Государственное образовательное учреждение высшего  профессионального образования

«Ижевский государственный технический университет»

Кафедра: «Автомобили и металлообрабатывающее  оборудование». 
 
 
 
 

Курсовая  работа

По дисциплине: «Техническое регулирование в автомобилестроении».

Тема: «Техническое регулирование трансмиссии автомобиля». 
 
 
 

                                                                      Выполнил: магистрант гр. М 312-1

                              _____________ /Овсянников  С.В. /         

                              Проверил: к.т.н. доцент:

                                    _____________/ Шиляев С.А./  
 
 
 
 
 
 
 

Ижевск 2010 г.

Содержание

Введение………………………………………………………………...………………3

Описание объекта  исследования и постановка задачи ……………..…….…………5

Нормативная и  законодательная база в области  объекта исследования……..……11

Методы оценки и испытания объекта исследования…………………….…...…….14

Список используемых источников……………………………………..……………31

Приложения…………………………………………………………..……………….33 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

     Транспорт является одним из важнейших элементов  материально– технической базы отечественного производства и необходимым условием функционирования современного индустриального общества. Автомобильный транспорт сыграл огромную роль в формировании современного характера расселения людей, в распространении дальнего туризма, в территориальной децентрализации промышленности и сферы обслуживания. Трудно сейчас представить себе какую-либо отрасль народного хозяйства или вид деятельности населения без использования грузового, легкового автомобиля и автобуса. Большая протяженность автомобильных дорог обеспечивает возможность их повсеместной эксплуатации при значительной провозной способности. Маневренность, мобильность, высокие скорости доставки грузов и перевозки пассажиров, комфорт поездки и другие положительные качества автомобильного транспорта обеспечили ему повышенные темпы роста. Протяженность магистральных автомобильных дорог в настоящее время составляет более 12 млн. км.

     Наряду с преимуществом, которое обеспечивает обществу развитая транспортная сеть, ее прогресс так же сопровождается негативными последствиями — отрицательным воздействием транспорта на окружающую среду. Автомобильный парк, является практически основным источником загрязнения окружающей среды, а также – одним из источников, создающих высокий уровень шума и вибрацией. Экологический ущерб от эксплуатации автотранспортных средств обусловлен токсичными выбросами, Ежегодно автотранспортными средствами выбрасывается в атмосферу более 12 миллионов тонн различных загрязняющих веществ: окиси углерода, окислов азота и серы, углеводородов, сажи и других. Во многих крупных городах на долю автотранспорта приходится 70 и более процентов от общего количества выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. Являясь крупнейшим потребителем природного топлива, автотранспорт существенно влияет на увеличение концентрации в атмосфере углекислого газа и, тем самым, на процесс глобального потепления климата в мире.

     Ежегодно  с отработавшими газами в атмосферу  поступают сотни миллионов тонн вредных веществ; автомобиль – один из главных факторов шумового загрязнения; дорожная сеть, особенно вблизи городских агломераций, «съедает» ценные сельскохозяйственные земли. Под влиянием вредного воздействия автомобильного транспорта ухудшается здоровье людей, отравляются почвы и водоёмы, страдает растительный и животный мир.

     В то же время быстрый процесс развития автомобилизации сопровождается целым  рядом острых социальных проблем. Наблюдаемая мировая тенденция увеличения количества автомобилей создает трудности в борьбе против загрязнения атмосферы, почвы, водоемов, уменьшения уровня шума, обеспечения безопасности движения и пр. городах. В современных городах, где количество автомобильного транспорта постоянно растет, изучение влияния автопарка является актуальной проблемой. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Описание объекта исследования и постановка задачи

     Трансмиссией  называется силовая передача, осуществляющая связь двигателя с ведущими колесами автомобиля. Трансмиссия служит для передачи от двигателя к ведущим колесам мощности и крутящего момента, необходимых для движения автомобиля.

     Крутящий  момент М_к (рис. 1), подведенный от двигателя к ведущим колесам, стремится сдвинуть их относительно поверхности дороги в сторону, противоположную движению автомобиля. Вследствие этого из-за противодействия дороги на ведущих колесах возникает тяговая сила Р_т, которая направлена в сторону движения и является движущей силой автомобиля. Тяговая сила Р_т вызывает возникновение на ведущем мосту толкающей силы Р_х, которая от моста через подвеску передается на кузов и приводит в движение автомобиль.

Рис. 1. Движущие силы автомобиля

     В зависимости от того, какие колеса автомобиля являются ведущими (передние, задние или те и другие), мощность и крутящий момент могут подводиться только к передним, задним или передним и задним колесам одновременно. В этом случае автомобиль является соответственно переднеприводным, заднеприводным и полноприводным.

