Кинематический расчет автомобиля ВАЗ-2101

КУРСОВАЯ РАБОТА

Специальность 6.5 050 305

" Колесные и гусеничные транспортные средства"

тема: Кинематический расчет автомобиля ВАЗ-2101

• Введение
• 1 Техническая характеристика автомбиля ВАЗ-2101
• 1.1 Описание автомобиля ВАЗ-2101
• 2. Кинематический расчет
• 3. Коробка передач
• 3.1 Анализ конструкции коробки передач автомобиля ВАЗ-2101
• 3.2 Модернизация коробки передач автомобиля ВАЗ-2101
• Заключение
• Список использованной литературы

В данной работе рассмотрено техническое устройство и общая характеристика автомобиля ВАЗ-2101, производства Волжского автомобильного завода. Выполнен кинематический расчет автомобиля, а также рассмотрен вариант модернизации коробки передач. С целью улучшения экономических и динамических характеристик автомобиля будет установлена пятиступенчатая коробка передач с автомобиля ВАЗ-21 065.

1 Техническая характеристика автомбиля ВАЗ-2101

1.1 Описание автомобиля ВАЗ-2101

ВАЗ-2101 «Жигули» — первый автомобиль Волжского автомобильного завода, построенный на классической заднеприводной платформе.

С модели ВАЗ-2101 начинает свою историю так называемое «классическое» семейство автомобилей ВАЗ, находящееся на конвейере до настоящего времени.

Рисунок 1.1 — Общий вид автомобиля ВАЗ-2101

За выпуск данной модели в мае 1972 года Волжскому автомобильному заводу была вручена Международная премия «Золотой Меркурий». В 2000 году ВАЗ-2101 был назван лучшим отечественным автомобилем XX века по результатам всероссийского опроса, проведённого журналом «За рулём». За все время производства (с 1970 по 1988 годы) Волжский автомобильный завод дал жизнь 4,85 млн автомобилей ВАЗ-2101 всех модификаций с кузовом седан.

Необходимо отметить, что ВАЗовские первенцы оказались первыми отечественными автомобилями, к которым был применен новый отраслевой документ — нормаль ОН 25 270−66, регламентирующая классификацию и систему обозначения подвижного состава: каждой новой модели автомобиля или прицепа присваивается индекс, состоящий из четырех цифр, где первые обозначают класс автомобиля (прицепа) и его назначение. Вторые две цифры — модель. Модификации моделей имеют дополнительную пятую цифру, обозначающую порядковый номер модификации. Шестая цифра — вид исполнения: 1 — для холодного климата, 6 — экспортное исполнение для умеренного климата, 7 — экспортное исполнение для тропического климата, 8 и 9 — резерв для других экспортных модификаций. Некоторые машины имеют в своем обозначении через тире приставку 01, 02, 03 и т. д., указывающие на то, что модель или модификация является переходной или имеет дополнительные комплектации. Перед цифровым индексом обычно ставится буквенные обозначения завода, разрабатывавшего или выпускающего данную модель. Например, индекс автомобиля ВАЗ-21 011 расшифровывается так: ВАЗ — производитель: Волжский автозавод; 21 — автомобиль малого класса с двигателем от 1200 до 1800 смі; 01 — первая модель зарегистрированная в этом классе; 1 — первая модификация базового автомобиля, отличающаяся установкой другого двигателя, в данном случае объемом 1300 смі.

" Жигули" - бытует мнение, что название «Жигули» родилось благодаря конкурсу, объявленному журналом «За рулём» в августе 1968 года. Однако, по свидетельствам ветеранов ВАЗа, название «Жигули», предложенное конструктором А. М. Черным, было утверждено директором завода В. Н. Поляковым еще в начале 1967 года. Тогда же оно было предложено компании FIAT для разработки декоративной надписи для задней панели кузова.

В народе к ВАЗ-2101 в разное время приклеились два прозвища: сначала — «Единичка», а уже в конце 1980;х годов, когда модель перестала считаться престижной, — «Копейка» .

Габаритные размеры автомобиля ВАЗ-2101 приведены на (рис. 1.2).

кинематический расчет автомобиль передача Рисунок 1.2 — Габаритные размеры автомобиля ВАЗ-2101

Высота 1382 мм.

Длина 4073 мм.

Ширина 1611 мм.

Колея передних колес 1345 мм.

Колея задних колес 1304 мм.

Передний свес 603 мм.

Задний свес 1046 мм.

Межосевое расстояние 2424 мм.

