ДП 23.05.01. 06. 000 ПЗ
Студент группы
9ТТС – 11
Кривошеев Николай Григорьевич
фамилия, имя, отчество
Руководитель проекта
к.т.н., доцент
Г.В. Медведев
должность, ученое звание
Консультанты:
и. о. фамилия
Конструкторская часть
к.т.н., доцент
Г.В. Медведев
Технологическая часть
должность, ученое звание
д.т.н., профессор
подпись
А.А. Ситников
Экономическая часть
должность, ученое звание
к.т.н., доцент
подпись
О. Б. Дронова
Охрана труда
должность, ученое звание
подпись
и. о. фамилия
и окружающей среды
д.т.н., профессор
А.А. Мельберт
раздел проекта должность, ученое звание подпись и. о. фамилия
часть к.т.н., доцент А.В. Горбачев
раздел проекта
должность, ученое звание
подпись
и. о. фамилия
Нормоконтроль
к.т.н., доцент
Г.В. Медведев
раздел проекта должность, ученое звание подпись и .о. фамилия
Дипломный проект выполнен на тему "Грузовой автомобиль грузоподьемностью 15 кН с разработкой карданной передачи". В качестве модернизируемого автомобиля была выбрана марка ГАЗ – 33021 «Газель».
В дипломном проекте произведен расчет тягово-динамических характеристик автомобиля, проверочный прочностной расчет карданной передачи автомобиля, выполнен расчет на прочность шлицованной вилки карданной передачи методом конечных элементов и разработана твердотельная модель данной детали, также представлен обзор существующих конструкций карданных передач и дано обоснование используемой карданной передачи.
Определены и рассчитаны основные параметры модернизируемого узла, рассмотрена работа, особенности эксплуатации и технического обслуживания. Решена размерная, произведен анализ технологичности конструкции, составлена схема сборки карданной передачи.
Дано обоснование выбора с экономической точки зрения и рассчитана экономическая эффективность модернизации автомобиля. Также произведена оценка воздействия двигателя автомобиля на окружающую среду, проанализированы опасные и вредные факторы, которые будут действовать на водителя и пассажиров, а также требования безопасности, которые предъявляються к автомобилю и проектируемому узлу.
Дипломный проект состоит из графического материала в количестве 8 листов различных форматов, пояснительной записки из страниц машинописного текста, рисунков, таблиц.
Изм. Лист № докум. Подпись Дата
ДП 23.05.01.06.000 ПЗ
Разраб. Кривошеев Н.Г Провер. Медведев Г.В
Грузовой автомобиль грузоподьемностью 15 кН с разработкой карданной передачи
Н. Контр. Медведев Г.В. Утверд. Коростелев С.
АлтГТУ, ФЭАТ, 9ТТС-11
Конструкторская часть 8
Анализ конструкции 8
Обзор конструкций карданных передач 8
Передача с шарнирами неравных угловых скоростей 14
Карданная передача с универсальным шарниром 17
Карданная передача с полукарданным шарниром 18
Шарнир равных угловых скоростей шарикового типа 19
Шарниры равных угловых скоростей шипового типа 26
Шарниры равных угловых скоростей сдвоенного типа 28
Шарнир равных угловых скоростей кулачкового типа 29
Материалы основных деталей карданной передачи 31
Обоснование выбора конструкции на основе обзора 31
Тягово – динамический расчет автомобиля 33
Исходные данные 34
Расчёт и построение внешней скоростной характеристики 35
Расчет и построение тяговой характеристики автомобиля 37
Расчет и построение динамичной характеристики 39
Расчет и построение графиков ускорения автомобиля 40
Определение времени разгона автомобиля 41
Определение пути разгона автомобиля 42
Расчет и построение графика пути торможения 43
Анализ тягово-динамических и тормозных качеств 44
Сравнительная характеристика различных автомобилей 45
Результаты расчета на ЭВМ 46
Графики тягово – динамических характеристик автомобиля 50
Проверочный расчет карданной передачи автомобиля 53
Нагрузочные режимы 54
Определение напряжения кручения и угла закручивания 54
Определение осевой силы 56
Расчет крестовины карданного шарнира 57
Расчет вилки карданного шарнира 59
Определение усилия, действующего на подшипник 61
Расчет критического числа оборотов карданного вала 62
Анализ технологичности конструкции 68
Маршрутная схема сборки карданной передачи 68
Схема сборки карданной передачи 68
Расчет размерной цепи 70
Научно исследовательская часть
