Легковой автомобиль повышенной проходимости с конструктивной разработкой трансмиссии для геологоразведочных целей на базе Нива-Шевроле

Состав чертежей

1. Чертеж трансмиссии автомобиля Шевроле-Нива (формат 2хА1)
2. Общий вид трансмиссии автомобиля-прототипа (формат А1)
3. Чертеж сборочный коробки передач (формат А1)
4. Чертеж коробки в разрезе (формат 2хА1)
5. Рабочий чертеж первичного вала (формат А1)
6. Чертеж коробки передач прототипа в сборе (формат А1)
7. Схема сборки полого вала (формат А1)
8. Деталь крышка (формат А4)
9. Плакат кинематической схемы (формат А1)

Описание

Выпускная квалификационная работа заключается в создании легкового автомобиля повышенной проходимости на базе автомобиля
Нива-Шевроле с конструктивной разработкой трансмиссии для геологоразведочных целей. В ходе работы разработана коробка передач, проработаны элементы переднего и заднего редуктора.

В ходе выпускной квалификационной работе была разработана новая конструкция коробки передач автомобиля. Главные элементы разработки в ней составили: конструкция выходного (полого) вала и вмонтированного в коробку передач дифференциала.
Произведен расчет коробки передач: посчитано усилие в зубчатых зацеплениях, определены контактные напряжения и напряженность зубьев при изгибе, выявлен пробег автомобиля до появления прогрессирующего выкрашивания поверхности зуба и пробег автомобиля до усталостной поломки зуба.
Посчитаны элементы коробки передач: валы, подшипники.

В графической части выполнены сборочные чертежи коробки передач в сборе, и самой коробки, а также монтажный чертеж установки трансмиссии на автомобиль. Графическая часть также включает технологический процесс изготовления детали коробки передач: крышка подшипника.
Кроме конструкторских и технологических расчетов проведена оценка энергоэффективности автомобиля и его экологических показателей, предложены мероприятия по повышению энергосбережения, а также произведен расчет себестоимости проектируемой коробки передач и сравнение ее с коробкой-прототипом.
В разделе 1 проведен анализ существующих конструкций трансмиссии автомобиля, выявлены достоинства и недостатки каждого типа, приведена таблица выбранных элементов трансмиссии.

В разделе 2 проведен конструкторский расчет коробки передачи.
В разделах 3, 4 дана оценка энергосбережению новой конструкции, произведен расчет платы за выбросы вредных веществ в атмосферу, также произведен расчет количества выбросов вредных веществ в атмосферу проектируемым автомобилем.
В разделе 5 описано экономическое обоснование проекта. Рассчитана себестоимость новой конструкции и произведена оценка по снижению себестоимости автомобиля в целом.

В разделе 6 представлена разработка технологического процесса изготовления одного из элементов конструкции коробки передач: крышка подшипника.
В разделе 7 описано безопасность жизни деятельности был произведен расчет освещения и шума на рабочем месте.
В заключении сделаны выводы по проделанной работе.

Целью выпускной квалификационной работы является повышение характеристик проходимости автомобиля, взятая за прототип, в условиях бездорожья и плохого дорожного покрытия. Это возможно за счет:
1. Перераспределения массы автомобиля по осям.
Был вес на переднюю ось прототипа 950кг- на заднюю ось 810кг.
Стал на проэктируемом автомобиле вес на переднюю ось 890кг- на задюю 860кг.
2. Увеличение дорожного просвета. Было 20 см. стало 30см.
3. Распределения крутящего момента на колеса в различных дорожных условиях.
Для достижения цели  была поставлена задача разработать новую конструкцию двухвальной коробки передач, взамен раздаточной коробки за счёт оптимизации передаточных чисел трансмиссии, а также было принято перенести ее к задней оси автомобиля.
На листе 1 показан Главный вид Автомобиля прототипа Нивы-шевроле с конструкцией раздаточной коробки передач. На листе 2 показан автомобиль с проэктируемой коробкой передач и местами монтажа.
Она крепится к заднему подрамнику.( на разрезах чётко паказано).
На листе 3 показана конструкция новой двухвальной коробки передач.
В которой: крутящий момент от двигателя передается на входной вал, далее на полый вал и на корпус дифференциала, вмонтированного в коробку передач. От корпуса дифференциала крутящий момент передается через сателлиты на шестерни валов, ведущих на переднюю и заднюю ось. Хочу заметить что сборка коробки передач, очень проста в конструкции и напоминает классический редуктор, т.е. корпус состоит из 2 картеров, соединяющиеся между собой болтами. Такая конструкция позволяет производить сборку с малым количеством сборочных единиц , в отличие от коробки передач прототипа.
На листе 5-6 изображена деталировка первичного и полого вала коробки передач.
В выпускной квалификационной работе произведен анализ существующих конструкций и обоснован выбор конструкции трансмисси. Так же были определены расчетные напряжения в зубчатом зацеплении, посчитан пробег до прогрессирующего выкрашивания зубьев и до усталостной поломки зуба. Были рассчитаны элементы коробки передач: валы, подшипники, шлицевые соединения.
Кроме конструкторского расчета были найдены пути повышения показателей энергоэффективности автомобиля, сделан расчет количества выбросов вредных веществ, Разработан технологический процесс изготовления крышки подшипника.
В заключении была рассчитана себестоимость новой конструкции. Как видно на плакате. Исходя из полученного результата себестоимость проектируемого узла повышается примерно на 11438 руб. Но за счет отказа от раздаточной коробки со средней стоимостью 23000 руб, себестоимость автомобиля уменьшается на 3% что составит сумму 11562 руб. При плановом выпуске 1000 автомобилей в первый год прибыль предприятия может составить: 11 562000 руб.

