорном фланце 8 и закрыт крышкой 18. Между поршнем 15 и крышкой 18 размещена диафрагма 19.

Механизм принудительной блокировки работает следующим образом. Под крышку 18 подается сжатый воздух, воздействуя на диафрагму 19, которая при этом перемещает поршень 15. Поршень 15 посредством стержня 16 и оси 17 воздействует на рычаг 11, который, поворачиваясь вокруг оси 12, перемещает подвижную часть 4 кулачковой муфты до взаимодействия с неподвижной частью 1, при этом дифференциал блокируется. При отключении подачи сжатого воздуха, возвратная пружина 13, воздействуя на рычаг 11, возвращает все элементы механизма блокировки в исходное положение. Дифференциал разблокируется.

3.3 Выбор максимального крутящего момента при расчете на прочность элементов блокировки

При прямолинейном движении и трогании с места со стороны автомобиля на межколесный дифференциал действует суммарная сила сопротивления F _сопр .

Пока имеет место равновесие сил F _дифф и F_сопр автомобиль находится в покое. При увеличении F_дифф на величину F_дифф начинается движение автомобиля, дифференциал начинает вращаться, но в самом дифференциале относительное вращение между шестернями отсутствует в виду равенства противоположных сил 0,5F_дифф и F_1.сопр , F_2.сопр соответственно. Очевидно, что F_1.сопр и F_2.сопр пропорциональны коэффициентам сцепления ₁ и ₂ .Относительное вращение шестерен в дифференциале возникает при изменении сил сопротивления Р_1.сопр , Р_2.сопр , которые зависят только от коэффициента сцепления колеса с дорогой , так как другие составляющие остаются постоянными во время движения.

Рис.3. Движение по прямой при j1 = j2

1 — полуось левая; 2 — полуось правая; 3 — муфта; 4 — чашка дифференциала;

5 — ось сателлита; 6 — сателлит; 7 — полуосевая шестерня; 8 — колесо.

Так при буксовании одного из колес, например правого, коэффициент сцепления ₂ = 0, следовательно, сила F_2.сопр = 0, и сила F_1.сопр , начинает вращать сателлит, являющимся двухплечим рычагом, вокруг оси крестовины. Равновесие нарушается. Полуосевые шестерни начинает вращение относительно чашек дифференциала в противоположные стороны. Левая полуосевая шестерня, имеющая сопротивление со стороны силы F_1.сопр по отношению к чашкам дифференциала вращается в противоположную сторону, хотя по отношению к дороге находится в покое.

Соединение любой из полуосевых шестерен с чашками дифференциала прекращает относительное вращение в дифференциале, тем самым блокирует дифференциал.

Для расчета прочности элементов блокировки условно можно принять, что автомобиль движется по прямой и коэффициент сцепления колеса с дорогой у одного колеса равен максимальному значению, а у другого равен нулю (колесо вывешено).

Возможны 2 случая

1 случай

Рис.4. Движение по прямой при j1 = max; j2 = 0.

Крутящий момент вращает чашки дифференциала. На правом колесе нет нагрузки, сила F _1.сопр вращает сателлит относительно оси, стараясь провернуть полуосевую шестерню 1 в обратном направлении. Полуосевая шестерня 1 и полумуфта полуоси подтормаживаются, а чашки дифференциала и полумуфта чашки продолжают вращение, происходит сцепление полумуфт (рис. 6.3) Дифференциал блокируется.

При этом кулачки муфт нагружаются крутящим моментом равным максимальному сцепному моменту на левом колесе (правое колесо вывешено, следовательно, на нем нет нагрузки — сила F _2.сопр = 0).

2 случай

Крутящий момент вращает чашки дифференциала. На правом колесе нет нагрузки, сила F _2.сопр вращает сателлит относительно оси, стараясь провернуть полуосевую шестерню 1 и полумуфту полуоси по направлению движения. Полуосевая шестерня 2 и чашка дифференциала движутся медленнее, происходит сцепление полумуфт. Дифференциал блокируется.

Рис.5. Движение по прямой при ₁ = 0; ₂ = max.

При этом кулачки муфт нагружаются крутящим моментом равным максимальному сцепному моменту на правом колесе (левое колесо вывешено, следовательно, на нем нет нагрузки — сила F _1.сопр = 0).

Исходя из выше приведенного, за максимальный крутящий момент при расчете на прочность муфт блокировки необходимо принимать крутящий момент по сцеплению на одном колесе (полуоси), имеющем максимальное сцепление с дорогой.