Расчет напряженно-деформированного состояния 71
Понятие напряженно- деформированного состояния 72
Методы расчета напряженно- деформированного состояния
Метод конечных элементов 74
Основное соотношение линейной теории упругости 77
Дифференциальные уравнения равновесия 77
Компоненты перемещений и деформаций 78
Условия совместимости и деформации 79
Обобщенный закон Гука для изотропного тела 80
Обоснование выбора детали для расчета на прочность 81
Анализ режимов нагружения и характеристик материала детали 81
Твердотельная модель 82
Расчетная схема 82
Результаты расчета детали и их анализ 84
3.7 Вывод по главе 89
Актуальность модернизации выпускаемой продукции для повышения ее качества и конкурентоспособности 90
Описание продукции и краткое содержание ее модернизации 91
Описание предприятия 94
Технико-экономическое обоснование темы дипломного проекта 98
Расчет экономической эффективности нового автомобиля 99
Расчет эксплуатационных затрат нового автомобиля 102
Расчет приведенных затрат, вложений и экономического эффекта103
Риски и гарантии 104
Охрана труда и окружающей среды
Обеспечение безопасных условий труда 105
Обеспечение требований безопасности автомобиля и конструкции карданной передачи 107
Влияние транспорта на человека и окружающую среду 109
Вывод по разделу 113
Список используемых источников 115
Приложение А Приложение Б Приложение 1
На сегодняшний день автомобильный транспорт в жизни человека является практически его неотъемлемой частью. Благодаря автомобилю у людей появляется большое количество возможностей и перспектив. Одни используют автомобиль для личных целей и нужд, другие для выполнения своих обязанностей в рабочем процессе.
Для того чтобы процесс эксплуатации автомобиля был безопасен, приятен, легок и не приносил существенных проблем необходимо чтобы транспортное средство, его узлы и агрегаты проектировались и изготавливались в соответствии со всеми необходимыми требованиями и удовлетворяли запросам потребителя.
В данном дипломном проекте рассматривается автомобиль
«ГАЗ–33021», грузоподъёмностью 15 кН, а именно, повышение надежности и долговечности карданной передачи автомобиля на передаваемом крутящем моменте, который увеличен в 1.9 раза.
Крутящий момент может быть увеличен за счет установки иной коробки передач, имеющей более высокие передаточные числа или установки нового двигателя с более высокими характеристиками. Потребность в более мощном двигателе может быть вызвана эксплуатацией автомобиля с повышенной нагрузкой или желанием сделать характеристики разгона автомобиля лучше. На новых режимах эксплуатации, при существенном изменении характеристики двигателей, требуется проконтролировать работоспособность карданной передачи, поскольку по параметрам карданная передача может быть не способной передавать увеличенный крутящий момент. В таком случае понадобится изменение в самой конструкцию.
Повышение надежности и долговечности карданной передачи будет происходить за счет замены на узле «вилка шлицованная – крестовина – задний карданный вал» базовой детали « шайба крепления шлицованной вилки карданного вала» на новую, спроектированную «шайба крепления шлицованной вилки карданного вала специальная невыпадающая» (далее шайба специальная).
Данная деталь узла используется для надежной, удобной и быстрой фиксации вилки в шлицованном соединении, для увеличения площади опоры соприкосновения при затягивании болта и для предотвращения самопроизвольного выкручивания болта при нагрузках, так называемого располовиневания карданной передачи.
В других сферах деятельности шайба специальная так же может применяться для более быстрой и удобной фиксации болтов в труднодоступных местах.
Данная разработка считается лишь продолжением исследования по повышению надежности и долговечности карданной передачи, но является актуальной и необходимой, так как приводит к уменьшению числа поломок карданной передачи, а в случае ремонта к более легкому и быстрому восстановлению узла, также повышает скорость прохождения технического обслуживания автомобиля, что приводит к сокращению затрат как с финансовой стороны, так и со стороны экономии времени.
