Помощь студентам в учебе
Повышение эксплуатационных свойств автомобиля ВАЗ-21214 путем применения колесных редукторов
|
Аннотация
ВВЕДЕНИЕ 9
1 ОБОСНОВАНИЕ ТЕМЫ ВЫПУСКНОЙ КВАЛИФИКАЦИОННОЙ
РАБОТЫ 10
1.1 Обзор конструкции трансмиссии автомобиля ВАЗ-21214 11
1.1.1 Коробка передач 11
1.1.2 Раздаточная коробка 13
1.1.3 Передний мост 15
1.1.4 Задний мост 16
1.2 Способы улучшения тяговых показателей 17
1.2.1 Применение дифференциалов повышенного трения 17
1.2.2 Изменение передаточных чисел трансмиссии 18
2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ 21
2.1 Краткая техническая характеристика автомобиля ВАЗ-21214 21
2.2 Тяговый расчет проектируемого АТС 22
2.2.1 Расчет потребной мощности двигателя 22
2.2.2 Расчет и построение внешней скоростной характеристики 25
2.2.3 Определение передаточных чисел элементов трансмиссии 26
2.2.4 Расчет и построение тяговой характеристики АТС 27
2.2.5 Построение динамической характеристики АТС 28
2.2.6 Построение характеристики разгона 30
2.2.7 Построение экономической характеристики 33
2.2.8 Построение характеристик торможения 34
2.2.9 Расчет и построение тяговой характеристики базового АТС 36
2.2.11 Построение экономической характеристики базового АТС 38
2.2.12 Проходимость автомобиля 39
3 РАСЧЕТНО-КОНСТРУКТОРСКИЙ РАЗДЕЛ 42
3.1 Расчет зубчатых зацеплений для переднего колесного редуктора 42
3.2 Расчет зубчатых зацеплений для заднего колесного редуктора 53
3.3 Расчет ведущего вала переднего колесного редуктора 54
3.4 Расчет ведомого вала переднего колесного редуктора 60
3.5 Расчет ведущего вала заднего колесного редуктора 67
3.6 Расчет ведомого вала заднего колесного редуктора 73
3.7 Расчет подшипников ведущего вала переднего колесного редуктора 74
3.8 Расчет подшипников ведомого вала переднего колесного редуктора 79
3.9 Расчет подшипников ведущего вала заднего колесного редуктора 83
3.10 Расчет подшипников ведомого вала заднего колесного редуктора 85
3.11 Расчет шлицевых соединений 87
3.12 Расчет резьбовых соединений 88
3.13 Расчет корпуса редуктора 90
3.14 Смазка редуктора 91
4 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ 92
4.1 Определение типа производства 92
4.2 Анализ исходных данных для проектирования и выбор концепции
обработки 92
4.3 Нумерация обрабатываемых поверхностей 93
4.4 Формирование исходной заготовки 94
4.5 Назначение режимов резания 97
4.6 Нормирование технологического процесса 98
5 ОРГАНИЗАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ 100
5.1 Введение 100
5.2 Определение общей трудоемкости работы разработчиков 100
5.3 Оценка единовременных вложений 100
5.4 Расчет себестоимости нового изделия 102
5.5 Экономическая оценка. Расчет эффективности новой конструкции в
сфере ее эксплуатации 106
6 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 110
6.1 Введение 110
6.2 Безопасность труда 110
6.2.1 Характеристика рабочего места 110
6.2.2 Микроклимат 111
6.2.3 Производственное освещение 112
6.2.4 Защита от шума и вибрации 114
6.2.5 Электробезопасность 115
6.3 Чрезвычайные ситуации (ЧС) 116
6.4 Природопользование и охрана окружающей среды 119
6.4.1 Влияние стационарных объектов на атмосферный воздух 119
6.4.2 Влияние передвижных объектов на атмосферный воздух 122
6.4.3 Размещение отходов производства и потребления 123
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 126
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 128
ПРИЛОЖЕНИЯ - отсутствуют
ВВЕДЕНИЕ 9
1 ОБОСНОВАНИЕ ТЕМЫ ВЫПУСКНОЙ КВАЛИФИКАЦИОННОЙ
РАБОТЫ 10
1.1 Обзор конструкции трансмиссии автомобиля ВАЗ-21214 11
1.1.1 Коробка передач 11
1.1.2 Раздаточная коробка 13
1.1.3 Передний мост 15
1.1.4 Задний мост 16
1.2 Способы улучшения тяговых показателей 17
1.2.1 Применение дифференциалов повышенного трения 17
1.2.2 Изменение передаточных чисел трансмиссии 18
2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ 21
2.1 Краткая техническая характеристика автомобиля ВАЗ-21214 21
2.2 Тяговый расчет проектируемого АТС 22