     Переднеприводные и заднеприводные автомобили имеют ограниченную проходимость и предназначены для эксплуатации на дорогах с твердым покрытием, на сухих грунтовых дорогах. Такие автомобили имеют колесную формулу, т.е. соотношение между общим числом колес и числом ведущих колес, с обозначением 4 х 2. В этой формуле первая цифра представляет собой общее число колес автомобиля, а вторая — число ведущих колес. Если ведущие колеса двухскатные (грузовые автомобили, автобусы) и, следовательно, общее их число равно шести, то колесная формула этих автомобилей имеет также обозначение 4x2.

     Полноприводные двухосные и трехосные автомобили с двумя задними ведущими мостами обладают повышенной проходимостью. Они способны двигаться по плохим дорогами и вне дорог. Их колесные формулы имеют соответственно обозначения 4 х 4 и 6 х 4.

     Полноприводные  трехосные и четырехосные автомобили имеют высокую проходимость. Они могут преодолевать рвы, ямы и подобные препятствия. Их колесные формулы обозначаются соответственно 6 х 6 и 8 х 8. Колесная формула характеризует не только проходимость автомобиля, но и тип его трансмиссии.

     На  автомобилях применяются трансмиссии различных типов (рис. 2).

     Наибольшее  распространение на автомобилях  получили механические ступенчатые трансмиссии и гидромеханические трансмиссии. Другие типы трансмиссий на автомобилях имеют ограниченное применение.

     Конструкция трансмиссии зависит от типа автомобиля, его назначения и взаимного расположения двигателя и ведущих колес. Характер изменения передаваемого крутящего момента в разных типах трансмиссий различен (рис. 3).

Рис. 2. Типы трансмиссий автомобилей

                  а    б    в

Рис. 3. Графики изменения крутящего момента в трансмиссиях: 
а — ступенчатой; б — бесступенчатой, в — гидромеханической; I —IV — ступени скоростей; М_к — крутящий момент; v — скорость автомобиля

     Трансмиссия и ее техническое состояние оказывают  значительное влияние на эксплуатационные свойства автомобиля. Так, при ухудшении технического состояния механизмов трансмиссии и нарушении регулировок в сцеплении, главной передаче и дифференциале повышается сопротивление движению автомобиля и ухудшаются тягово-скоростные свойства, проходимость, топливная экономичность и экологичность автомобиля[1].

     Автомобиль  обладает целым рядом свойств, которые  характеризуют его не только как транспортное средство, предназначенное для перевозки грузов, пассажиров и специального оборудования для выполнения нетранспортных работ, но и как объект безопасного движения индивидуального пользования (легковой автомобиль). Обычно рассматривают следующие свойства автомобилей:

• Эксплуатационные
• Потребительские
• Свойства  безопасности[2]

     К параметрам безопасности предписываются требования, регламентируемые ГОСТами и Правилами ЕЭК ООН, применяемыми в России.

     Автомобиль  представляет собой совокупность систем, агрегатов и механизмов. Поэтому  требования, предъявляемые к конструкции  автомобиля, необходимо учитывать при разработке требований, предъявляемых отдельно к системам, агрегатам и   узлам автомобиля.

     К конструкции автомобиля предъявляется  целый ряд требований. К ним относятся:

• Производственные
• Эксплуатационные
• Потребительские
• Требования безопасности

     Производственные  требования — соответствие конструкции автомобиля технологическим возможностям завода-изготовителя, а также минимальные расход материалов, трудоемкость и себестоимость при производстве.

     Эксплуатационные  требования – высокие тягово-скоростные и тормозные свойства, топливная экономичность, хорошие управляемость, маневренность, устойчивость, плавность хода, проходимость, недостаточная поворачиваемость, надежность, технологичность обслуживания и ремонта, минимальная себестоимость транспортных работ. Эксплуатационные требования во многом зависят от условий эксплуатации, т.е. на каких дорогах, в каких климатических зонах будет работать автомобиль, а также какие грузы и каких пассажиров предусматривается перевозить.

     Потребительские требования – небольшая стоимость автомобиля и его эксплуатации, безотказность и ремонтопригодность, легкость управления, безопасность и комфортабельность.

     Требования  безопасности предъявляются к активной, пассивной (внутренней, наружной) и экологической безопасности автомобиля.

     При проектировании автомобиля к его  системам, агрегатам и механизмам дополнительно предъявляются общие  и специальные требования.

