Разработка седельного тягово-сцепного устройства для автомобиля ВИС
|
Введение
1Теоретические положения объекта разработки
1.1Описание существующих конструкций и автомобиля-тягача
1.2Описание конструкции тягово-сцепного устройства
2Тяговый расчет проектируемого транспортного средства
2.1Исходные данные
2.2Определение параметров автомобиля
2.3Расчет внешней скоростной характеристики двигателя
2.4Определение передаточного числа главной передачи
2.5Определение передаточных чисел коробки передач
2.6Тяговый баланс автомобиля
2.6.1I передача
2.6.2II передача
2.6.3III передача
2.6.4IV передача
2.6.5V передача
2.7Время и путь разгона автомобиля
2.8Мощностной баланс автомобиля
2.9Топливно-экономическая характеристика транспортного средства
3Конструкторский раздел
3.1Расчет усилий на перемещение полуприцепа
3.2Функциональный и прочностной расчет седельно-сцепного
устройства
4Безопасность и экологичность объекта дипломного проекта
4.1Описание условий труда
4.2Идентификация вредных производственных факторов
4.3Общие требования по обеспечению безопасности на предприятии
4.4Требования эргономики при работе за компьютером
4.5Расчет вентиляции в помещении
5Экономический раздел дипломного проекта
Заключение
Список используемых источников
Приложение А Г рафики тягового расчета
1Теоретические положения объекта разработки
1.1Описание существующих конструкций и автомобиля-тягача
1.2Описание конструкции тягово-сцепного устройства
2Тяговый расчет проектируемого транспортного средства
2.1Исходные данные
2.2Определение параметров автомобиля
2.3Расчет внешней скоростной характеристики двигателя
2.4Определение передаточного числа главной передачи
2.5Определение передаточных чисел коробки передач
2.6Тяговый баланс автомобиля
2.6.1I передача
2.6.2II передача
2.6.3III передача
2.6.4IV передача
2.6.5V передача
2.7Время и путь разгона автомобиля
2.8Мощностной баланс автомобиля
2.9Топливно-экономическая характеристика транспортного средства
3Конструкторский раздел
3.1Расчет усилий на перемещение полуприцепа
3.2Функциональный и прочностной расчет седельно-сцепного
устройства
4Безопасность и экологичность объекта дипломного проекта
4.1Описание условий труда
4.2Идентификация вредных производственных факторов
4.3Общие требования по обеспечению безопасности на предприятии
4.4Требования эргономики при работе за компьютером
4.5Расчет вентиляции в помещении
5Экономический раздел дипломного проекта
Заключение
Список используемых источников
Приложение А Г рафики тягового расчета
Целью дипломного проектирования, как заключительного этапа обучения студента в высшем учебном заведении, является определение степени подготовки студента к самостоятельной работе, а также, способен ли он применить полученные в процессе обучения знания при решении конкретных производственных, технических, технологических, научных и экономических задач в условиях современного производства.
Тематика дипломных проектов должна быть актуальной, соответствующей современному состоянию и перспективам развития науки и техники, направленной на решение приоритетных задач автомобилестроения.
Темой данной дипломной работы является «Разработка седельного тягово-сцепного устройства для автомобиля ВИС». В данной работе была произведена разработка конструкции устройства для буксировки полуприцепов, в соответствии с техническими условиями на проектирование конструкций.