2.2.1 Расчет потребной мощности двигателя 22
2.2.2 Расчет и построение внешней скоростной характеристики 25
2.2.3 Определение передаточных чисел элементов трансмиссии 26
2.2.4 Расчет и построение тяговой характеристики АТС 27
2.2.5 Построение динамической характеристики АТС 28
2.2.6 Построение характеристики разгона 30
2.2.7 Построение экономической характеристики 33
2.2.8 Построение характеристик торможения 34
2.2.9 Расчет и построение тяговой характеристики базового АТС 36
2.2.11 Построение экономической характеристики базового АТС 38
2.2.12 Проходимость автомобиля 39
3 РАСЧЕТНО-КОНСТРУКТОРСКИЙ РАЗДЕЛ 42
3.1 Расчет зубчатых зацеплений для переднего колесного редуктора 42
3.2 Расчет зубчатых зацеплений для заднего колесного редуктора 53
3.3 Расчет ведущего вала переднего колесного редуктора 54
3.4 Расчет ведомого вала переднего колесного редуктора 60
3.5 Расчет ведущего вала заднего колесного редуктора 67
3.6 Расчет ведомого вала заднего колесного редуктора 73
3.7 Расчет подшипников ведущего вала переднего колесного редуктора 74
3.8 Расчет подшипников ведомого вала переднего колесного редуктора 79
3.9 Расчет подшипников ведущего вала заднего колесного редуктора 83
3.10 Расчет подшипников ведомого вала заднего колесного редуктора 85
3.11 Расчет шлицевых соединений 87
3.12 Расчет резьбовых соединений 88
3.13 Расчет корпуса редуктора 90
3.14 Смазка редуктора 91
4 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ 92
4.1 Определение типа производства 92
4.2 Анализ исходных данных для проектирования и выбор концепции
обработки 92
4.3 Нумерация обрабатываемых поверхностей 93
4.4 Формирование исходной заготовки 94
4.5 Назначение режимов резания 97
4.6 Нормирование технологического процесса 98
5 ОРГАНИЗАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ 100
5.1 Введение 100
5.2 Определение общей трудоемкости работы разработчиков 100
5.3 Оценка единовременных вложений 100
5.4 Расчет себестоимости нового изделия 102
5.5 Экономическая оценка. Расчет эффективности новой конструкции в
сфере ее эксплуатации 106
6 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 110
6.1 Введение 110
6.2 Безопасность труда 110
6.2.1 Характеристика рабочего места 110
6.2.2 Микроклимат 111
6.2.3 Производственное освещение 112
6.2.4 Защита от шума и вибрации 114
6.2.5 Электробезопасность 115
6.3 Чрезвычайные ситуации (ЧС) 116
6.4 Природопользование и охрана окружающей среды 119
6.4.1 Влияние стационарных объектов на атмосферный воздух 119
6.4.2 Влияние передвижных объектов на атмосферный воздух 122
6.4.3 Размещение отходов производства и потребления 123
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 126
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 128
ПРИЛОЖЕНИЯ - отсутствуют
Автомобиль ВАЗ-21214 - легковой автомобиль повышенной проходимости (внедорожник) малого класса, за всё время своего существования показывал себя, как надежный, простой в обслуживании автомобиль. Модель обрела большую популярность, как в нашей стране, так и в мире за ее сравнительно невысокую цену и хорошие внедорожные качества. Но не всегда, эти качества, в должной мере, реализуются в сложных дорожных в условиях. Заводом изготовителем предложены варианты исполнения Нив с улучшенными внедорожными свойствами. Их список, к сожалению, не велик. Поэтому владельцы, зачастую, самостоятельно пытаются искать пути решения проблемы недостаточной, для сложных условий, проходимости.
Задачей выпускной квалификационной работы является усовершенствование трансмиссии автомобиля ВАЗ-21214 с конструктивной разработкой колесных редукторов. В работе разработаны колесные редукторы для переднего и заднего мостов. Данный проект содержит обоснование установки колесных редукторов, расчеты параметров редуктора, разработку технологического процесса изготовления детали - корпус редуктора, расчеты экономической эффективности, а также рассмотрены меры по обеспечению безопасности для человека и окружающей среды.