3.4 Критический крутящий момент

Критический крутящий момент на кулачковой муфте блокировки возникает при включенной блокировке, при повороте автомобиля, нагруженном максимальной нагрузкой и имеющем наибольший коэффициент сцепления колеса с дорогой. При этом каждая полуось со своей стороны, ввиду дифферциальной связи между полуосевыми шестернями, передает на кулачки муфт момент пропорционально сцепному весу на колесе. В таком случае муфта нагружаются крутящим моментом ограниченным сцепным весом авто на колесе.

3.5 Выбор расчетного крутящего момента

Расчетный крутящий момент по двигателю, Нм:

М _расч = К_д М_дв u_кп1 u_гп / n ;

где К _д — коэффициент динамичности, К_д = 1,7;

М _дв — максимальный крутящий момент двигателя, М_дв = 1081 Нм;

u _кп1 — передаточное число коробки передач (низшая), u_кп1 =7,12;

u _гп — передаточное число главной передачи, u_гп = 6,53;

• n — число ведущих мостов, n = 2.

М _расч = 1,710817,126,53 / 2 = 42720,644 Нм.

Расчетный крутящий момент по сцеплению, Нм:

М _расч = G_вед r_к / n

G _вед = m₂ 9,81 ;

где G _вед — нагрузка на задней тележке, Н;

m ₂ — нагрузка на задней тележке, m₂ = 19180 кг

r _к — радиус качения, r_к = 0,505 м;

• коэффициент сцепления, = 0,8.

G _вед = 191809,81 = 188155,8 Н ;

М _расч = 188155,8 0,5050,8 / 2 = 38007 Н ;

Из полученных значений моментов реализуемых на колесах по двигателю и сцеплению, принимаем наименьший: М _расч = 38000 Нм.

Крутящий момент реализуемый на колесе:

Тогда момент реализуемый на одном колесе, Нм:

М _к = M_расч / 2 ;

М _к = 38000 / 2 = 19000 Нм.

3.6 Расчет кулачков муфт блокировки

Определение геометрических параметров кулачков.

Средний диаметр кулачков, мм:

• где D — наружный диаметр кулачков, D = 100 мм;
• d — внутренний диаметр кулачков, d = 60 мм.

Толщина зуба кулачков на среднем диаметре, мм:

• где z — число кулачков, z = 10;

Толщина зуба кулачков на внутреннем диаметре, мм:

Толщина зуба кулачков на наружном диаметре, мм:

Толщина впадины кулачков на среднем диаметре, мм:

Напряжение смятия кулачков, МПа:

где Н _кул — высота кулачков, Н_кул = 6 мм;

• h — высота фаски на кулачках,. h = 1,6 мм;

[ _{c м} ] — допускаемые напряжения смятия для знакопеременных нагрузок, МПа:

[ _{c м} ] = 0,5[_т ] = 0,51230 = 615 МПа;

для стали 25ХГНТ при HRC _э 62 [_т ] = 1230 МПа.

Напряжение изгиба при неполном включении блокировки, МПа:

где W _и — момент сопротивления кулачков при изгибе, мм³ :

[ _и ] — допускаемые напряжения смятия для знакопеременных нагрузок, МПа:

[ _и ] = _т / n = 1230 / 1,5 = 820 МПа;

• n — коэффициент безопасности, n 1,5.

4. Техническое обслуживание ведущего моста

При сервисе ТО-2:

• проверить герметичность ведущих мостов;
• проверить и при необходимости довести до нормы уровень масла в картерах ведущих мостов;
• очистить от грязи сапуны ведущих мостов и промыть в дизельном топливе.

При сервисе СО:

• затянуть гайки крепления редукторов ведущих мостов;
• проверить крепление фланцев на шлицевых концах ведущих валов;
• проверить работу механизма блокировки межосевого дифференциала;
• проверить состояние подшипников ступиц (при снятых ступицах колес ведущих мостов);
• сменить масло в картерах мостов.

Для проверки мостов на герметичность необходимо подать воздух через резьбовое отверстие под сапун картера моста с избыточным давлением в картере 19,6…24,5 кПа (0,2…0,25 кгс/см ² ).

Подтекание масла через манжеты, места соединений и сварные швы на балке недопустимы (незначительное образование масляных пятен на поверхностях в вышеуказанных зонах, кроме сварных швов, без каплеобразования не является браковочным признаком).

Для проверки уровня масла в картерах мостов следует отвернуть контрольную пробку на картере моста. Если при этом нет течи масла из контрольного отверстия, то через заливное отверстие в картере редуктора долить масло до уровня контрольного отверстия.