«На современном этапе автомобилестроение является одной из важнейших отраслей в промышленности как развитых, так и развивающихся стран. Состояние рынка легковых автомобилей является одним из самых ярких индикаторов уровня экономического развития государства, инновационного потенциала экономики, а также состояние его потребительского сегмента. Автомобиль представляет собой
высокотехнологичный и инновационный продукт, аккумулирующий новейшие достижения науки и техники и стимулирующий их развитие через целевые научно-технические исследования.» [1]
«Актуальность рассматриваемой темы заключается в том, что в настоящее время автомобилестроению принадлежит самая ведущая роль в развитии и машиностроения вообще, и транспортного машиностроения в частности. Автомобильная промышленность мира - это емкий и весьма значительный сектор мировой экономики и международного бизнеса, ведь это не только собственно автомобили, но и разнообразные товары по обслуживанию автомобиля, а также, в значительной мере, рынок производства и продажи автозапчастей. Рынок автомобилей имеет ряд смежных рынков и отраслей: от наиболее тесно прилегающих (рынка деталей и блоков автомобилей и нефтедобывающей промышленности) до менее очевидных (строительство дорог, производство аксессуаров для автомобилей и т.п.). Автомобиль обеспечивает высокую мобильность человека, эффективность труда, определяет современный образ жизни общества. Он является показателем уровня обеспеченности материальными средствами как отдельного человека (его владельца), так и общества или государства в целом (в данном случае речь идет об автообеспеченности населения страны).» [3]
«Актуальность темы обусловлена тенденцией к расширению функционала транспортных средств. Одним из методов является создание дополнительных устройств, существенно расширяющих функциональные возможности. Одним из таких устройств будет являться седельный полуприцеп для легкового автомобиля, предназначенный для перевозки длинномерных грузов или насыпных материалов в значительных обьемах.
Разрабатываемая конструкция является специализированным транспортным средством, предназначенным для эксплуатации с соответствующим тягачом, выполненным на базе автомобиля ВИС.» [1]
Конструкция, рассматриваемая в рамках выпускной квалификационной работы, конструируется на базе стандартных комплектующих, используемых при производстве автомобилей ВАЗ и транспортных систем на их основе, что, безусловно, будет являться технологичным решением, упрощающим производство разрабатываемого устройства.
Данное задание соответствует компетенциям, которые должен продемонстрировать обучающийся по направлению подготовки 23.05.01 «Наземные транспортно-технологические средства».
«Целью технической части проекта являлось разработка конкурентно способной модели седельного тягово-сцепного устройства, основываясь на ранее выпущенных аналогах.
В конструкторском разделе, основываясь на аналогах зарубежных фирм в конструкторской части, были решены вопросы: сделать
конструкцию тягово-сцепного устройства более простым в производстве с целью его удешевления. Основываясь на российском аналоге производимого штучно компанией ВИС полуприцепа для легковых автомобилей, была разработана конструкция сцепного устройства с учетом полученного в ходе разработок прежней модели опыта.» [11]
Для разрабатываемой конструкции сцепного устройства для седельного полуприцепа произведена глубокая проработка требований к безопасности проведения работ по проектированию и испытаниям разработанной конструкции.
Тематика дипломных проектов должна быть актуальной, соответствующей современному состоянию и перспективам развития науки и техники, направленной на решение приоритетных задач автомобилестроения.
Темой данной дипломной работы является «Разработка седельного тягово-сцепного устройства для автомобиля ВИС». В данной работе была произведена разработка конструкции устройства для буксировки полуприцепов, в соответствии с техническими условиями на проектирование конструкций.
«На современном этапе автомобилестроение является одной из важнейших отраслей в промышленности как развитых, так и развивающихся стран. Состояние рынка легковых автомобилей является одним из самых ярких индикаторов уровня экономического развития государства, инновационного потенциала экономики, а также состояние его потребительского сегмента. Автомобиль представляет собой
высокотехнологичный и инновационный продукт, аккумулирующий новейшие достижения науки и техники и стимулирующий их развитие через целевые научно-технические исследования.» [1]
«Актуальность рассматриваемой темы заключается в том, что в настоящее время автомобилестроению принадлежит самая ведущая роль в развитии и машиностроения вообще, и транспортного машиностроения в частности. Автомобильная промышленность мира - это емкий и весьма значительный сектор мировой экономики и международного бизнеса, ведь это не только собственно автомобили, но и разнообразные товары по обслуживанию автомобиля, а также, в значительной мере, рынок производства и продажи автозапчастей. Рынок автомобилей имеет ряд смежных рынков и отраслей: от наиболее тесно прилегающих (рынка деталей и блоков автомобилей и нефтедобывающей промышленности) до менее очевидных (строительство дорог, производство аксессуаров для автомобилей и т.п.). Автомобиль обеспечивает высокую мобильность человека, эффективность труда, определяет современный образ жизни общества. Он является показателем уровня обеспеченности материальными средствами как отдельного человека (его владельца), так и общества или государства в целом (в данном случае речь идет об автообеспеченности населения страны).» [3]
«Актуальность темы обусловлена тенденцией к расширению функционала транспортных средств. Одним из методов является создание дополнительных устройств, существенно расширяющих функциональные возможности. Одним из таких устройств будет являться седельный полуприцеп для легкового автомобиля, предназначенный для перевозки длинномерных грузов или насыпных материалов в значительных обьемах.
