Сцепление автомобиля ЗИЛ-130-76

Введение

Перед автомобильнойпромышленностьюв настоящеевремя стоятзадачи, связанныес увеличениемвыпуска экономичныхавтомобилейс дизельнымидвигателями,позволяющихзначительносократитьрасход топлива,а следовательнои затраты нанего. Одновременнос ростом производстваавтомобилейособо большойгрузоподъемности(110 и 180 тонн) необходимосоздаватьмощности длявыпуска грузовыхавтомобилеймалой грузоподъемности- полтонны. Внастоящее времяпроводятсязначительныеработы по увеличениювыпуска и повышениюнадежностиавтомобилей,работающихна сжатом исжиженномгазах. Возрастаетпроизводствоспециализированныхавтомобилейи прицепов дляперевозкиразличныхгрузов. Предусматриваетсяуменьшить на15-20% удельнуюметаллоемкость,увеличитьресурс, снизитьтрудоемкостьтехническогообслуживанияавтомобилей,повысить всевиды безопасности.

Курсовой проектпо дисциплине"Конструированиеи расчет автомобилей"является творческойработой, цельюкоторой служитприобретениенавыков использованиязнаний, полученныхкак в самомкурсе, так и вряде профилирующихдисциплин, накоторых базируетсяэтот курс. Получениенавыков аналитическогоопределенияпоказателейэксплуатационныхсвойств иконструктивныхпараметровавтомобиля,закреплениенавыков четкогоизложения изащиты результатовсамостоятельнойработы как врукописныхформах, так ипри публичномвыступлении.

1.Расчёт тягово-динамическихпараметровавтомобиля

1.1 Выборосновных параметровавтомобиля

В ходе выполнениякурсовогопроекта выбираетсяи рассчитываетсяряд параметровпроектируемогоавтотранспортногосредства исоставляетсятаблица 1.1 основныхпараметровавтомобиляЗИЛ-130-76.

Таблица 1.1

ОсновныепараметрыавтомобиляЗИЛ-130-76

№ п/п	Параметр	Обозначение	Размерность	Значение
1	Полная масса	Ма	кг	10525
2	Грузоподъёмность	Мг	кг	6000
3	Максимальнаямощность двигателя	Nemax	кВт	110,3
4	Угловая частотавращения коленваладвигателяпри максимальноймощности	N	рад/с	335,1
5	Максимальныйкрутящий моментдвигателя	Memax	Нм	402
6	Угловая частотавращения коленваладвигателяпри максимальномкрутящем моменте	M	рад/с	209,4
7	Распределениеполной массы: на переднююось на заднюю ось	Maп Maз	кг кг	2625 7900
8	Распределениесобственноймассы: на переднююось на заднюю ось	М Mп Мз	кг кг кг	4300 2120 2180
9	Передаточныечисла КПП: первая передача вторая передача третья передача четвёртаяпередача пятая передача	iк1 iк2 iк3 iк4 iк5	- - - - -	7,44 4,10 2,29 1,47 1,00
10	Передаточноечисло главнойпередачи	iко	-	6,33
11	Максимальнаяскорость	vаmax	км/ч	90
12	КПД трансмиссии	т	-	0,89
13	Коэффициентобтекаемости	к	Нс2/м4	0,68

1.2 Построениевнешней скоростнойхарактеристики

Внешне-скоростнойхарактеристикойдвигателяназываетсязависимостьэффективноймощности иэффективногокрутящегомомента отчастоты вращенияколенваладвигателя приполной подачетоплива.

Внешняя скоростнаяхарактеристикадвигателя имеетследующиехарактерныеточки:

1). _min– минимальноустойчиваяугловая частотавращения коленваладвигателя,рад/с.

2). _M– угловая частотавращения коленваладвигателя,соответствующаямаксимальномукрутящемумоменту, рад/с.

3). _N– угловая частотавращения коленваладвигателя,соответствующаямаксимальноймощности, рад/с.