Общее описание транспортного средства
Автомобиль бортовой. Кабина цельнометаллическая, трехместная, двухдверная. Оборудована отопителем, системой обдува ветрового стекла, системой вентиляции, термо-шумоизоляцией. Платформа металлическая с откидными боковыми и задним бортами, с дугами и тентом.
Двигатели
ГАЗ-560 (STEYR M14):
Тип — дизельный, рядный, 4-цилиндровый, с турбонаддувом и микропроцессорной системой управления подачей топлива.
Рабочий объём, л — 2,134
Степень сжатия — 20,5
Номинальная мощность при 3800 об/мин, л.с. (кВт) — 95
Максимальный крутящий момент при 2300 об/мин, кгс·м (Н·м) — 20,4
Топливо — дизельное
ЗМЗ-4025.10:
Тип — бензиновый, карбюраторный, рядный, 4-цилиндровый, 4-тактный, 8-клапанный
Рабочий объём, л — 2,445
Система зажигания — электронная бесконтактная
Степень сжатия — 6,7
Номинальная мощность при 4500 об/мин, л.с. (кВт) — 90
Максимальный крутящий момент при 2500 об/мин, кгс·м (Н·м) — 17,6
Топливо — автомобильный бензин А-76
ЗМЗ-4026.10:
Тип — бензиновый, карбюраторный, рядный, 4-цилиндровый, 4-тактный, 8-клапанный
Рабочий объём, л — 2,445
Система зажигания — электронная бесконтактная
Степень сжатия — 8,2
Номинальная мощность при 4500 об/мин, л.с. (кВт) — 100
Максимальный крутящий момент при 2500 об/мин, кгс·м (Н·м) — 18,6
Топливо — автомобильный бензин А-92
ЗМЗ-4061.10:
Тип — бензиновый, карбюраторный, рядный, 4-цилиндровый, 4-тактный, 16-клапанный
Рабочий объём, л — 2,3
Система зажигания — микропроцессорная
Степень сжатия — 8
Номинальная мощность при 4500 об/мин, л.с. (кВт) — 100
Максимальный крутящий момент при 2500 об/мин, кгс·м (Н·м) — 18,5
Топливо — автомобильный бензин А-76
ЗМЗ-4063.10:
Тип — бензиновый, карбюраторный, рядный, 4-цилиндровый, 4-тактный, 16-клапанный
Рабочий объём, л — 2,3
Система зажигания — микропроцессорная
Степень сжатия — 9,5
Номинальная мощность при 4500 об/мин, л.с. (кВт) — 110
Максимальный крутящий момент при 2500 об/мин, кгс·м (Н·м) — 19,5
Топливо — автомобильный бензин А-92
Коробка передач:
Тип — механическая, пятиступенчатая, трёхвальная, полностью синхронизированная
Передаточные числа: I — 4,05; II — 2,34; III — 1,395; IV — 1,0; V — 0,849; 3X — 3,51
Сцепление:
Тип — однодисковое, сухое, фрикционное, привод — гидравлический
Главная передача
Тип — гипоидная
Передаточное число — 5,125
Эксплуатационные показатели:
Максимальная скорость, км/ч — 115
Расход топлива при 60 км/ч, л/100 км (по ГОСТ 20306-90) — 11,5
Время разгона до 60 км/ч, с — 17(14)*
Число мест (грузоподъемность) — 3 (1500)**
Колесная формула — 4×2
Размеры:
Минимальный радиус поворота по оси следа внешнего переднего колеса, м — 5,5
Размер колеи передних / задних колес — 1700 / 1560
Шины:
Размер — 175R16C или 185R16C
Внутренние размеры грузового отсека, мм:
Длина — 3056
Ширина — 1943
Высота — 380
Масса:
Масса снаряженного автомобиля, кг — 1850
на переднюю ось — 1050
на заднюю ось — 800
Полная масса автомобиля, кг — 3500
на переднюю ось — 1200
на заднюю ось — 2300
Подвеска колёс:
Передних — зависимая, на двух продольных полуэллиптических рессорах с гидравлическими телескопическими амортизаторами.
Задних — зависимая, на двух продольных полуэллиптических рессорах с дополнительными рессорами со стабилизатором поперечной устойчивости***, с гидравлическими телескопическими амортизаторами.