выдержка из дипломной работы:

Трансмиссия:
Колесная формула: 4*4
Конструкция коробки передач: Механическая;
Размер колес: 35/12 r16 (американская система).
Общие сведения:
Количество дверей 5
Мест 5
Габаритные размеры, мм:
длина 4048
ширина 2120
высота 1700
Масса снаряженная, кг 1250
Грузоподъёмность, кг 500
Распределение полной массы авто, кг:
- на переднюю ось 890
- на заднюю 860

Колея передних колес 1450
Колея задних колес 1440
Емкость топливного бака, л 58

В настоящем разделе выпускной квалификационной работе рассматривается проблема снижения энергопотребления проектируемым автомобилем в процессе его эксплуатации. Автомобиль предполагается использовать для езды по бездорожью (80% времени эксплуатации, остальное время – 20% – по асфальто-бетонному покрытию).

В работе представлены анализ и предложения по следующим пунктам:

1. актуальность ситуации и её нынешнее положение;
2. мероприятия по энергосбережению;

По приросту потребления энергии транспортная отрасль в России занимает второе место после промышленности. Внедрение мероприятий по повышению энергоэффективности в данном секторе позволит экономить значительные объемы энергии.

На долю автомобильного транспорта приходится 48% всего потребления энергии на транспорте, и он имеет наибольший потенциал энергосбережения. Потребление энергоресурсов автомобильным транспортом быстро растёт вследствие динамичного роста парка личных автомобилей, вытесняющих общественный транспорт.

Проведём анализ существующего положения по характеристике автомобиля-прототипа и наметим возможный пути сокращения потребления ресурсов.

Таблица 3.1 - Характеристика исследуемого автомобиля

Мероприятия по энергосбережению

В настоящем проекте разрабатывается трансмиссия автомобиля, который серийно выпускается с новой механической коробкой передач. Благодаря разработке коробки передач с полым валом мы полностью отказались от раздаточной коробки передач, при этом не потеряв эффективности полного привода. Это приведет к значительному уменьшению расхода топлива, а также сокращению производства числа раздаточных коробок передач для данного автомобиля, что позволит сократить потребление ресурсов и обеспечит эффект энергосбережения. За счет этого уменьшается объем расходных материалов. В результате замены трехвальной коробки передач на двухвальную, увеличивается КПД трансмиссии, а следовательно уменьшается расход топлива автомобилем. В связи с отсутствием шестерен постоянного зацепления под нагрузкой и уменьшения количества зубчатых зацеплений по сравнению с прототипом увеличивается ресурс и периодичность замены масла в коробке – это также обеспечивает энергосберегающий эффект. Использование энергосберегающих шин и постоянного давления воздуха в шинах приводит к снижению расхода топлива автомобилем. Отказ от раздаточной коробки и равномерное распределение массы по осям также снижает расход топлива. Конструирование более совершенного двигателя, а именно получение наилучшей характеристики удельного расхода топлива в условиях эксплуатации автомобиля может коренным образом повлиять на энергосбережение автомобиля. Итак, можно выделить ряд технологий и методов, способных привести к снижению расхода топлива для данного  проектируемого автомобиля:

• Усовершенствование коробки передач.
• Отсутствие раздаточной коробки передач.
• Использование энергосберегающих шин и постоянного давления воздуха в них.
• Конструирование более совершенного двигателя.
• Снижение массы автомобиля и равномерное распределение массы по осям.
• Использование топлива от проверенного и постоянного поставщика, обеспечивающего стабильный характеристики топлива.