Разрабатываемая конструкция является специализированным транспортным средством, предназначенным для эксплуатации с соответствующим тягачом, выполненным на базе автомобиля ВИС.» [1]
Конструкция, рассматриваемая в рамках выпускной квалификационной работы, конструируется на базе стандартных комплектующих, используемых при производстве автомобилей ВАЗ и транспортных систем на их основе, что, безусловно, будет являться технологичным решением, упрощающим производство разрабатываемого устройства.
Данное задание соответствует компетенциям, которые должен продемонстрировать обучающийся по направлению подготовки 23.05.01 «Наземные транспортно-технологические средства».
«Целью технической части проекта являлось разработка конкурентно способной модели седельного тягово-сцепного устройства, основываясь на ранее выпущенных аналогах.
В конструкторском разделе, основываясь на аналогах зарубежных фирм в конструкторской части, были решены вопросы: сделать
конструкцию тягово-сцепного устройства более простым в производстве с целью его удешевления. Основываясь на российском аналоге производимого штучно компанией ВИС полуприцепа для легковых автомобилей, была разработана конструкция сцепного устройства с учетом полученного в ходе разработок прежней модели опыта.» [11]
Для разрабатываемой конструкции сцепного устройства для седельного полуприцепа произведена глубокая проработка требований к безопасности проведения работ по проектированию и испытаниям разработанной конструкции.
В ходе выполнения дипломного проекта был спроектировано седельное тягово-сцепное устройство для автомобиля ВИС. Для выполнения данного расчета исходным материалом был конструктивный прототип автомобиля, рабочие параметры которого близки к исходным данным, указанным в задании.
Для автомобиля, который выступил в качестве автомобиля-тягача, был выбран автомобиль-прототип ВАЗ-21214. Выбор обусловлен тем, что проектируемое транспортное средство обладает достаточной массой и тяговой мощностью. По указанным в задании параметрам был произведен расчет.
В разделе "Определение массовых показателей и параметров автомобиля и двигателя" была рассчитана полная масса автомобиля, которая составила 1635 кг. Также были определены компоновочные схемы. При разработке данной схемы прежде всего было определено общее количество осей автомобиля и количество ведущих осей, исходя из назначения и условий эксплуатации и ориентируясь на существующие конструкции. В нашем случае автомобиль полноприводный, двухосный.
Определили нагрузки на каждую из осей автомобиля: на переднюю ось - 752,1 кг, на заднюю ось - 882,9 кг. Базу автомобиля приняли 2,200 м, как в прототипе конструкции.
Выбор шин производился по средней нагрузке на колесо 4384,3 Н. Подбор шин производился по ГОСТ 4754-80 «Шины пневматические для легковых автомобилей».
Из стандарта были выбраны шины со следующими параметрами:
-обозначение шины: 195/80 R16.
-внутренний диаметр шины d = 410 мм.
-статический радиус rcm = 330 мм.
-допустимая скорость движения Vmax. = 120 км / ч.
В разделе "Построение внешней скоростной характеристики двигателя, было выполнено определение параметров трансмиссии, построение силового баланса автомобиля" прежде всего определили мощность Nt двигателя, необходимую для движения полностью загруженного автомобиля с постоянной максимальной скоростью Vmax в заданных дорожных условиях. Значение Nt = 71 кВт, Vmax = 120 км / ч.
Была рассчитана и построена внешняя скоростная характеристика двигателя, которая является зависимостью эффективной мощности Ne, момента Ме, удельного ge и почасовой Gt расхода топлива от числа оборотов ne коленчатого вала двигателя при полной нагрузке. По данной внешней скоростной характеристикой максимальный эффективный момент Ме = 181,6 Н • м достигается при оборотах коленчатого вала n = 2400 мин-1. Максимальные обороты коленчатого вала nmax = 5000 мин-1
Также расчетом были определены передаточные числа трансмиссии автомобиля.
