Помощь студентам в учебе
Разработка электромобиля на базе автомобиля ГазельНекст с применением мотор-колеса
|
Введение 5
1 Теоретические положения объекта разработки 8
1.1 Автомобили на электрической тяге 8
1.2 Устройство гибридных автомобилей 16
1.3 Автомобиль ГАЗель Некст и привязка разрабатываемой конструкции к
нему 24
2 Обоснование выбора схемы и описание конструкции и работы
проектируемого узла 28
2.1 Разработка структурной схемы трансмиссии автомобиля с
использованием вместо заднего моста мотор-колес 28
2.2 Разработка структурной схемы мотор-редуктора 31
3 Конструкторский раздел 33
3.1 Кинематические расчёты мотор-редуктора 33
3.2 Прочностной расчёт тихоходной цилиндрической ступени 36
3.3 Определение геометрических параметров зубчатых зацеплений 42
4 Технологический раздел дипломного проекта 49
5 Безопасность и экологичность объекта дипломного проекта 53
5.1 Описание условий труда 53
5.2 Идентификация вредных производственных факторов 54
5.3 Общие требования по обеспечению безопасности на предприятии 55
5.4 Требования эргономики при работе за компьютером 57
5.5 Расчет вентиляции в помещении 63
6 Экономический раздел дипломного проекта 66
Заключение 73
Список используемых источников 74
1 Теоретические положения объекта разработки 8
1.1 Автомобили на электрической тяге 8
1.2 Устройство гибридных автомобилей 16
1.3 Автомобиль ГАЗель Некст и привязка разрабатываемой конструкции к
нему 24
2 Обоснование выбора схемы и описание конструкции и работы
проектируемого узла 28
2.1 Разработка структурной схемы трансмиссии автомобиля с
использованием вместо заднего моста мотор-колес 28
2.2 Разработка структурной схемы мотор-редуктора 31
3 Конструкторский раздел 33
3.1 Кинематические расчёты мотор-редуктора 33
3.2 Прочностной расчёт тихоходной цилиндрической ступени 36
3.3 Определение геометрических параметров зубчатых зацеплений 42
4 Технологический раздел дипломного проекта 49
5 Безопасность и экологичность объекта дипломного проекта 53
5.1 Описание условий труда 53
5.2 Идентификация вредных производственных факторов 54
5.3 Общие требования по обеспечению безопасности на предприятии 55
5.4 Требования эргономики при работе за компьютером 57
5.5 Расчет вентиляции в помещении 63
6 Экономический раздел дипломного проекта 66
Заключение 73
Список используемых источников 74
«Автомобильный транспорт играет существенную роль в транспортном комплексе страны. Согласно оценкам, вклад автомобильного транспорта в перевозки грузов составляет 75-77%, а пассажиров (без индивидуального легкового) 53-55%. Регулярными автомобильными перевозками (основными в пассажирских перевозках) охвачено 1,3 тыс. городов и 79,8 тыс. населённых пунктов.
Главной задачей автомобильного транспорта является полное, качественное и своевременное удовлетворение потребностей предприятий и населения в перевозках при возможно минимальных материальных затратах.
Поэтому основными задачами являются повышение уровня технического обслуживания, повышение производительности подвижного состава, и снижение затрат на перевозки грузов.» [1]
В процессе эксплуатации в автомобиле появляются различные неисправности, которые снижают эффективность его использования, соответственно своевременное выполнение технического обслуживания или ремонта играет важную роль при эксплуатации подвижного состава, обеспечения безопасности движения, экономии топлива и смазочных материалов. К тому же трудовые и материальные затраты на поддержание подвижного состава в технически исправном состоянии значительно ниже, чем затраты на его изготовление, а также.
«Внедряя доработки и изменения в конструкцию подвижного состава можно добиться значительного повышения производительности, а также снижения немало важного показателя - себестоимости грузоперевозок.» [1]
«Идея электрического мотор-колеса родилась практически сразу же после того, как появились достаточно мощные и компактные электромоторы.
Первые в истории патенты на подобные механизмы были получены в Америке Веллингтоном Адамсом из Сент-Луиса в 1884 году и еще через шесть лет - Альбертом Парселлом из Бостона. Но «пионером» в деле практического применения мотор-колес стал Фердинанд Порше. В 1900 году на Всемирной выставке в Париже был показан его электромобиль Lohner- Porsche с передними ведущими электрическими мотор-колесами. В 1906 году патент на силовую установку был продан Daimler, и до начала Первой мировой войны компания выпустила более 300 электромобилей. Впоследствии эта технология не получила развития, и всерьез к ней вернулись лишь после Второй мировой войны в СССР.» [4]
«В рамках советской лунной программы Ленинградский ВНИИтрансмаш создал шасси для планетохода с использованием электрического мотор-колеса. В его герметичном модуле помещались редуктор, электромотор, тормоза и необходимые датчики. Аналогичные проекты разрабатывались NASA. В конце 1970-х в Новосибирске был создан первый прототип колеса-мотора для автомобиля «Жигули». В 1979 году на Волжском автозаводе такие колеса были собраны в металле и тогда же экспонировались на советско-американском симпозиуме по электромобилям.