     Общими  требованиями ко всем системам, агрегатам и механизмам являются следующие:

• Минимальные размеры и масса
• Простота конструкции и обслуживания
• Технологичность
• Ремонтопригодность
• Низкий уровень шума

     Специальные требования предъявляются дополнительно к каждой системе, каждому агрегату и механизму с учетом их назначения, особенностей конструкции и рабочих процессов.

     Дополнительно к общим требованиям к конструкции  автомобиля  к коробке передач предъявляются специальные требования, в соответствии с которыми она должна обеспечивать:

• Оптимальные тягово-скоростные свойства и топливную экономичность автомобиля
• Бесшумность при работе и переключении передач
• Легкость и удобство управления
• Высокий КПД
• Возможность отбора мощности для привода дополнительного оборудования

     Из  общих  требований, предъявляемых  к системам, агрегатам и механизмам можно отметить уменьшение массы и габаритов, что ведет к уменьшению массы автомобиля в целом, а значит, улучшает такие параметры автомобиля как маневренность и управляемость, ведет к уменьшению габаритных размеров. Эти параметры улучшают поведение транспортного средства при интенсивном движении на дороге. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Нормативная и законодательная  база в области  объекта исследования

ГОСТ  Р 41.68-99 Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения автотранспортных средств в отношении измерения максимальной скорости.

     Настоящие Правила применяются для официального утверждения автотранспортных средств, включая транспортные средства категорий М1 и N1, оборудованные только электродвигателем, в отношении измерения максимальной скорости, указанной предприятием-изготовителем.

ГОСТ 22576-90 Автотранспортные средства. Скоростные свойства. Методы испытаний

     Настоящий стандарт распространяется на автотранспортные средства всех типов, кроме внедорожных.

ГОСТ  Р 52280-2004 Автомобили грузовые. Общие технические  требования

     Настоящий стандарт распространяется на автотранспортные средства категорий N по ГОСТ Р 52051 и устанавливает общие технические требования к ним. Стандарт не распространяется на автомобили многоцелевого назначения, специальные автомобили (пожарные, коммунальные, автокраны и т.п.), а также автомобили, предназначенные для перевозки негабаритных и тяжеловесных грузов.

ГОСТ 4.396-88 Система показателей  качества продукции. Автомобили легковые. Номенклатура показателей

     Настоящий стандарт устанавливает номенклатуру основных показателей качества легковых автомобилей, предназначенных для перевозки пассажиров и частично грузов по дорогам общей сети СССР, включаемых в ТЗ на НИР по определению перспектив развития легковых автомобилей и государственные стандарты с перспективными требованиями, а также номенклатуру показателей качества, включаемых в разрабатываемые и пересматриваемые стандарты на эти автомобили, ТЗ на ОКР, технические условия, карты технического уровня и качества продукции. Стандарт не распространяется на легковые автомобили повышенной проходимости.

ГОСТ 4.401-88 Система показателей качества продукции. Автомобили грузовые. Номенклатура показателей

     Стандарт  устанавливает номенклатуру основных показателей качества грузовых автомобилей  общетранспортного назначения, седельных  тягачей, шасси и самосвалов (кроме  карьерных), включаемых в ТЗ на НИР по определению перспектив развития грузовых автомобилей, государственные стандарты с перспективными требованиями, а также номенклатуру показателей качества, включаемых в разрабатываемые и пересматриваемые стандарты на эти автомобили, ТЗ на ОКР, технические условия, карты технического уровня и качества продукции.

     ГОСТ 20306-90 Автотранспортные средства. Топливная  экономичность. Методы испытаний

     Настоящий стандарт распространяется на автотранспортные средства всех типов, за исключением внедорожных.

     ГОСТ 12.1.012-90 Система стандартов безопасности труда. Вибрационная безопасность. Общие требования

     Стандарт  распространяется на рабочие места, на которых человек подвергается воздействию вибрации, машины и оборудование и технологические процессы, являющиеся источниками вибрации. Стандарт устанавливает общие требования к обеспечению вибрационной безопасности труда в отраслях народного хозяйства. Стандарт не распространяется на подвижной состав железнодорожного транспорта и воздушные суда.

     ГОСТ 31191.1-2004 Вибрация и удар. Измерение общей вибрации и оценка ее воздействия на человека. Часть 1. Общие требования

     Настоящий стандарт устанавливает общие требования по измерению общей вибрации разных видов: периодической, случайной, в  форме переходных процессов. В стандарте указаны основные факторы, которые необходимо принимать во внимание для определения приемлемости действующей вибрации с точки зрения ее влияния на здоровье и степень комфорта, чувствительности к вибрации и подверженности болезни движения.

