Проектирование и расчёт полноприводной колёсной машины

       Содержание

                                                                                                                                           Стр.

Введение                                                                                                                              2                         

1 Выбор размера шин                                                                                                       3

2 Выбор двигателя                                                                                                             4

3 Выбор параметров трансмиссии                                                                                5

4 Коробка передач                                                                                                             7

5 Главная передача                                                                                                            8

Заключение                                                                                                                          9

Литература                                                                                                                           10

Приложение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    

 

      Введение

                     Темой данной курсовой работы  является проектирование и расчёт полноприводной колёсной машины, обладающей рядом преимуществ по сравнению с неполноприводной, при движении по грунтовым дорогам, с низкими сцепными свойствами и малой несущей способностью.

                     Задачей данной курсовой работы  является проектирование бронетранспортёра  массой 10,5 тонн и колёсной формулой 6×6 с механической коробкой передач. Бронетранспортёры предназначены для транспортировки пехоты к полю боя. Бронетранспортёры обладают высокой скоростью и высокой проходимостью. На бронетранспортёрах устанавливаются два спаренных пулемёта для подавления живой силы противника.

                      Основные требования предъявляемые  к бронетранспортёрам:

-простота конструкции;

-надёжность и живучесть конструкции;

-компактность;

-удобство и простота управления машиной;

-высокая проходимость, устойчивость и управляемость;

-возможность совершения длинных маршей с высокими скоростями движения;

-транспортабельность - приспособленность конструкции к перевозке на железнодорожных платформах, транспортных судах и самолётах.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

       1 Выбор размера шин

            Так как бронетранспортёр эксплуатируется  в экстремальных условиях (движение  по пересечённой местности, боевые  действия и т.д.), выберем широкопрофильные  шины высокой проходимости с  регулируемым давлением (регулируемое  давление шин позволит продолжить движение с пробитыми шинами, регулировать давление в шинах в зависимости от дорожных условий).

            Геометрические размеры колёс  выберем аналогично бронетранспортёру российского происхождения БТР-60П, у которого вес составляет 10,3 тонн, колёсная формула 6×6, что позволяет аргументировать данный выбор.

 

            Обозначение шин – 18.00-18,где 18.00 - ширина шины (в дюймах)

                                                                       18  - посадочный диаметр (в дюймах)

            Определение диаметра колеса:

D=d+2H                               (1)                     где d- посадочный диаметр,

                                                                               H- высота профиля

Из таблицы ([1] страница 249) принимаем коэффициент профиля:

H/B= 0.8,   где B- ширина шины

Следовательно       H=0.8×B=0.8×18×25.4=366 мм   

                                    D= 18×25.4+2×366=1188мм

            Определим максимальную допустимую  нагрузку:

G_{k max}=K×B²×(d+B)/(d_c+B),                 (2)

где  K=0.16 МПа- коэффициент грузоподъёмности шин (выбран согласно [1] страница 257) 

        d_с= 0.508 м – диаметр стандартного обвода

                        т.к. d=d_с=0.508 м, то

G_{k max}=K×B²=0.16×0.4575²=33.5  кПа

 

 

 

 

 

 

       2 Выбор двигателя

            Максимальную скорость бронетранспортёра  принимаем = 80 км/ч

Определим мощность двигателя:

N_v=(V_{a max}/3600×ŋ_T)×[G_a×ψ_v+(K×F×V_{a max}²/130)], кВт              

где V_{a max}=80 км/ч – максимальная скорость

       ŋ_Т=0.8 - КПД трансмиссии     

       G_а=m×g=10500×9.8=102900H – вес колёсной машины

       Ψ_v=0.04 – коэффициент сопротивления дороги при максимальной скорости ( дорога разбитая)

        K×F – фактор  обтекаемости

        K=0.07 кг×с²/м⁴ – коэффициент обтекаемости

        F=5 м – площадь  лобового сопротивления

N_v=(80/3600×0.8)×[102900×0.04+(0.07×5×80²/130)]=115 кВт

По определённой мощности N_v=115 кВт выбираем один из существующих двигателей:

Зил-375, карбюраторный, номинальная мощность 132 кВт,180 л\с , 6-цилиндровый карбюраторный двигатель жидкостного охлаждения модели, форсированным вариантом двигателя грузового автомобиля 3100 об\мин

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

     

 3 Выбор параметров трансмиссии

            Под выбором параметров трансмиссии понимается определение диапазона и характера изменения передаточных чисел по агрегатам трансмиссии и подбор закономерности изменения передаточных чисел в коробке передач.

            3.1 Выбор диапазона изменения  передаточных чисел трансмиссии.

            Диапазоном изменения передаточных  чисел D_i называется отношение максимального передаточного числа трансмиссии i_max к минимальному передаточному числу трансмиссии i_min. Максимальное передаточное число в трансмиссии должно удовлетворять условию:

[(G_a×r×ψ_{max max})/(M_{d max}×ŋ_T)]≤i_max≤[(G_a×r×ψ_max)/(M_{d max}×ŋ_T)]        

Для боевых машин при определении  i_max необходимо учитывать условие обеспечения заданной минимальной скорости движения V_min при n_min=0.32. Минимальную скорость примем равную 5 км/ч.

i_max=0.377×[(n_min×f)/V_min]=0.377×[(960×0.477)/1.11]= 155     

Определим i_min:

I_min=0.377×r×f_N=8,6            

f_N= 45 – коэффициент оборотности двигателя  

Определим диапазон изменения передаточных чисел трансмиссии:

D_i=i_max/i_min=155/8.6=18      

       3.2 Определение  передаточных чисел в раздаточной  коробке.

