Табл. 2.1 Технические характеристики автомобиля ГА3-330273

Дата: 2025-05-25; Просмотры: 4

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

Скачать

Рис.2.1 Чертёж автомобиля ГАЗ-330273

ГАЗ-330273 Фермер относится к классу грузопассажирских авто и с успехом используется не только в сельском хозяйстве, но и среди коммунальщиков, ремонтников и пр. - за период с января по июль 2016 было продано 2126 шт.

Положительные качества автомобиля:

— наличие кабины вместимостью до 6 человек;
— надежность;
— простоту в эксплуатации;
— нетребовательность в обслуживании;
— полную ремонтопригодность;
— маневренность и грузоподъемность;
— повышенную проходимость.

2.2 Назначение карданных передач и анализ конструкции карданной передачи ГАЗ-330273.

Карданная передача - агрегат трансмиссии, содержащий шарниры, валы механизмы изменения длины и обеспечивающий передачу мощности двигателя к колёсам автомобиля. Карданная передача выполняет следующие функции:

· передача крутящего момента двигателя с определённой частотой вращения;

· обеспечивает угловую и осевую компенсацию вследствие изменения углов и расстояний между агрегатами, имеющие упругие опоры.

Карданные передачи подразделяются по следующим основным классификационным признакам [8]:

1) по конструкции карданной передачи:

- открытая или закрытая (внутри картера, трубы и т.п.);

- однозвенная (два шарнира, один карданный вал без промежуточной опоры) или многозвенная (с двумя и более карданными валами и промежуточными опорами);

2) конструкции карданных шарниров:

- неравных угловых скоростей (упругие - γ и жёсткие - γ )

- равных угловых скоростей

Общими требованиями для любых карданных передач являются следующие [8]:

· обеспечение надёжной передачи крутящего момента и равномерности вращения вала агрегата, приводимого в движение карданной передачей;

· исключение резонансных колебаний в зонах эксплутационных скоростей: при этом шум и вибрационные нагрузки должны быть минимальными;

· обеспечение высокого КПД малой величины трения во всех шарнирных соединениях и подвижном соединении, компенсирующем длину карданной передачи;

· в конструкциях подвижных соединений (компенсаторов длин) не должно возникать предельных осевых сил, нагружающих опоры валов агрегатов, соединяемых карданной передачей.

Получение надёжной с пониженной виброактивностью конструкции карданной передачи современного автомобиля можно добиться путём:

· уменьшение массы (применение полимерных композиционных материалов) , моментов инерции и зазоров в шарнирах, повышение жёсткости шарниров под нагрузкой;

· уменьшение трения, удельных нагрузок на рабочих поверхностях в подвижных шлицевых соединениях;

· улучшение герметичности игольчатых подшипников и правильный выбор типов смазки;

· использование для валов высокопрочных тонкостенных труб;

· выбор рациональных углов установки шарниров карданных передач в трансмиссии;

· минимальная трудоёмкость обслуживания их в эксплуатации

Двухвальная карданная передача трансмиссии автомобиля ГАЗ-330273: с тремя карданными шарнирами и промежуточной опорой изображена на рис.2.2 Аналогичной конструкцией карданной передачей обладают следующие модели ГАЗ: 2217, 3110, 3302, 3308, 2705, 3321 и т.д. Отличительным параметром является L min-длина карданного вала в сжатом (нерабочем) состоянии, замеряется от

фланца до фланца. В качестве западного аналога, такой же конструкцией карданной передачи обладает автомобиль Ford Transit.

рис.2.2

Детали карданной передачи ГА3-330273:

Карданные валы изготовлены из тонкостенной электросварной трубы. Передний вал оборудован шлицевыми наконечниками, а задний - вилками карданных шарниров. На шлицы наконечника надета скользящая вилка карданного вала, длина шлицевой части которой больше длины шлицев наконечника. Наличие шлицевого соединения в карданном валу обеспечивает возможность изменения его длины (расстояния между шарнирами) при прогибе рессор, который вызывает некоторое продольное перемещение заднего моста. В этом случае шлицевой конец вала перемещается в скользящей вилке настолько, насколько это необходимо вследствие изменения расстояния между карданами.

Карданный шарнир или шарнир неравных угловых скоростей представляет собой две вилки, расположенные друг к другу под углом 90 градусов, крестовину и соединительные элементы (болты, муфты, фланцы). Подшипники, в которых вращается крестовина, вставлены в специальные отверстия вилок.

Основные причины отказов карданных передач:

1) Повышенный износ подшипников и крестовин карданных валов;

2) Износ шлицевых соединений;

3) Погнутость карданных валов (вмятины либо трещины на трубах);

4) Ослабление креплений промежуточной опоры и фланцев вилок карданов;

5) Течь смазки вследствие износа сальников.

Рис. 2.3 Сборочный чертёж карданного вала автомобиля ГАЗ-330273

Спецификация сборочного чертежа карданного вала в приложении 2.

2.3 Крестовина карданного вала ГАЗ-330273.

Крестовина является сборочной единицей шарнирного узла карданного вала. Применение крестовины в данном узле позволяет передавать под углом крутящий момент от коробки передач к ведущему мосту автомобиля. Крестовина (Рис.2.3) изготовлена из высококачественной стали 20Х и имеет четыре

крестообразно расположенные цапфы. К крестовинам предъявляются жесткие требования в отношении точности геометрической формы и взаимного расположения поверхностей цапф. Диаметры цапф изготовляются по 6 квалитету точности с шероховатостью Ra 0.32 для наружной поверхности шейки и Ra 0.8 для торца. Отклонение формы допускается в пределах допуска. Несоосность цапф не более 0,05 мм. Допуски профиля продольного сечения шейки не превышает 0.007 мм, а допуск симметричности не должен превышать Т/2 0.06 мм. Торцовое биение шеек крестовины относительно соответствующих осей враще­ния не превышает 0.035 мм. Цапфы крестовины подвергаются механической обработке (шлифованию), обеспечивающей высокую геометрическую точность и правильность формы. На цапфах крестовины в стаканах смонтированы игольчатые подшипники, не имеющие внутреннего кольца.