Таблица 1.1 Техническая характеристика автомобиля ВАЗ-2101

2. Кинематический расчет

Нормальная мощность двигателя автомобиля ВАЗ-2101 равна 48 кВт (64 л. с.), а номинальная частота вращения коленчатого вала — 5600 об/мин. При расчете частота вращения двигателя увеличена на 5% и становится 50,2кВт (67 л. с.).

Передаточное число трансмиссии j-ой передаче определяется выражением:

где — передаточное число коробки передач на j-ой передаче;

— передаточное число главной передачи;

Передаточное число главной передачи определяется, отношением количества зубъев на шестернях ведомой и ведущей.

Передаточное число трансмиссии на 1-ой передаче

Угловая скорость коленчатого вала двигателя, номинальной мощности определяется выражением, рад/с

где — частота вращения вала двигателя, соответствующая нормальной мощности, об/мин., на 1-ой передаче угловая скорость коленчатого вала равна

Угловая скорость вращения ведущего колеса на j-ой передачи определяется как отношение, рад/с.

на 1-ой передаче угловая скорость вращения ведущего колеса равна

Скорость движения автомобіля на j-ой передаче, м/с:

где — радиуc кочения ведущего колеса, м,

где - диаметр обода колеса (посадочный диаметр шины) и ширина профиля шины, м; - коэффициент деформации шины, зависящий от давления воздуха в шине и нагрузки на шину.

скорость движения автомобиля на 1-ой передаче, м/с:

Крутящий момент на ведущих колесах на j-ой передаче

где - крутящий момент двигателя, кН•м;

— КПД трансмиссии учитывающий потери на трениях в зубчатых передачах, подшипников и др. на j-ой передаче.

Крутящий момент двигателя определяется выражением, кН•м

где — нормальная мощность двигателя, кВт

КПД трансмиссии в зависит от числа пар шестерен, передающих крутящий момент на j-ой передачи. В общем случае

где — КПД цилиндрической пары шестерен;

— КПД конической пары шестерен;

m и n - число цилиндрических и конических пар шестерен, соответственно передающих крутящий момент

В расчетах принимаю ;

КПД трансмиссии в общем случае

Крутящий момент на ведущих колесах на 1-ой передаче, кН•м

Касательная сила тяги на ведущих колесах по двигателю на j-ой передачи определяется выражением, Кн

на 1-ой передаче

Касательная сила тяги ведущих колес по сцеплению вычисляется по формуле, кН

где G — суммарная вертикальная нагрузка на ведущие колеса автомобиля, кН

коэффициент сцепления колес с опорной поверхностью

где вес заправленного автомобиля

Суммарная сила сопротивления качению, кН

где коэффициент сопротивления качению колес по опорной поверхности

Параметры кинематического расчета представлены в (табл.2.1).

Таблица 2.1 — Расчетные параметры

3. Коробка передач

3.1 Анализ конструкции коробки передач автомобиля ВАЗ-2101

Рисунок 3.1 — Коробка передач автомобиля ВАЗ-2101

1 — нижняя крышка;

2 — пробка отверстия для проверки уровня масла;

3 — шестерня II передачи промежуточного вала;

4 — шестерня III передачи промежуточного вала;

5 — промежуточный вал (блок шестерен);

6 — передний подшипник промежуточного вала;

7 — болт зажимной шайбы;

8 — зажимная шайба переднего подшипника промежуточного вала;

9 — шестерня постоянного зацепления промежуточного вала;

10 — упорная шайба пружины синхронизатора IV передачи первичного вала;

11 — первичный вал;

12 — передняя крышка;

13 — сальник первичного вала;

14 — задний подшипник первичного вала;

15 — картер сцепления;

16 — картер коробки передач;

17 — сапун;

18 — шестерня постоянного зацепления первичного вала;

19 — игольчатый подшипник переднего конца вторичного вала;

20 — зубчатый венец синхронизатора IV передачи;

21 — скользящая муфта синхронизатора IV и III передач;

22 — блокирующее кольцо синхронизатора III передачи;

23 — пружина синхронизатора III передачи;

24 — шестерня III передачи вторичного вала;

25 — шестерня II передачи вторичного вала;

26 — ступица скользящей муфты синхронизатора I и II передач;

27 — вторичный вал;

28 — шестерня I передачи вторичного вала;

29 — втулка шестерни;

30 — промежуточный подшипник вторичного вала;

31 — шестерня заднего хода вторичного вала;

32 — стержень рычага переключения передач;

33 — упорная подушка;

34 — упругая втулка;

35 — дистанционная втулка;

36 — запорная втулка;

37 — наружный чехол рычага переключения передач;

38 — внутренний чехол рычага переключения передач;

39 — сферическая шайба шаровой опоры рычага;