Передаточное число главной передачи i0 определена при условии обеспечения заданной максимальной скорости автомобиля Vmax при принятом значении nmax. Значение i0 = 3,9.
Передаточные числа КПП: 1-я передача и1 = 2,17; 2-я передача и2 = 1,89; 3-я передача и 3 = 1,17; 4-передача и 4 = 1,0, 5-передача = 0,87
При решении задач, связанных с определением динамических свойств автомобиля были использованы его тяговые характеристики. При этом использована внешнюю скоростную характеристику двигателя, построенной ранее.
Тяговая характеристика представляет собой графики зависимостей свободной силы (разница между силой тяги и силой сопротивления воздуха) от скорости движения автомобиля.
Для построения графиков силового баланса приняты расчеты для всех передач автомобиля. По показателям тяговой характеристики автомобиля был построен график силового баланса автомобиля. Наибольшее значение силы тяги на первой передаче, РТ = 6421.
В разделе «Расчет тягово-динамических характеристик автомобиля», динамическая характеристика была построена на основе тяговой характеристики автомобиля. Она является графиком зависимости динамического фактора D от скорости движения автомобиля V на всех передачах. Также, кроме динамической характеристики двигателя была рассчитана номограму нагрузок.
Чтобы оценить возможность работы автомобиля без буксования ведущих колес при различном загрузке автомобиля, сопоставил величины динамических факторов по условиям тяги D и сцепление Dp.
В разделе «Расчет тормозных свойств и топливной экономичности автомобиля» было рассчитано тормозные свойства автомобиля, на основе чего построил график зависимости от скорости движения автомобиля времени, пути разгона и пути торможения.
Одним из основных экономических показателей автомобиля является расход топлива при автоперевозках в различных эксплуатационных условиях - так называемая топливная экономичность автомобиля. По рассчитанным значениям построил топливно-экономическую характеристику двигателя. Данная характеристика является зависимостью удельного расхода топлива ge (л / 100 км) от скорости движения автомобиля на различных передачах КП и при различных дорожных условиях, характеризуются величиной коэффициента сопротивления дороги р. С построенной топливно-экономической характеристики видно, что наиболее экономичный режим движения при р = 0,02 и при скоростях 40 ... 60 м / с (55,4 м / с).
Контрольный расход топлива составляет = 11,2 л / 100 км.
В дипломном проекте была проведена работа разработке конструкции тягово-сцепного устройства.
Был выполнен расчет силовых и прочностных параметров тягово-сцепного устройства. Были определены параметры габаритных и
прочностных характеристик деталей конструкции.
Был произведен анализ безопасности проведения и выполнения
опытно-конструкторских работ. Произведен анализ нормативных документов, регламентирующих безопасность проведения работ. Выполнен инженерный расчет воздухообмена в помещении, где проводятся конструкторские работы.
Были рассчитаны экономические показатели эффективности проекта. Была рассчитана себестоимость проведения работ по изготовлению тягово-сцепного устройства для автомобиля ВИС в условиях опытного производства.
На основании всего изложенного, считаем задачи, поставленные в рамках дипломного проекта полностью выполненными.
Для автомобиля, который выступил в качестве автомобиля-тягача, был выбран автомобиль-прототип ВАЗ-21214. Выбор обусловлен тем, что проектируемое транспортное средство обладает достаточной массой и тяговой мощностью. По указанным в задании параметрам был произведен расчет.
В разделе "Определение массовых показателей и параметров автомобиля и двигателя" была рассчитана полная масса автомобиля, которая составила 1635 кг. Также были определены компоновочные схемы. При разработке данной схемы прежде всего было определено общее количество осей автомобиля и количество ведущих осей, исходя из назначения и условий эксплуатации и ориентируясь на существующие конструкции. В нашем случае автомобиль полноприводный, двухосный.
Определили нагрузки на каждую из осей автомобиля: на переднюю ось - 752,1 кг, на заднюю ось - 882,9 кг. Базу автомобиля приняли 2,200 м, как в прототипе конструкции.
Выбор шин производился по средней нагрузке на колесо 4384,3 Н. Подбор шин производился по ГОСТ 4754-80 «Шины пневматические для легковых автомобилей».
Из стандарта были выбраны шины со следующими параметрами:
-обозначение шины: 195/80 R16.