Для проектируемого бронетранспортёра выбираем механическую четырёхступенчатую коробку передач с коробкой отбора мощности к водомётному движителю. Первая передача понижающая, а вторая – прямая.

I_pk1=(ψ_{max max}/ψ_max)=1/0.4=2.5       

I_pk2=1

Числа зубьев: Z₁=29       Z₂= 45      Z₃=41       Z₄=25       Z₅= 45             

U_pk1=(Z₃/Z₁)×(Z₅/Z₄)≈(41/29)×(45/25)=2.5      

U_pk2=Z₅/Z₂=45/45=1       

       3.3 Определение  передаточных чисел в коробке  передач.

Определим передаточное число первой передачи:

I_k1=D₁/i_pk1=18/2.5=6           

Число ступеней в коробке передач принимаем равным 6. Данное число ступеней обеспечивает эффективное использование мощности двигателя, а также хороший диапазон скоростей.

Определим знаменатель геометрического  ряда:

q=^m-1Д                                   q=6^1/5= 1.4

Тогда передаточные числа ступеней будут равны:

U₁=6        U₂=4.18        U₃=2.92         U₄=2     U₅= 1.43      U₆=1           

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

     

 

 

 

 

 

 4 Коробка передач

В механических коробках передач переключение передач осуществляется каретками, шлицевыми муфтами и синхронизаторами происходит с обязательным прекращением, на какое-то время, подвода мощности к колёсам. Сопротивление движению при этом преодолевается за счёт затраты  кинетической энергии машины, т.е. за счёт снижения скорости. Поэтому для  проектируемого бронетранспортёра  выбираем фрикционную коробку передач, которая имеет следующую схему:

U₁=6           U₂= 4.18       U₃= 2.92       U₄= 2       U₅= 1.43        U₆=1          U_зх=U₁= 6              

Выбираем максимально возможное  значение передаточного числа конечной пары из предела, выполненного в современных  КП

3≤U₁≤ 4.3          U₁= 4         

Выберем минимальное число зубьев ведущей шестерни:

12≤Z_ш≤ 17              Z_ш= 15  

ΣZ= 60…75                ΣZ= 70    

Z_k=ΣZ-Z_ш= 70-15=55

U=(U₁×Z_ш)/Z_k1=(6×15)/55=1.6   

Определим передаточные числа пар  шестерён ступеней:

U_k=U_k/U       U₁= 3.77        U₂=2.61       U₃=1.82       U₄= 1.25      U₅= 0.89       U₆=0.62        U_зх= 3.75

Определим числа зубьев ведущей  шестерни Z_шк и ведомого колеса Z_кк , которые равны соответственно:

Z_шк=ΣZ/(U_k+1)            и        Z_kk=(U_k×ΣZ)/(U_k+1)=ΣZ-Z_k          

Z₁=17      Z₂=53       Z₃=22       Z₄= 48       Z₅= 28      Z₆= 42        Z₇=34       Z₈= 36        Z₉= 48      Z₁₀= 15     Z₁₁=15

 

 

 

 

 

 

       5 Главная передача

Для проектируемого бронетранспортёра  выбираем гипоидную главную передачу. Гипоидные главные передачи всё  больше вытесняют другие виды одинарных  главных передач. Достоинством гипоидных  передач являются:

- высокая бесшумность, значительно лучше, чем у конических передач;

- удовлетворительный КПД (0.96-0.97 с учётом потерь в подшипниках, но без учёта гидравлических потерь);

- невысокая стоимость (материалы те же, что и для конических, но стоимость обработки по сравнению с коническими выше);

- удобство компоновки.

            Схема и конструкция главной  передачи обусловлены прежде  всего передаточным числом передачи:

U₀=0.377×r_k×(n_V/V)           

V=(n_N×r_k)/2×i_max= (3400×0.477)/(2.5×8)=80 км/ч

U₀=0.377×0.477×(3400/80)=7.5

При U₀(6-7) применяется одинарная передача

U₀=Z₂/Z₁=(80-Z₁)/Z₁,    следовательно    Z₁=75/(U₀+1)≈ 8

Z₂= 75-8=67

 

 

 

 

 

 

 

 

       Заключение

            В данной курсовой работе был спроектирован и скомпонован бронетранспортёр с колёсной формулой 6×6. Бронетранспортёр обладает хорошей проходимостью и удовлетворительной скоростью 80 км/ч.

            Был произведён расчёт основных  агрегатов трансмиссии, а также  были определены габаритные размеры  машины с учётом предъявляемых требований:  длина машины - 7560 мм, ширина-2830 мм, высота-2380 мм.

 

 

 

 

 

 

    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

       Литература

1 И.С. Цитович «Конструирование  и расчёт колёсных машин высокой  проходимости» учебник для вузов  – Москва «Машиностроение», 1983

2 А.К. Фрумкин «Теория и конструирование  боевых и колёсных машин» - Москва, Военная академия БТВ, 1969

3 «Теория,  конструирование  и  расчет  военных  колесных  машин»  Методические  указания  к выполнению  курсового проекта. – Курган,  1996.

4 Платонов  В. Ф.  «Полноприводные  автомобили» – М.:  Машиностроение