В облике, близком к серийному, ВАЗ-2121 появился в 1972 году. Над дизайном новой машины работал художник Валерий Семушкин. Автомобиль, по замыслу дизайнера, должен был устроить жителей и города, и села. В нем одинаково комфортно должны были себя чувствовать как колхозник, везущий свою продукцию на городской рынок, так и рабочий, решивший выехать за грибами в лес. А так как по техзаданию автомобиль должен был иметь относительно небольшой багажник, запасное колесо, ради экономии места, расположили в моторном отсеке. Тогда размещать запасное колесо на выносном кронштейне за задней дверью считалось не эстетичным. В 1973 году ВАЗ-2Э2121, который выглядел уже почти как известная всем «Нива», был отправлен в испытательный пробег по Средней Азии, после которого обзавелся очистителем фар и задним дворником. На панели приборов появился ахометр, который позволял водителю следить за оборотами при движении на понижающем ряде трансмиссии. В 1974 году автомобиль был выставлен на государственные испытания и в том же году получил свое собственное имя «Нива», которое было запатентовано. Интересно, что на тот момент ГОСТа на испытания такого типа автомобилей не было. Ведь стандартная схема испытаний внедорожников для «Нивы» была слишком сурова, а легковая наоборот... В итоге решили объединить обе программы с учетом универсальности автомобиля. По результатам испытаний автомобиль получил рекомендации к серийному производству и поставке на экспорт. Правда, прежде чем встать на конвейер, машина получила еще некоторые доработки.
Задачей выпускной квалификационной работы является усовершенствование трансмиссии автомобиля ВАЗ-21214 с конструктивной разработкой колесных редукторов. В работе разработаны колесные редукторы для переднего и заднего мостов. Данный проект содержит обоснование установки колесных редукторов, расчеты параметров редуктора, разработку технологического процесса изготовления детали - корпус редуктора, расчеты экономической эффективности, а также рассмотрены меры по обеспечению безопасности для человека и окружающей среды.
В облике, близком к серийному, ВАЗ-2121 появился в 1972 году. Над дизайном новой машины работал художник Валерий Семушкин. Автомобиль, по замыслу дизайнера, должен был устроить жителей и города, и села. В нем одинаково комфортно должны были себя чувствовать как колхозник, везущий свою продукцию на городской рынок, так и рабочий, решивший выехать за грибами в лес. А так как по техзаданию автомобиль должен был иметь относительно небольшой багажник, запасное колесо, ради экономии места, расположили в моторном отсеке. Тогда размещать запасное колесо на выносном кронштейне за задней дверью считалось не эстетичным. В 1973 году ВАЗ-2Э2121, который выглядел уже почти как известная всем «Нива», был отправлен в испытательный пробег по Средней Азии, после которого обзавелся очистителем фар и задним дворником. На панели приборов появился ахометр, который позволял водителю следить за оборотами при движении на понижающем ряде трансмиссии. В 1974 году автомобиль был выставлен на государственные испытания и в том же году получил свое собственное имя «Нива», которое было запатентовано. Интересно, что на тот момент ГОСТа на испытания такого типа автомобилей не было. Ведь стандартная схема испытаний внедорожников для «Нивы» была слишком сурова, а легковая наоборот... В итоге решили объединить обе программы с учетом универсальности автомобиля. По результатам испытаний автомобиль получил рекомендации к серийному производству и поставке на экспорт. Правда, прежде чем встать на конвейер, машина получила еще некоторые доработки.
В настоящей выпускной квалификационной работе было рассмотрено
повышение эксплуатационных свойств ВАЗ-21214 путем применения колесных
редукторов.
Существует несколько вариантов усовершенствования трансмиссии
автомобиля ВАЗ-21214. Для улучшения внедорожных свойств автомобиля,
необходимо увеличить касательную силу тяги на колесах, для этого необходимо
увеличить общее передаточное число трансмиссии.
Изучив преимущества и недостатки различных способов изменения
передаточного числа, был выбран наиболее выгодный по соотношению стоимости
усовершенствования и его эффективности способ, а именно, установка на
автомобиль ВАЗ -21214 колесных редукторов. Установка колесных редукторов, в
зависимости от их типов, позволяет увеличить передаточное отношение
трансмиссии больше, чем при всех других методах. При установке колесных
редукторов увеличивается дорожный просвет автомобиля и становится шире его
колея, что способствует улучшению внедорожных качеств автомобиля.
Применение редукторов с внутренним зацеплением шестерен, по типу
редукторов УАЗ-3151, является самым удачным решением для применения на
проектируемом автомобиле ввиду простоты их конструкции, невысокой массы и
высокой надежности.
Произведен обзор конструкции трансмиссии ВАЗ-21214, изучены узлы и
агрегаты, их назначение и принцип работы.