Тормозные системы:
Рабочая — Двухконтурная, с гидравлическим приводом и вакуумным усилителем, передние — дисковые, задние — барабанные.
Запасная — каждый контур рабочей тормозной системы.
Стояночная — с торсовым приводом, действует на механизме задних тормозов.
Рулевое управление:
Тип — рулевой механизм типа "винт-шариковая гайка"
* В скобках приведены данные для двигателей ЗМЗ-4061.10 и ЗМЗ-4063.10.
** В микроавтобусах — число мест (при двойном/одинарном пассажирском месте в первом ряду сидений).
*** устанавливается по заказу. На автомобилях с колесной формулой 4×4 не устанавливается.
Легкий в управлении, динамичный, удобный грузовой автомобиль ГАЗ-3302 ГАЗель имеет прочную и надежную конструкцию, прост в обслуживании и вызывает интерес как у городских предприниматетелей, так и на селе, где он подчас служит универсальным транспортным средством на все случаи жизни — и для семьи, и для работы.
На грузовой платформе можно разместить груз весом до полутора тонн. Погрузка не доставит хлопот — высота пола платформы всего один метр. От непогоды и посторонних взглядов груз защищает тент.
Для управления грузовыми «ГАЗелями» достаточно квалификации водителя легкового автомобиля, на них не распространяется действие дорожных знаков, запрещающих движение обычных грузовиков.
Конструкторы «ГАЗели» постарались, чтобы водитель получал удовольствие от езды на этом автомобиле. Передние дисковые тормоза позволяют не беспокоиться о быстром и безопасном замедлении автомобиля на любой скорости. Небольшое усилие на руле и малый радиус поворота обеспечивают машинам высокую маневренность даже в плотном городском потоке.
ГАЗ-33021 «ГАЗЕЛЬ»
Российские автомобили в последние годы не так часто встречаются на дорогах нашей страны. Импортные BMW, «тойоты», «мерседесы», «феррари» и «фольксвагены» заменяют продукцию отечественного автопрома. Конечно, каждому автовладельцу хочется иметь машину надёжней, комфортней и круче. Поэтому любители быстрой и шикарной езды вкладывают деньги в западные «тачки», не совсем думая о том, что и российский производитель иногда выпускает надёжные и комфортные авто. И вот тут встаёт вопрос: «А так ли это на самом деле? Неужели в такой цивилизованной стране, как Россия, нет своих хороших автомобилей?» Конечно, есть. Надо сказать, что наши машины ничем не хуже пресловутых «японок». Стоит лишь посмотреть внимательно на производителей, изучить все детали и выбрать себе подходящий российский автомобиль.
Для обеспечения надежности и работоспособности автомобиля необходимо проводить своевременно и в должном объеме его техническое обслуживание.
Каталог продукции
Газель ГАЗ 33021-212
| Дополнительные материалы: |
Форма заказа
Легкий в управлении, динамичный, удобный грузовик ГАЗ-3302 имеет прочную и надежную конструкцию, прост в обслуживании и вызывает интерес как у городских предприниматетелей, так и на селе
На грузовой платформе можно разместить груз весом до полутора тонн. Погрузка не доставит хлопот — высота пола платформы всего один метр. От непогоды и посторонних взглядов груз защищает тент. Небольшое усилие на руле и малый радиус поворота обеспечивают машинам высокую маневренность даже в плотном городском потоке.
Для управления грузовыми Газелями достаточно квалификации водителя легкового автомобиля, на них не распространяется действие дорожных знаков, запрещающих движение обычных грузовиков.
Автомобиль ГАЗ-33021: технические характеристики, двигатель и фото
В истории отечественного автомобилестроения существовало множество народных автомобилей для коммерческого использования. Есть среди них и особенно популярные. Например, это малотоннажный автомобиль ГАЗ-33021, несмотря на то, что выпускался с 1994 по 2010 год, остается одним из самых популярных на российском рынке.
Потребность в такой машине стали диктовать начавшие свое возрождение и развитие. Торговля, да и другая деятельность, постоянно нуждалась в перевозках малогабаритных грузов.