-внутренний диаметр шины d = 410 мм.
-статический радиус rcm = 330 мм.
-допустимая скорость движения Vmax. = 120 км / ч.
В разделе "Построение внешней скоростной характеристики двигателя, было выполнено определение параметров трансмиссии, построение силового баланса автомобиля" прежде всего определили мощность Nt двигателя, необходимую для движения полностью загруженного автомобиля с постоянной максимальной скоростью Vmax в заданных дорожных условиях. Значение Nt = 71 кВт, Vmax = 120 км / ч.
Была рассчитана и построена внешняя скоростная характеристика двигателя, которая является зависимостью эффективной мощности Ne, момента Ме, удельного ge и почасовой Gt расхода топлива от числа оборотов ne коленчатого вала двигателя при полной нагрузке. По данной внешней скоростной характеристикой максимальный эффективный момент Ме = 181,6 Н • м достигается при оборотах коленчатого вала n = 2400 мин-1. Максимальные обороты коленчатого вала nmax = 5000 мин-1
Также расчетом были определены передаточные числа трансмиссии автомобиля.
Передаточное число главной передачи i0 определена при условии обеспечения заданной максимальной скорости автомобиля Vmax при принятом значении nmax. Значение i0 = 3,9.
Передаточные числа КПП: 1-я передача и1 = 2,17; 2-я передача и2 = 1,89; 3-я передача и 3 = 1,17; 4-передача и 4 = 1,0, 5-передача = 0,87
При решении задач, связанных с определением динамических свойств автомобиля были использованы его тяговые характеристики. При этом использована внешнюю скоростную характеристику двигателя, построенной ранее.
Тяговая характеристика представляет собой графики зависимостей свободной силы (разница между силой тяги и силой сопротивления воздуха) от скорости движения автомобиля.
Для построения графиков силового баланса приняты расчеты для всех передач автомобиля. По показателям тяговой характеристики автомобиля был построен график силового баланса автомобиля. Наибольшее значение силы тяги на первой передаче, РТ = 6421.
В разделе «Расчет тягово-динамических характеристик автомобиля», динамическая характеристика была построена на основе тяговой характеристики автомобиля. Она является графиком зависимости динамического фактора D от скорости движения автомобиля V на всех передачах. Также, кроме динамической характеристики двигателя была рассчитана номограму нагрузок.
Чтобы оценить возможность работы автомобиля без буксования ведущих колес при различном загрузке автомобиля, сопоставил величины динамических факторов по условиям тяги D и сцепление Dp.
В разделе «Расчет тормозных свойств и топливной экономичности автомобиля» было рассчитано тормозные свойства автомобиля, на основе чего построил график зависимости от скорости движения автомобиля времени, пути разгона и пути торможения.
Одним из основных экономических показателей автомобиля является расход топлива при автоперевозках в различных эксплуатационных условиях - так называемая топливная экономичность автомобиля. По рассчитанным значениям построил топливно-экономическую характеристику двигателя. Данная характеристика является зависимостью удельного расхода топлива ge (л / 100 км) от скорости движения автомобиля на различных передачах КП и при различных дорожных условиях, характеризуются величиной коэффициента сопротивления дороги р. С построенной топливно-экономической характеристики видно, что наиболее экономичный режим движения при р = 0,02 и при скоростях 40 ... 60 м / с (55,4 м / с).
Контрольный расход топлива составляет = 11,2 л / 100 км.
В дипломном проекте была проведена работа разработке конструкции тягово-сцепного устройства.
Был выполнен расчет силовых и прочностных параметров тягово-сцепного устройства. Были определены параметры габаритных и
прочностных характеристик деталей конструкции.
Был произведен анализ безопасности проведения и выполнения
опытно-конструкторских работ. Произведен анализ нормативных документов, регламентирующих безопасность проведения работ. Выполнен инженерный расчет воздухообмена в помещении, где проводятся конструкторские работы.
Были рассчитаны экономические показатели эффективности проекта. Была рассчитана себестоимость проведения работ по изготовлению тягово-сцепного устройства для автомобиля ВИС в условиях опытного производства.
На основании всего изложенного, считаем задачи, поставленные в рамках дипломного проекта полностью выполненными.