Выбрана размерность шин 235/75 R16. Передаточное отношение штатной
трансмиссии на 1 передаче, со включенной понижающей передачей РКПП –
30,56. Для улучшения тяговых свойств, принимаем передаточное отношение
бортовых редукторов 1,5.
Наибольшее применение в редукторах находят стальные зубчатые колеса. Для
изготовления зубчатых колес выбираем сталь марки 15ХГН2ТА, способ
термообработки – цементация.
Проведены расчеты шлицевых и резьбовых соединений редукторов. Для
соединения корпуса переднего колесного редуктора и поворотного кулака, а так
же соединение корпуса заднего колесного редуктора и корпуса заднего моста
принимаем болт М12х1,5.
Рассчитаны характеристики корпуса редукторов и подобрана смазка.
Принимаем, что толщина корпуса редуктора 14мм. Расстояние между внутренней
поверхностью стенки корпуса и торцом ступицы колеса принимаем 7,5мм.
Принимаем, что корпус редуктора соединяется болтами М8х1,25 класса
прочности 6.6. Для смазки колесных редукторов применяем масло 80-W90 GL5,
глубина погружения колеса в масло составляет 28,5мм, объем масла для одного
редуктора 0,24л. Выполнен расчет подшипников ведущих и ведомых валов и расчет корпуса
редуктора. Выбираем два шариковых радиальноупорных подшипника,
установленных «врастяжку», марки 66313К.
Технология изготовления деталей в значительной степени зависит от типа
производства. Масса детали вычислена с помощью построения 3D модели детали
и равна: М = 22 кг. Годовая программа выпуска равна 2000 шт. С учетом годовой
программы и массы детали определен тип производства – среднесерийное.
При среднесерийном производстве желательно получение формы заготовки,
максимально приближенной к форме детали. Так же необходимо учитывать не
только эксплуатационные условия работы детали, ее размеры и форму, но и
экономичность производства.
Учитывая эти факторы, выбран метод получения заготовок в виде литья в
кокиль.
Заготовка располагается в двух половинах кокиля, а плоскость разъема
проходит через плоскость перпендикулярную оси заготовки.
Отливка – сталь 25Л, среднесерийное производство, наибольший габаритный
размер отливки – 359 мм, толщина стенки 14 мм, высота отливки 160 мм,
сложность отливки – низкая.
Определены степени точности, припуски на обрабатываемые поверхности,
уклоны и назначены режимы резания и проведено нормирование технологических
процессов.
Единовременные затраты составили 99450 руб, срок окупаемости 1,5 года. В
проектируемом автомобиле эксплуатационные затраты составили 15,078 руб на 1
км., в базовом эксплуатационные затраты составили 12, 059 рублей на 1 км пути.
Внедрение в конструкцию автомобиля ВАЗ-21214 «Нива» колесных редукторов
повлечет за собой годовое удорожание его эксплуатации, но улучшит
эксплуатационные свойства автомобиля в условиях бездорожья. По сравнению с
автомобилем УАЗ Хантер, эксплуатация проектируемого автомобиля дешевле,
что делает его более интересным для покупателя.
Проведен анализ безопасности труда. Выполнен расчет освещения в
сборочном цехе. Расчет показал, что с внедрением новых осветительных
приборов показатели освещенности соответствуют нормативным значениям.
Дополнительные усовершенствования не требуются. Защита от шума и вибраций
достаточная, для производства данного типа. Условия труда – допустимые, класс 2.
Микроклимат сборочного цеха удовлетворяет условиям нормативных документов.
Условия труда – допустимые, класс 2. Дополнительных мер по улучшения пожарной
и электрической безопасности не требуется.
Рассмотрены возможные чрезвычайные ситуации. Проанализированы вопросы
природопользования и охраны окружающей среды. Приведенные, в разделе,
мероприятия по восстановлению окружающей среды и дальнейшей эксплуатации
объекта соответствуют требованиям экологической безопасности.
повышение эксплуатационных свойств ВАЗ-21214 путем применения колесных
редукторов.
Существует несколько вариантов усовершенствования трансмиссии
автомобиля ВАЗ-21214. Для улучшения внедорожных свойств автомобиля,
необходимо увеличить касательную силу тяги на колесах, для этого необходимо
увеличить общее передаточное число трансмиссии.