В 1980-1990-х годах исследования технологии мотор-колес с разным успехом велись практически всеми крупными автокомпаниями. Интересно, что наибольших успехов на этом поприще вновь добились наши соотечественники Александр Пунтиков и Борис Маслов. В 1998 году они запатентовали оригинальную концепцию мотора, симулирующего работу человеческих мышц (Adaptive motor), а в 2000 году создали в Америке технологическую компанию Wavecrest Laboratories. Идея была успешно осуществлена на практике, и теперь мотор-колеса Пунтикова и Маслова используются в различных отраслях промышленности.» [6]
«Другой россиянин, изобретатель Владимир Шкондин, еще в начале 1990-х разработал мотор-колесо собственной конструкции и запатентовал его в 28 странах мира. Уникальный механизм состоит всего из семи деталей. Стоит отметить еще одну интересную идею, родившуюся в России, - вариоколесо Н.В. Гулиа, М. Ференца и С.А. Юркова. Ученые предложили встроить бесступенчатый вариатор в ступицу колеса совместно с понижающей передачей. При более высокой сложности конструкции такое решение мотор-колеса дает серьезный выигрыш в компактности, массе и КПД.» [1]
«Авто с электрическими мотор-колесами обладают рядом веских преимуществ перед традиционными.
В первую очередь это отсутствие множества сложных и тяжелых передаточных механизмов между двигателем и колесом - сцепления, трансмиссии, приводных валов и дифференциалов.
Во-вторых, отменная динамика: компактные и легкие электрические моторы способны развивать крутящий момент вплоть до 700 Н м даже на самых низких оборотах.
В-третьих, управляемое мотор-колесо делает автомобиль чрезвычайно маневренным - ведь все колеса могут вращаться с разной скоростью и даже в разных направлениях. Машина способна разворачиваться на 360 градусов, парковаться в самых сложных условиях и мгновенно адаптироваться к качеству дорожного покрытия.
В-четвертых, значительно упрощается конструкция важнейшей для электромобилей системы регенерации энергии торможения.
Ну и в-пятых, ничто не сможет сравниться с мотор-колесом в обеспечении активной безопасности движения - все продвинутые электромеханические алгоритмы типа ABS, ESP, Traction Control, Brake Assist и так далее запросто прошиваются в управляющий софт и воздействуют на каждое отдельное колесо.» [6]
Поэтому, в рамках дипломного проекта, мы будем рассматривать конструкцию транспортного средства с гибридной электрической трансмиссией с мотор-колесом в качестве двигателя.
Главной задачей автомобильного транспорта является полное, качественное и своевременное удовлетворение потребностей предприятий и населения в перевозках при возможно минимальных материальных затратах.
Поэтому основными задачами являются повышение уровня технического обслуживания, повышение производительности подвижного состава, и снижение затрат на перевозки грузов.» [1]
В процессе эксплуатации в автомобиле появляются различные неисправности, которые снижают эффективность его использования, соответственно своевременное выполнение технического обслуживания или ремонта играет важную роль при эксплуатации подвижного состава, обеспечения безопасности движения, экономии топлива и смазочных материалов. К тому же трудовые и материальные затраты на поддержание подвижного состава в технически исправном состоянии значительно ниже, чем затраты на его изготовление, а также.
«Внедряя доработки и изменения в конструкцию подвижного состава можно добиться значительного повышения производительности, а также снижения немало важного показателя - себестоимости грузоперевозок.» [1]
«Идея электрического мотор-колеса родилась практически сразу же после того, как появились достаточно мощные и компактные электромоторы.
Первые в истории патенты на подобные механизмы были получены в Америке Веллингтоном Адамсом из Сент-Луиса в 1884 году и еще через шесть лет - Альбертом Парселлом из Бостона. Но «пионером» в деле практического применения мотор-колес стал Фердинанд Порше. В 1900 году на Всемирной выставке в Париже был показан его электромобиль Lohner- Porsche с передними ведущими электрическими мотор-колесами. В 1906 году патент на силовую установку был продан Daimler, и до начала Первой мировой войны компания выпустила более 300 электромобилей. Впоследствии эта технология не получила развития, и всерьез к ней вернулись лишь после Второй мировой войны в СССР.» [4]
«В рамках советской лунной программы Ленинградский ВНИИтрансмаш создал шасси для планетохода с использованием электрического мотор-колеса. В его герметичном модуле помещались редуктор, электромотор, тормоза и необходимые датчики. Аналогичные проекты разрабатывались NASA. В конце 1970-х в Новосибирске был создан первый прототип колеса-мотора для автомобиля «Жигули». В 1979 году на Волжском автозаводе такие колеса были собраны в металле и тогда же экспонировались на советско-американском симпозиуме по электромобилям.