Для проверки крепления фланцев на шлицевых концах валов ведущих мостов надо поставить автомобиль на смотровую яму или эстакаду и подложить упоры под колеса. Затем выключить стояночный тормоз, установить рычаг коробки передач в нейтральное положение и выключить механизм блокировки межосевого дифференциала. Руками покачать фланец вала в продольном и поперечном направлениях. При наличие ощутимого зазора следует отсоединить соответствующий конец карданного вала и, расстопорив гайки крепления, подтянуть их, обеспечив моменты затяжки гайки, Н ^. м (кгс^. м): фланца межосевого дифференциала и фланца выхода из промежуточного моста — 245…294 (25…30); фланца привода заднего моста — 235…353 (24…36).

После подтяжки гайки закернить (зашплинтовать).

Для проверки работы механизма блокировки межосевого дифференциала передвинуть рычаг крана включения механизма блокировки в положение скользкая дорога. При этом контрольная лампа включения межосевого дифференциала на щитке приборов должна загореться. Если контрольная лампа не загорелась, то следует попробовать включить блокировку при медленном движении автомобиля. Если блокировка не включилась, следует устранить неисправность.

При смене масла надо промыть картеры дизельным топливом, а магниты сливных пробок очистить от металлических отложений. Промыть сапуны ведущих мостов дизельным топливом и продуть их сжатым воздухом. Масло сливать, вывернув пробки контрольных и заливных отверстий. Перед сливом масла прогреть мост пробегом автомобиля.

ведущий мост автомобиль

5. Разработка технологического процесса сборки ведущего моста

Основным методом в автомобилестроении, является сборка на основе полной взаимозаменяемости деталей. При этом методе все детали данного типа и размера входящие в качестве звеньев в сборочную размерную цепь, обеспечивают заданную точность замыкающего звена без дополнительного подбора или обработки деталей.

Преимуществом данного метода, является простота и удешевление процесса сборки, широкая возможность применения поточного метода, удобство и меньшая трудоёмкость ремонта.

6. Анализ технологичности конструкции сборочной единицы

К технологичности конструкции сборочной единицы предъявляются следующие требования:

• Сборочная единица должна расчленяться на рациональное число составных частей с учётом принципа агрегатирования, и состоять по возможности из стандартных или унифицированных частей;
• Сборка изделия не должна обуславливать сложного технологического оснащения;
• В конструкции сборочной единицы должны быть предусмотрены элементы для удобного захвата и перемещения грузоподъёмными устройствами (схема страповки);
• Компоновка составных частей должна обеспечить удобный доступ к местам, требующим регулировку, смазку и проведения профилактических работ;
• Количество поверхностей и мест соединения должно быть наименьшим. Места соединения должны быть доступны для механизации сборочных работ и их контроля;
• Компенсирующие, фиксирующие, устройства должны иметь простую конструкцию и удобный доступ;
• Выбор метода сборки должен определятся на основе расчёта размерных цепей.

Анализируя сборку узла можно сделать вывод, что при сборке среднего моста все семь требований по технологичности конструкции сборочной единицы выполняются.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной курсовой работе мною были проделаны конструкторский расчет, конструирование и расчет ведущего моста, техническое обслуживание ведущего моста, разработка технологического процесса сборки ведущего моста, анализ технологичности конструкции сборочной единицы. Также выполнены чертежи , рассчитана и построена тягово — динамическая характеристика автомобиля .

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/kursovaya/raschet-zadnego-mosta/

1. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя в 3-х т. Т.1, — 5-е изд., перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 1978. — 728 с.

2. Гришкевич А.И. Автомобили: Теория: Учебник для вузов. — Мн.: Выш. шк., 1986. — 208 с.: ил.

3. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин: Учеб. пособие для техн. спец. вузов. — 5-е изд., перераб. и доп. — М.: Высшая школа, 1998. — 447 с.

4. Марголис С.Я. Мосты автомобилей и автопоездов.- М.: Машиностроение, 1983. — 160 с., ил.

5. Осепчугов В.В., Фрумкин А.К. Автомобиль. Анализ конструкций, элементы расчета: Учебник для студентов вузов по специальности «Автомобили и автомобильное хозяйство».- М.: Машиностроение, 1989.-304 с.: ил.

6. Яскевич З. Ведущие мосты. Пер. с польск. Г.В. Коршунова;

• М.: Машиностроение, 1985. — 600 с., ил.