     Настоящий стандарт распространяется на вибрацию, передаваемую через опорные поверхности  на ноги (положение стоя), на ноги, ягодицы  и спину (положение сидя) и на все  тело в целом (положение лежа), которая  может наблюдаться, например, на транспортных средствах, в зданиях и поблизости от работающего оборудования.

     Настоящий стандарт не распространяется на методы оценки параметров сильных одиночных  ударов, в частности таких, что  имеют место при аварии транспортных средств.

     ГОСТ  Р 41.51-2004 Единообразные предписания, касающиеся сертификации транспортных средств, имеющих не менее четырех колес, в связи с производимым ими шумом

     Настоящий стандарт применяют при сертификации транспортных средств, имеющих не менее  четырех колес, в связи с производимым ими шумом.

     ГОСТ  Р 51616-2000 Автомобильные  транспортные средства. Шум внутренний. Допустимые уровни и методы испытаний

     Настоящий стандарт распространяется на автомобильные  транспортные средства категорий М1, М2, М3, N1, N2, N3 по ГОСТ Р 52051, кроме транспортных средств, конструкция крыши и/или остекления которых не предусматривает полной изоляции кабины (салона) от окружающей среды, полуприцепы, предназначенные для перевозки пассажиров, троллейбусы и устанавливает допустимые уровни шума, которые воздействуют на водителя в кабине и пассажиров в пассажирском помещении автотранспортных средств, и методы испытаний. Стандарт не распространяется на автотранспортные средства, находящиеся в эксплуатации. 
 
 
 
 
 

     Методы  оценки и испытания  объекта исследования

     1. Тягово-скоростные свойства

     Тягово-скоростными свойствами называют совокупность свойств, определяющих возможные по характеристикам двигателя или сцепления ведущих колёс с дорогой диапазоны изменения скоростей движения и предельные интенсивности разгона автомобиля при его работе на тяговом режиме в различных дорожных условиях. Тяговым считают режим, при котором от двигателя к ведущим колёсам подводится мощность, достаточная для преодоления сопротивления движению. Одним из способов повышения тягово-скоростных свойств служит оптимизация параметров трансмиссии.

     Обобщающим  измерителем тягово-скоростных свойств  служит средняя скорость движения. Средняя скорость движения характеризует способность автомобиля доставлять грузы или пассажиров с минимальной затратой времени. Из-за сложности определения средней скорости движения используют единичные измерители тягово-скоростных свойств, которые позволяют оценить их в частных случаях движения. К единичным измерителям тягово-скоростных свойств относят:

• Максимальную скорость V_{а max};
• Время разгона на заданном пути f_S;
• Время разгона до заданной скорости f_v;
• Скоростную характеристику "разгон-выбег" V_a=f(t) и V_a=f(S);
• Скоростную характеристику "разгон на передаче, обеспечивающей максимальную скорость V_a=f(t) и V_a=f(S);
• Минимальную устойчивую скорость V_{a min};
• Максимальный преодолеваемый подъём i_max;
• Установившуюся скорость на затяжных подъёмах V_{a уст};
• Ускорения при разгоне а_а;
• Силу тяги на крюке F_кр; 
  
• Длину динамически преодолеваемого подъёма S_п;
• Удельную мощность автомобиля Р_уд;

     Первый  измеритель установлен Правилами ЕЭК  ООН № 68 и ГОСТ 22576-90, 2-й-5-й -  ГОСТ 22576-90, 6-й, 7-й и 12-й - ГОСТ 4.401-88, 8-й - ГОСТ 21398-89.

     2. Топливная экономичность.

     Топливная экономичность – свойство, определяющее расходы топлива при выполнении автомобилем транспортной работы в различных условиях эксплуатации. Обобщающими измерителями топливной экономичности служат средний расход топлива Q_{s ср} и удельный расход топлива Q_{w ср}.

     Нормативными  документами устанавливают единичные  оценочные измерители топливной экономичности, определяемые в конкретных дорожных условиях с указанием скоростных и нагрузочных режимов работы.

     Единичными  измерителями топливной экономичности  служат:

• Контрольный расход топлива Q_{S к};
• Расход топлива в магистральном цикле на дороге Q_{S м.ц.};
• Расход топлива в городском цикле на дороге Q_{S г.ц.};
• Расход топлива в городском цикле на стенде Q_{S г.ц.с.};
• Топливная характеристика установившегося движения Q_S=f(V_a);
• Топливно-скоростная характеристика на магистратьно-холмистой дороге Q_S=f(V_{a доп.}) и V_a=f(V_{a доп.});
• Удельный контрольный расход топлива для грузовых автомобилей Q_{W k};
• Обобщённый приведенный расход топлива Q_S;
• Топливно-экономическая характеристика Q_S=f(V_a, ψ).