40 — рычаг переключения передач;

41 — сальник заднего подшипника вторичного вала;

42 — фланец эластичной муфты карданного вала;

43 — гайка заднего конца вторичного вала;

44 — уплотнитель центрирующего кольца эластичной муфты карданного вала;

45 — центрирующее кольцо эластичной муфты карданного вала;

46 — задний подшипник вторичного вала;

47 — ведущая шестерня привода спидометра;

48 — привод спидометра;

49 — задняя крышка коробки передач;

50 — вилка включения заднего хода;

51 — промежуточная шестерня заднего хода;

52 — шестерня заднего хода промежуточного вала;

53 — ось промежуточной шестерни заднего хода;

54 — шестерня I передачи промежуточного вала;

55 — магнит;

56 — магнитная пробка

На автомобиле установлена четырехступенчатая коробка передач с синхронизаторами на всех передачах переднего хода.

Коробка передач состоит из первичного 11, вторичного 27 и промежуточного 5 валов, картера 16 и механизма переключения передач.

Первичный вал 11 изготовлен как одно целое с шестерней 18 постоянного зацепления. Он вращается на двух шариковых подшипниках, передний запрессован в гнездо торца коленчатого вала, задний подшипник 14 помещен в картере коробки передач и уплотняется сальником 13.

Вторичный вал 27 установлен в трех подшипниках. Передний игольчатый подшипник 19 установлен в расточке первичного вала, средний подшипник 30 — шариковый, запрессован в гнездо картера 16 коробки передач, задний подшипник 46, размещенный в гнезде задней крышки 49, уплотняется сальником 41. На вторичном валу свободно расположены шестерня 28 первой передачи, шестерня 25 второй передачи, шестерня 24 третьей передачи; они находятся в постоянном зацеплении с одноименными шестернями промежуточного вала.

На переднем конце вторичного вала имеются три шлица, на которых расположена ступица скользящей муфты 21 синхронизатора III и IV передач. Ступица 26 скользящей муфты синхронизатора I и II передач связана с валом аналогично. Шестерня 31 заднего хода крепится на валу шпонкой. На задней шейке вала размещена ведущая шестерня 47 привода спидометра. Фланец 42 эластичной муфты карданного вала насажен на шлицы вала и фиксируется гайкой 43.

Промежуточный вал 5 изготовлен как одно целое с блоком шестерен и опирается на два подшипника; передний подшипник 6 — шариковый, фиксируется на валу шайбой 8 и болтом 7, задний подшипник — роликовый, цилиндрический. На шлицах вала расположена шестерня 52 заднего хода.

Промежуточная шестерня 51 заднего хода свободно вращается на оси 53, запрессованной в отверстиях картера коробки передач и его задней крышки 49.

Синхронизаторы всех передач имеют одинаковую конструкцию. Каждый из них состоит из ступицы 26, муфты 21, блокирующих колец 22 и пружин 23. Ступица жестко связана с вторичным валом. На внешних шлицах ступицы расположена скользящая муфта. Блокирующее кольцо своим внутренним венцом соединяется с венцом синхронизатора шестерни какой-либо передачи переднего хода и постоянно поджимается в сторону скользящей муфты.

Переключение передач осуществляется при помощи механического привода, состоящего из трех штоков 16, 17, 18 на которых закреплены вилки 14, 15, 1, входящие в выточки скользящих муфт синхронизаторов передач переднего хода. А вилка 1 входит в кольцевую выточку промежуточной шестерни заднего хода. В нейтральном и включенном положении штоки удерживаются шариковыми фиксаторами 23, а одновременное включение двух передач предотвращается замком 19.

Рычаг переключения передач составной, его нижняя часть соединяется с верхней частью через демпферное устройство (поз.9, 10, 11,12). Такое соединение позволяет снимать коробку передач с автомобиля без «лишней» разборки. Рычаг переключения передач своей головкой помещается в шаровой опоре 4 и поджимается к ней пружиной 7 через сферическую шайбу 6. Проворачивание рычага предотвращается штифтом, который входит в отверстие шаровой головки рычага и опоры 4.

3.2 Модернизация коробки передач автомобиля ВАЗ-2101

Модернизация коробки передач автомобиля ВАЗ-2101 с установкой коробки передач модели ВАЗ-21065 (рис. 3.3). Она создана на базе четырехступенчатой коробки и отличается по внешнему виду формой задней крышки, в полости которой на конце ведомого вала размещена пятая ступень.

Введение

дополнительной пятой передачи расширило диапазон скоростей движения автомобиля, за счет чего достигается работа двигателя на наиболее экономичных режимах, а также улучшаются условия работы двигателя.