В 1980-1990-х годах исследования технологии мотор-колес с разным успехом велись практически всеми крупными автокомпаниями. Интересно, что наибольших успехов на этом поприще вновь добились наши соотечественники Александр Пунтиков и Борис Маслов. В 1998 году они запатентовали оригинальную концепцию мотора, симулирующего работу человеческих мышц (Adaptive motor), а в 2000 году создали в Америке технологическую компанию Wavecrest Laboratories. Идея была успешно осуществлена на практике, и теперь мотор-колеса Пунтикова и Маслова используются в различных отраслях промышленности.» [6]
«Другой россиянин, изобретатель Владимир Шкондин, еще в начале 1990-х разработал мотор-колесо собственной конструкции и запатентовал его в 28 странах мира. Уникальный механизм состоит всего из семи деталей. Стоит отметить еще одну интересную идею, родившуюся в России, - вариоколесо Н.В. Гулиа, М. Ференца и С.А. Юркова. Ученые предложили встроить бесступенчатый вариатор в ступицу колеса совместно с понижающей передачей. При более высокой сложности конструкции такое решение мотор-колеса дает серьезный выигрыш в компактности, массе и КПД.» [1]
«Авто с электрическими мотор-колесами обладают рядом веских преимуществ перед традиционными.
В первую очередь это отсутствие множества сложных и тяжелых передаточных механизмов между двигателем и колесом - сцепления, трансмиссии, приводных валов и дифференциалов.
Во-вторых, отменная динамика: компактные и легкие электрические моторы способны развивать крутящий момент вплоть до 700 Н м даже на самых низких оборотах.
В-третьих, управляемое мотор-колесо делает автомобиль чрезвычайно маневренным - ведь все колеса могут вращаться с разной скоростью и даже в разных направлениях. Машина способна разворачиваться на 360 градусов, парковаться в самых сложных условиях и мгновенно адаптироваться к качеству дорожного покрытия.
В-четвертых, значительно упрощается конструкция важнейшей для электромобилей системы регенерации энергии торможения.
Ну и в-пятых, ничто не сможет сравниться с мотор-колесом в обеспечении активной безопасности движения - все продвинутые электромеханические алгоритмы типа ABS, ESP, Traction Control, Brake Assist и так далее запросто прошиваются в управляющий софт и воздействуют на каждое отдельное колесо.» [6]
Поэтому, в рамках дипломного проекта, мы будем рассматривать конструкцию транспортного средства с гибридной электрической трансмиссией с мотор-колесом в качестве двигателя.
В рамках выполнения дипломного проекта была выполнена разработка конструкции мотор-колеса для грузового автомобиля малого класса.
Разработка и расчет конструкции производилась на основе произведенного поиска аналогов конструкции, как производимых промышленностью, так и существующих в виде патентных образцов.
Был произведен мощностной и прочностной расчет как всей конструкции мотор-колеса для грузового автомобиля малого класса, так и отдельных узлов. На основе выполненных расчетов были выполнены чертежи ответственных узлов конструкции и скомпонованы сборочные чертежи. Были также выполнены чертежи наиболее ответственных деталей, результаты представлены на листах графической части.
Также на лист графической части была вынесена технологическая карта проведения сборочных работ мотор-колеса. Поскольку, по заданию на дипломный проект, мотор-колесо устанавливается на грузовой автомобиль малого класса, был произведен обзор аналогичных конструкций, производимых как во времена СССР, так и современными автопроизводителями.
Был выполнен анализ безопасности работы при проведении опытно-конструкторских работ. Произведен анализ нормативных документов, регламентирующих безопасность работ за компьютерной техникой. Произведен инженерный расчет воздухообмена в помещении.
Были рассчитаны экономические показатели эффективности проекта. Была рассчитана себестоимость изготовления мотор-колеса в условиях опытного производства.
На основании всего изложенного, считаем задачи, поставленные в рамках дипломного проекта полностью выполненными.
Разработка и расчет конструкции производилась на основе произведенного поиска аналогов конструкции, как производимых промышленностью, так и существующих в виде патентных образцов.
Был произведен мощностной и прочностной расчет как всей конструкции мотор-колеса для грузового автомобиля малого класса, так и отдельных узлов. На основе выполненных расчетов были выполнены чертежи ответственных узлов конструкции и скомпонованы сборочные чертежи. Были также выполнены чертежи наиболее ответственных деталей, результаты представлены на листах графической части.
Также на лист графической части была вынесена технологическая карта проведения сборочных работ мотор-колеса. Поскольку, по заданию на дипломный проект, мотор-колесо устанавливается на грузовой автомобиль малого класса, был произведен обзор аналогичных конструкций, производимых как во времена СССР, так и современными автопроизводителями.
Был выполнен анализ безопасности работы при проведении опытно-конструкторских работ. Произведен анализ нормативных документов, регламентирующих безопасность работ за компьютерной техникой. Произведен инженерный расчет воздухообмена в помещении.
Были рассчитаны экономические показатели эффективности проекта. Была рассчитана себестоимость изготовления мотор-колеса в условиях опытного производства.
На основании всего изложенного, считаем задачи, поставленные в рамках дипломного проекта полностью выполненными.