Производственная группа «ГАЗ» стала одной из первых автомобилестроительных компаний, которая прислушалась к требованиям и выпустила на бурно развивавшийся рынок грузовики «ГАЗель». Затем появился автомобиль ГАЗ-33021, который очень быстро занял ту нишу, что давно пустовала, и тут же превратился в основного помощника для всех, кто занимался малым бизнесом.
Внешность
Внешность и размеры этой модели довольно компактны. Грузовик получился очень маневренным и отлично подходящим под отечественные дороги и города с узкими подъездами к складам, магазинам и прочим инфраструктурным объектам.
Салон
Платформа
Если говорить о габаритах, то размеры автомобиля полностью составляют 5440 мм в длину, из которых 2900 составляет длина колесной базы, 990 мм отдали переднему свесу и 1550 мм – заднему свесу. Кабина имеет ширину в 1966 мм. Весь грузовик, если измерять по бортам, в ширину – 2098 мм. Высота, измеренная по верхней точке тента, составляет 2570 мм. Кабина имеет 2120 мм в высоту. Клиренс под картером на заднем мосте составляет 170 мм. Вы можете увидеть, как выглядит автомобиль ГАЗ-33021. Фото позволит визуально оценить габариты.
Что касается весовых характеристик, то снаряженная масса этого автомобиля составляет 1850 кг.
Полная масса равна 3,5 т. При этом нужно сказать, что максимальная нагрузка на переднюю ось для «ГАЗели» составляет 1200 кг, на заднюю можно нагружать 2300 кг. Грузовик может перевозить до 1,5 т различных грузов.
Технические характеристики ГАЗ-33021
Для группы грузовых автомобилей модели 3302 инженеры приготовили огромный спектр самых различных двигателей. Многие из них были в ходу много лет, а некоторые отходили лишь немного. Вначале грузовики поставлялись с 4-цилиндровыми рядными бензиновыми двигателями ЗМЗ-4025. Мощность этого агрегата составляла 90 л.с. Затем появился ЗМЗ–4026 с мощностными характеристиками в 100 «лошадей». А потом на «ГАЗели» стали ставить новые бензиновые и дизельные агрегаты. Самым популярным считался бензиновый ЗМЗ-405, который использовался на некоторых модификациях.
УМЗ-4216 был одним из самых популярных агрегатов среди автолюбителей. Он также был 4-цилиндровым. Рабочий объем его составлял 2,9 литра. Отличался этот агрегат переработанной и значительно лучшей системой впрыска. Так, максимальные мощностные характеристики его составляли 120 лошадиных сил. Максимум крутящего момента составлял 235 Нм на 2500 оборотах коленчатого вала. Основное достоинство этого агрегата – он мог работать с газобаллонным оборудованием.
Все силовые агрегаты работали в паре с единственной для серии 5-ступенчатой коробкой переключения передач. Она отличалась трехвальной синхронизацией. С мотором коробка работала через фрикционное однодисковое сухое сцепление. ГАЗ-33021, да и другие версии, был оснащен гидравлическим приводом для сцепления.
Шасси
Тормозная система и рулевое управление
Тормоза в моделях из этого семейства представляли собой двухконтурную систему с гидравлическим приводом и вакуумным усилителем. Впереди были установлены механизмы на базе дисков, сзади же поставили самые обычные барабанные тормоза. Стояночный тормоз приводился в действие посредством троса.
В рулевом управлении использовали уже традиционное решение на базе винта и гайки, а дополнительно оснастили управление гидроусилителем.
Заключение
В качестве замены инженеры ГАЗ представили «ГАЗель Бизнес». Это вторая серьезная модернизация за всю историю. Автомобиль комплектовался импортными комплектующими, но на итоговую стоимость это не повлияло. Что касается нововведений, то это главный цилиндр тормоза, а также оба цилиндра привода сцепления. Они имеют общий бачок для жидкости, а доливать ее теперь гораздо проще. Также владельцы отлично отзываются про гидроусилитель, ведь старый безбожно протекал.
Но, несмотря на это, старые «ГАЗели» все еще ездят взад и вперед по нашим дорогам, трудятся на благо малого бизнеса. И уйдут они с рынка не так уж и скоро, так как до сих пор используются.