4). _огр– угловая частотавращения коленваладвигателя, прикоторой срабатываетограничительчисла оборотовколенваладвигателя,рад/с.

рад/с.

Текущее значениемощности определяетсяпо формуле:

,

гдеN_e – значениеэффективноймощности двигателя,кВт; N_emax– максимальнаямощность, кВт;_e –угловая частотавращения коленваладвигателя,об/мин; _N– угловая частотавращения примаксимальноймощности, об/мин;a, b, c – постоянныекоэффициенты,зависящие отконструкциидвигателя.

ДвигательЗИЛ-130 снабжёнограничителемчастоты вращенияколенваладвигателя,поэтому коэффициентыa, b, c вычисляютсяпо формулам:

; ; и _,

_{где К- коэффициентприспособляемостипо частоте,}

_{; Мз – запаскрутящегомомента, %.}

_,

_{где МеN– крутящиймомент примаксимальноймощности, Нм;Меmax– максимальныйкрутящий момент,Нм}

_Нм.

_.

, , ,

проверяя, получаемчто

– расчёты проведеныверно.

Крутящий моментдвигателяопределяетсяпо формуле:

.

Тяговая мощностьопределяетсяпо формуле:

,

где_т –кпд трансмиссии,_т=0,89(табл. 1.1).

Рассчитанныезначения мощностизаписываемв таблицу 1.2.

_{Таблица 1.2.}

Результатырасчета внешнейскоростнойхарактеристики

e	рад/с	68	106	144	182	220	258	296	335
Ne	кВт	22,8	39,1	56,3	73,1	88,3	100,4	108,2	110,3
Me	Нм	334,7	368,6	391,0	401,9	401,3	389,1	365,5	329,3
NT	кВт	20,3	34,8	50,1	65,1	78,6	89,4	96,3	98,2

По результатамрасчётов (табл.1.2) строим графикиN_e=f(_e),N_t=f(_e),M_e=f(_e)(рис. 1.1).

Интервал от_Nдо _Мхарактеризуетустойчивостьработы двигателя.

1.3 Построениелучевой диаграммы

Перед построениеммощностногобаланса следуетнайти связьмежду угловойчастотой вращенияколенваладвигателя искоростьютранспортногосредства навсех передачах.Для этого строитсялучевая диаграмма.

Лучевой диаграммойназываетсязависимостьскорости автомобиляот частотывращения коленчатоговала двигателяпри постоянномзначениипередаточногочисла. Лучеваядиаграммастроится длякаждой передачи.

Диаграммустроят исходяиз условия:

м/с,

где _е– частотавращения коленваладвигателя,рад/с; r_к– радиус каченияколеса, r_к=0,471м; i_к -передаточноечисло передачи;i_о - передаточноечисло главнойпередачи;

Графики скоростейна различныхпередачах взависимостиот угловойчастоты выходятиз начала координат,представляютсобой прямые,поэтому в качестве_е удобнопринять _е_N.

Расчёт скоростипри _е_N335,1рад/с на пятой(прямой – i_к51)передаче:

км/ч.

Таблица 1.3.

Результатырасчета лучевойдиаграммы

Передача	I	II	III	IV	V
iк	7,44	4,10	2,29	1,47	1
iо	6,32
е,рад/с	335,1
rк,м	0,471
vmax,км/ч	12	22	39	61	90

По результатамрасчётов (табл.1.3) строим лучевуюдиаграмму(1.2).

1.4 Построениетяговой характеристикиавтомобиля

Тяговая характеристикаили мощностнойбаланс показываетраспределениемощности навсех передачахпо отдельнымвидам сопротивлений:

кВт,

где N_– мощность,затрачиваемаяна преодолениесуммарногодорожногосопротивления,кВт; N_w –мощность,затрачиваемаяна преодолениесопротивлениявоздуха, кВт;N_j - мощность,затрачиваемаяна преодолениеинерции, кВт;N_тр – потеримощности втрансмиссии,кВт.