Рисунок 3.3 - Коробка передач ВАЗ-21 065

1. Первичный вал;

2. Передняя крышка коробки передач;

3. Сальник первичного вала;

4. Пружинная шайба;

5. Установочное кольцо подшипника;

6. Картер коробки передач;

7. Сапун;

8. Игольчатый подшипник вторичного вала;

9. Упорная шайба пружины синхронизатора;

10. Зубчатый венец синхронизатора V передачи;

11. Скользящая муфта синхронизатора III и IV передач;

12. Ступица муфты синхронизатора III и IV передач;

13. Стопорное кольцо синхронизатора;

14. Блокирующее кольцо синхронизатора;

15. Пружина синхронизатора:

16. Шестерня и зубчатый венец синхронизатора III передачи;

17. Шестерня и зубчатый венец синхронизатора II передачи;

18. Вторичный вал;

19. Шестерня и зубчатый венец синхронизатора I передачи;

20. Втулка шестерни I передачи;

21. Промежуточный подшипник вторичного вала;

22. Стопорная пластина промежуточного подшипника;

23. Фланец;

24. Защитный чехол;

25. Пружина;

26. Рычаг переключения передач;

27. Стержень рычага переключения передач;

28. Упругая подушка демпфера;

29. Резиновая втулка демпфера;

30. Распорная втулка демпфера;

31. Запорная втулка демпфера;

32. Манжета;

33. Сферическая шайба;

34. Шаровая опора рычага;

35. Корпус рычага переключения передач;

36. Направляющая пластина;

37. Фланец эластичной муфты карданной передачи;

38. Гайка;

39. Уплотнитель центрирующего кольца;

40. Центрирующее кольцо;

41. Стопорное кольцо:

42. Сальник заднего подшипника вторичного вала;

43. Защитный подшипник вторичного вала;

44. Ведущая шестерня привода спидометра;

45. Подшипник блока шестерен;

46. Блок шестерен V передачи и заднего хода;

47. Ось промежуточной шестерни заднего хода;

48. Промежуточная шестерня заднего хода;

49. Задний подшипник промежуточного вала;

50. Шестерня I передачи промежуточного вала;

51. Скользящая муфта синхронизатора I и II передач;

52. Шестерня II передачи промежуточного вала;

53. Шестерня III передачи промежуточного вала;

54. Пробка заливного контрольного отверстия;

55. Промежуточный вал;

56. Шестерня постоянного зацепления промежуточного вала;

57. Передний подшипник промежуточного вала;

58. Зажимная шайба подшипника промежуточного вала;

59. Болт зажимной шайбы;

60. Шестерня постоянного зацепления первичного вала;

61. Задний подшипник первичного вала;

62. Стопорное колесо;

63. Блокировочная скоба заднего хода;

64. Шайбы направляющей пластины;

65. Направляющая планка;

66. Крышка фиксаторов;

67. Пружина фиксаторов;

68. Фиксатор;

69. Вилка включения V передачи и заднего хода;

70. Упорная шайба;

71. Стопорное кольцо;

72. Вилка переключения III и IV передач;

73. Шток вилки включения I и II передач;

74. Шток вилки включения III и IV передач;

75. Вилка включения I и II передач;

76. Шток вилки включения V передачи и заднего хода;

77. Блокировочные сухари.

Таблица 3.1 — Карта технического уровня

Заключение

В данной курсовой работе рассмотрена конструкция легкового автомобиля ВАЗ-2101, его основные узлы и агрегаты. Выполнен кинематический расчет. Проведена модернизация коробки передач путем установки пятиступенчатой коробки передач, модели автомобиля ВАЗ-21 065.

Коробка передач от ВАЗ-21 065 делает автомобиль более динамичным и экономичным.

1. Вершигора В. А., Игнатов А. П., Новокшонов К. В., Пятков К. Б. — Автомобили «Жигули» моделей ВАЗ-2101, — 2102, — 21 011: А22 Устройство и ремонт — Москва: Транспорт, 2008

2. Демиховский С. Ф., кандидат военных наук, Мелкий В. А., Шестопалов К. С. — Устройство и эксплуатация автомобилей «Жигули» и «Москвич». — 3-е изд. и доп. — Москва: ДОСААФ СССР, 1987

3. Методические указания к курсовой работе «Кинематический расчет автомобиля и трактора» для студентов специальностей «Колесные и гусеничные транспортные средства» и «Автомобили и автомобильное хозяйство» всех форм обучения // составители Мироненко В. И., Шадрунов Е. В. — Харьков: НТУ «ХПИ», 2010. — 20 с.