Изучив преимущества и недостатки различных способов изменения
передаточного числа, был выбран наиболее выгодный по соотношению стоимости
усовершенствования и его эффективности способ, а именно, установка на
автомобиль ВАЗ -21214 колесных редукторов. Установка колесных редукторов, в
зависимости от их типов, позволяет увеличить передаточное отношение
трансмиссии больше, чем при всех других методах. При установке колесных
редукторов увеличивается дорожный просвет автомобиля и становится шире его
колея, что способствует улучшению внедорожных качеств автомобиля.
Применение редукторов с внутренним зацеплением шестерен, по типу
редукторов УАЗ-3151, является самым удачным решением для применения на
проектируемом автомобиле ввиду простоты их конструкции, невысокой массы и
высокой надежности.
Произведен обзор конструкции трансмиссии ВАЗ-21214, изучены узлы и
агрегаты, их назначение и принцип работы.
Выбрана размерность шин 235/75 R16. Передаточное отношение штатной
трансмиссии на 1 передаче, со включенной понижающей передачей РКПП –
30,56. Для улучшения тяговых свойств, принимаем передаточное отношение
бортовых редукторов 1,5.
Наибольшее применение в редукторах находят стальные зубчатые колеса. Для
изготовления зубчатых колес выбираем сталь марки 15ХГН2ТА, способ
термообработки – цементация.
Проведены расчеты шлицевых и резьбовых соединений редукторов. Для
соединения корпуса переднего колесного редуктора и поворотного кулака, а так
же соединение корпуса заднего колесного редуктора и корпуса заднего моста
принимаем болт М12х1,5.
Рассчитаны характеристики корпуса редукторов и подобрана смазка.
Принимаем, что толщина корпуса редуктора 14мм. Расстояние между внутренней
поверхностью стенки корпуса и торцом ступицы колеса принимаем 7,5мм.
Принимаем, что корпус редуктора соединяется болтами М8х1,25 класса
прочности 6.6. Для смазки колесных редукторов применяем масло 80-W90 GL5,
глубина погружения колеса в масло составляет 28,5мм, объем масла для одного
редуктора 0,24л. Выполнен расчет подшипников ведущих и ведомых валов и расчет корпуса
редуктора. Выбираем два шариковых радиальноупорных подшипника,
установленных «врастяжку», марки 66313К.
Технология изготовления деталей в значительной степени зависит от типа
производства. Масса детали вычислена с помощью построения 3D модели детали
и равна: М = 22 кг. Годовая программа выпуска равна 2000 шт. С учетом годовой
программы и массы детали определен тип производства – среднесерийное.
При среднесерийном производстве желательно получение формы заготовки,
максимально приближенной к форме детали. Так же необходимо учитывать не
только эксплуатационные условия работы детали, ее размеры и форму, но и
экономичность производства.
Учитывая эти факторы, выбран метод получения заготовок в виде литья в
кокиль.
Заготовка располагается в двух половинах кокиля, а плоскость разъема
проходит через плоскость перпендикулярную оси заготовки.
Отливка – сталь 25Л, среднесерийное производство, наибольший габаритный
размер отливки – 359 мм, толщина стенки 14 мм, высота отливки 160 мм,
сложность отливки – низкая.
Определены степени точности, припуски на обрабатываемые поверхности,
уклоны и назначены режимы резания и проведено нормирование технологических
процессов.
Единовременные затраты составили 99450 руб, срок окупаемости 1,5 года. В
проектируемом автомобиле эксплуатационные затраты составили 15,078 руб на 1
км., в базовом эксплуатационные затраты составили 12, 059 рублей на 1 км пути.
Внедрение в конструкцию автомобиля ВАЗ-21214 «Нива» колесных редукторов
повлечет за собой годовое удорожание его эксплуатации, но улучшит
эксплуатационные свойства автомобиля в условиях бездорожья. По сравнению с
автомобилем УАЗ Хантер, эксплуатация проектируемого автомобиля дешевле,
что делает его более интересным для покупателя.
Проведен анализ безопасности труда. Выполнен расчет освещения в
сборочном цехе. Расчет показал, что с внедрением новых осветительных
приборов показатели освещенности соответствуют нормативным значениям.
Дополнительные усовершенствования не требуются. Защита от шума и вибраций
достаточная, для производства данного типа. Условия труда – допустимые, класс 2.
Микроклимат сборочного цеха удовлетворяет условиям нормативных документов.
Условия труда – допустимые, класс 2. Дополнительных мер по улучшения пожарной
и электрической безопасности не требуется.
Рассмотрены возможные чрезвычайные ситуации. Проанализированы вопросы
природопользования и охраны окружающей среды. Приведенные, в разделе,
мероприятия по восстановлению окружающей среды и дальнейшей эксплуатации
объекта соответствуют требованиям экологической безопасности.