     Первые  шесть измерителей установлены  ГОСТ 20306-90, 7-й - ГОСТ 4.401-88, 8-й — ГОСТ 4 396-88, 1-й измеритель также предусмотрен Правилами ЕЭК ООН №№ 15 и 84,4-й-Правилами ЕЭК ООН №№ 15, 84 и 101. 
 

     3. Вибронагруженность

     Колебания – многократное повторение одинаковых или почти одинаковых процессов, - сопутствуют многим природным явлениям и явлениям, вызванным человеческой деятельностью, - от простейших колебаний маятника до электромагнитных колебаний распространяющейся световой волны.

     Механические  колебания – периодически повторяющиеся движения, вращательные или возвратно-поступательные.

     Вибрация – это малые механические колебания, возникающие в упругих телах под воздействием переменных сил.

     Идеально  уравновесить элементы механизмов практически  невозможно, поэтому в механизмах с вращающимися частями почти  всегда возникает вибрация. Вибрация машин может приводить к нарушению функционирования техники и вызывать серьезные аварии. Установлено, что вибрация является причиной 80% аварий в машинах. В частности, она приводит к накоплению усталостных эффектов в металлах, появлению трещин.

     При воздействии вибрации на человека наиболее существенно то, что тело человека можно представить в виде сложной  динамической системы. Многочисленные исследования показали, что эта динамическая система меняется в зависимости  от позы человека, его состояния – расслабленное или напряженное – и других факторов. Для такой системы существуют опасные, резонансные частоты. И если внешние силы воздействуют на человека с частотами, близкими или равными резонансным, то резко возрастает амплитуда колебаний как всего тела, так и отдельных его органов.

     Резонансные частоты.

     Для человека резонанс наступает:

• В положении сидя при частоте 4 – 6 Гц
• Для головы – 20 – 30 Гц
• Для глазных яблок – 60 – 90 Гц

     При этих частотах интенсивная вибрация может привести к травматизации позвоночника и костной ткани, расстройству зрения, у женщин – вызвать преждевременные роды.

     Колебания вызывают в тканях органов переменные механические напряжения. Информация о действующей вибрации воспринимается вестибулярным аппаратом.

     Вестибулярный аппарат располагается в височной части черепа и состоит из преддверия и полукружных каналов, расположенных во взаимно перпендикулярных плоскостях. Вестибулярный аппарат обеспечивает анализ положений и перемещений головы в пространстве, активизацию тонуса мышц и поддержание равновесия тела.

     При широком спектре воздействующих на человека вибраций вестибулярный  аппарат может передавать ложную информацию. Это связано с особенностями  гидродинамического устройства вестибулярного аппарата, не приспособившегося в  ходе эволюции к функционированию в условиях высокочастотных колебаний. Такая ложная информация вызывает состояние укачивания, дезорганизует работу многих систем организма.

     Воздействие вибрации на организм человека определяется уровнем виброскорости и виброускорения,  диапазоном действующих частот, индивидуальными особенностями человека. За нулевой уровень виброскорости принята величина 5∙10^-8  м/с, виброускорения – 3∙10^-4 м/с², рассчитанные по порогу чувствительности организма человека.

     По  способу передачи на человека вибрация подразделяется на:

• Общая – передается через опорные поверхности на тело человека в положении сидя или стоя.
• Локальная  - передается через руки.

     Длительное  воздействие на человека вибрации ведет  к вибрационной болезни. Это заболевание является профессиональным. Вибрационная патология занимает 2-е место после пылевых, среди профессиональных заболеваний. В зависимости от степени воздействия на организм человека выделяют 4 стадии развития вибрационной болезни:

• На первой стадии симптомы незначительные: боль в руках, спазмы капилляров, боли в мышцах плечевого пояса.
• На второй стадии усиливаются боли в руках, происходит расстройство чувствительности, понижается температура, синеет кожа кистей рук. При условии исключения влияния вибрации на человека на первой и второй стадии лечение эффективно и изменения обратимы.
• Третья четвертая стадии характеризуются интенсивными болями в руках, резким снижением температуры кистей рук. Происходят изменения в нервной и эндокринной системах, а также сосудистые изменения. На этих стадиях нарушения приобретают генерализованный характер.