Расход бензина с более высоким октановым числом меньше, чем при низкооктановом, даже с учётом того, что первый несколько дороже. При езде по бездорожью это особенно актуально для проектируемого автомобиля, поскольку большинство заправочных станций находится  в удаленных населённых пунктах, и иногда приходится заправлять автомобиль там, где есть топливо.

• Своевременное проведение технического обслуживания агрегата и автомобиля в целом.

Замена расходных материалов (масла и других жидкостей) приводит к уменьшению суммарного износа деталей, непосредственно участвующих в передаче мощности через трансмиссию.

Оценка эффективности мер по энергосбережению

Предполагая осуществление некоторых вышеуказанных мер по снижению топливопотребления автомобилем, оценим эффективность их использования. Исходными данными будут являться показатели, значения которых приняты по данным о типичных значениях соответствующих показателей аналогичных машиностроительных предприятий, участвующих в организации автомобилестроения и испытаниях своей продукции.

• Энергоэффективность изменения конструкции коробки передач с трехвальной на двухвальную.

По выполненным расчетам:

1. КПД коробки передач автомобиля прототипа: 0,95
2. КПД коробки передач проектированного автомобиля: 0,96
3.  Увеличение КПД коробки передач проектированного автомобиля приведёт к уменьшению расхода топлива в среднем на 1,04%.

Согласно РД Р3112194-0366-03 «Нормы расхода топлив и смазочных материалов на автомобильном транспорте» (с изменениями на 2 апреля 2004 года) значение нормы  для автомобиля ВАЗ-212300 «Шевроле-Нива» (ВАЗ-2123-4L-1,69-80-5M) составляет 10,5 л/100 км (при снаряженной массе). Тогда абсолютная энергоэффективность потребления топлива , л/100 км, будет составлять:

• Энергоэффективность от отсутствия раздаточной коробки передач:

КПД трансмиссии автомобиля прототипа: 0,79

КПД трансмиссии проектированного автомобиля: 0,86

Отсутствие раздаточной коробки передач проектированного автомобиля приводит к уменьшению расхода топлива в среднем на 8,13%.

• Энергоэффективность от применения эксплуатационных материалов с высокими свойствами.

 Опираясь на данные исследования Центра АТ-МАИ, применение низковязкостных смазывающих масел и высокооктанового бензина позволит снизить расход топлива автомобиля на 4%. Энергоэффективность , л/100 км, в этом случае будет равна:

Относительный эффект  в относительной форме определим как отношение разности расходов топлива до и после применения мероприятий к значению расхода топлива до применения мероприятий....

Вывод

Экономия топлива, равная 11,8%, за счёт изменения конструкции проектируемого узла и применения совершенных эксплуатационных материалов, – может дать достаточно ощутимый эффект. В натуральном и денежном выражении это выглядит так:

К примеру, среднегодовой пробег автомобиля составит 10000 км. Затраты топлива С₁, л, на автомобиле, серийно выпускающемся, будут равны:

Затраты топлива С₂, л, на автомобиле, выпускающемся с проектируемым узлом, будут равны:

Топливная выгода равна в год: .

При ориентировочной стоимости топлива 30,53 руб./л это составит:

В итоге можно сказать, что данные мероприятия – шаг к уменьшению потребления энергоресурсов данным автомобилем. При серийном производстве, это приведет к более значительному энергосберегающему эффекту. Чтобы достичь еще более существенного результата  в масштабах отрасли, необходимо конструирование новых двигателей и моделей, использующих возобновляемые энергетические ресурсы.

Технологическая схема изготовления детали «Крышка»

В ходе выпускной квалификационной работе была разработана новая конструкция коробки передач автомобиля. Главные элементы разработки в ней составили: конструкция выходного (полого) вала и вмонтированного в коробку передач дифференциала.
Произведен расчет коробки передач: посчитано усилие в зубчатых зацеплениях, определены контактные напряжения и напряженность зубьев при изгибе, выявлен пробег автомобиля до появления прогрессирующего выкрашивания поверхности зуба и пробег автомобиля до усталостной поломки зуба.
Посчитаны элементы коробки передач: валы, подшипники.
В графической части выполнены сборочные чертежи коробки передач в сборе, и самой коробки, а также монтажный чертеж установки трансмиссии на автомобиль. Графическая часть также включает технологический процесс изготовления детали коробки передач: крышка подшипника.
Кроме конструкторских и технологических расчетов проведена оценка энергоэффективности автомобиля и его экологических показателей, предложены мероприятия по повышению энергосбережения, а также произведен расчет себестоимости проектируемой коробки передач и сравнение ее с коробкой-прототипом.