Износ крестовины – это самая распространенная неисправность, возникающая на карданной передаче. Если неисправность заключена исключительно из-за износа крестовины, то это сопровождается характерным пощелкиванием при отъезде машины с места, на повышении скорости или при сбросе газа.

Рис. 2.3 Чертёж крестовины карданного вала

Факторы влияющие на ресурс крестовины:

1) конструкционные (назначение металла, его марка, твердость, глубина упрочняемого слоя, геометрические параметры);

2) технологические (технология процессов обработки: временные, скоростные, силовые, температурные, электрические параметры и т. д.);

3) эксплуатационные (при восстановлении и техническом обслуживании, правильное эксплуатирование)

По информации завода изготовителя ресурс крестовины карданного вала автомобиля ГАЗ-330273 составляет 100000 километров.

2.4 Расчёт напряжений, дейс

твующих на крестовину карданного вала автомобиля ГАЗ-330273.

Схема крестовины для расчёта напряжений, действующих на крестовину – Рис.2.4

Расчетный крутящий момент на карданном валу определяется на низшей передаче коробки передач:

Тогда:

Расчет шипов крестовины производится по действию сосредоточенной нормальной силы P, определяемой по отношению крутящего момента Mк к R, где R- расстояние от оси крестовины до середины шипа :

Действие силы P вызывается в зоне опасного сечения А – А напряжения изгиба и среза.

Напряжения изгиба шипа в сечении А – А:

где h = l ш/2 – плечо силы P , м;

W и - момент сопротивления сечения шипа изгибу, м³

где - диаметр отверстия для подачи масла к подшипнику, м.

Напряж

ение среза шипа по сечению А – А определяются по формуле:

Напряжение смятия определяется по формуле:

Крестовина карданного шарнира рассчитывается на разрыв по площади F в сечении Б-Б по формуле

Рис.2. 4

2.5 Цифровая модель крестовины и прочностной анализ по методу конечных элементов.

По имеющимся чертежам была построена 3d модель крестовины карданного вала в программе КОМПАС-3D .(Рис.2.5).

Рис.2.5

Далее мы в программе выбираем необходимый материал, в данном случае сталь 20Х и по методу конечных элементов определяем величину напряжений, действующих на деталь. Для этого цифровую модель делим на множество мелких элементов (конечных элементов) и прикладываем соответствующую нагрузку (Рис.2.6).

Результаты и информация об испытании в приложении 3.

Рис.2.6

Суть метода конечных элементов следует из его названия. Область, в которой ищется решение дифференциальных уравнений, разбивается на конечное количество подобластей (элементов). В каждом из элементов произвольно выбирается вид аппроксимирующей функции. В простейшем случае это полином первой степени. Вне своего элемента аппроксимирующая функция равна нулю. Значения функций на границах элементов (в узлах) являются решением задачи и заранее неизвестны. Коэффициенты аппроксимирующих функций обычно ищутся из условия равенства значения соседних функций на границах между элементами (в узлах). Затем эти коэффициенты выражаются через значения функций в узлах элементов.

Составляется система линейных алгебраических уравнений. Количество уравнений равно количеству неизвестных значений в узлах, на которых ищется решение исходной системы, прямо пропорционально количеству элементов и ограничивается только возможностями ЭВМ. Так как каждый из элементов связан с ограниченным количеством соседних, система линейных алгебраических уравнений имеет разрежённый вид, что существенно упрощает её решение.

[11]

Чем выше интенсивность окраски тем выше напряжение или деформация в данной области.

Результаты:

1) Эквивалентное напряжение по Мизесу (МПа); Рис.2.7

max =16,06 min = 0,000416

2) Коэффициент запаса по прочности; Рис. 2.8

max= 1000 min= 48,5

3) Суммарное линейное перемещение (мм); Рис. 2.9

max= 0,00363 min= 0

4) Коэффициент запаса по текучести. Рис. 2.10

max= 1000 min = 25,05

Рис.2.7

Рис.2.8

Рис.2.9

Рис.2.10

Вывод.

1. В результ

ате расчёта мы получили значения следующих напряжений действующих на крестовину:

1) =213 МПа - напряжение изгиба

2) =114 МПа - напряжение среза

3) =75 МПа – напряжение смятия

4) = 49 МПа – напряжение растяжения

2. Была разработана цифровая модель крестовины карданного вала, и проведён прочностной анализ по методу конечных элементов.

1) Эквивалентное напряжение по Мизесу (МПа); Рис.2.5.2

max =16,06 min = 0,000416

2) Коэффициент запаса по прочности; Рис. 2.5.3

max= 1000 min= 48,5

3) Суммарное линейное перемещение (мм); Рис. 2.5.4

max= 0,00363 min= 0

4) Коэффициент запаса по текучести. Рис. 2.5.5

max= 1000 min = 25,05

С разработанной 3D моделью крестовины карданного вала и значениями физико-механических параметров мы можем приступить к изготовлению крестовины карданной передач аддитивным методом.

3.Технологическая часть.