Составляющиемощностногобаланса зависятот скоростиавтомобиля.Связь междучастотой вращенияколенваладвигателя искоростьюавтомобиляможно найтипо лучевойдиаграмме.

Разность междумощностьюдвигателя имощностью наведущих колёсахпредставляетсобой мощностьмеханическихпотерь.

Величину мощностисуммарногодорожногосопротивленияможно найтипо формуле:

кВт,

где R_а –полный вестранспортногосредства; v– скоростьтранспортногосредства, м/с;  – суммарныйкоэффициентдорожногосопротивления;i – коэффициентсопротивленияподъему (припостроениимощностногобаланса принимаемi=0, т.к. рассматриваемдвижение погоризонтальномуучастку дороги);f– коэффициентсопротивлениякачению

,где f₀=0,02– коэффициентсопротивлениякачению прималой скорости.

Н.

Таким образом,

кВт.

Значения N_при различныхскоростяхзаносим в таблицу1.4.

Потери мощностина преодолениесопротивлениявоздуха определяемпо формуле:

кВт,

где к – коэффициентобтекаемости,для ЗИЛ-130-76 к0,5;v – скоростьтранспортногосредства, м/с;F – лобовоесечение автомобиля,м²

,где В1,8м – колея автомобиля;Н2,4 м –высота автомобиля,т.о. м².

Расчёт мощностисопротивлениявоздуха прискорости v12км/ч:

кВт.

Значения N_Wпри различныхскоростяхзаносим в таблицу1.4.

Таблица1.4.

Результатырасчета мощностногобаланса

i	Параметр	Ед. изм	1	2	3	4	5	6	7	8
		рад/с	68	106	144	182	220	258	296	335
7,44	v1	км/ч	2	4	5	7	8	9	11	12
	Ne1	Н	22,8	39,1	56,3	73,1	88,3	100,4	108,2	110,3
	Nт1	Н	20,3	34,8	50,1	65,1	78,6	89,4	96,3	98,2
4,1	v2	км/ч	4	7	9	12	14	17	19	22
	Ne2	Н	22,8	39,1	56,3	73,1	88,3	100,4	108,2	110,3
	Nт2	Н	20,3	34,8	50,1	65,1	78,6	89,4	96,3	98,2
2,29	v3	км/ч	8	12	17	21	26	30	35	39
	Ne3	Н	22,8	39,1	56,3	73,1	88,3	100,4	108,2	110,3
	Nт3	Н	20,3	34,8	50,1	65,1	78,6	89,4	96,3	98,2
1,47	v4	км/ч	12	19	26	33	40	47	54	61
	Ne4	Н	22,8	39,1	56,3	73,1	88,3	100,4	108,2	110,3
	Nт4	Н	20,3	34,8	50,1	65,1	78,6	89,4	96,3	98,2
1	v5	км/ч	18	28	39	49	59	69	79	90
	Ne5	Н	22,8	39,1	56,3	73,1	88,3	100,4	108,2	110,3
	Nт5	Н	20,3	34,8	50,1	65,1	78,6	89,4	96,3	98,2

Параметр	Ед. изм.	1	2	3	4	5	6	7	8
v	км/ч	12	24	36	48	60	72	84	90
N	кВт	7,05	14,28	21,89	30,06	38,98	48,84	59,81	65,78
N		0,08	0,64	2,16	5,12	10,00	17,28	27,44	33,75

По результатамрасчётов (табл.1.4) строим графикмощностногобаланса (рис.1.3).

1.5 Построениеграфика силовогобаланса

Силовойбаланс показываетраспределениеполной окружнойсилы на ведущихколёсах поотдельным видамсопротивлений:

Н,

где P_w – силасопротивлениявоздуха, Н; P_– сила суммарногодорожногосопротивления,Н; P_j – силасопротивленияинерции, Н.

Полная окружнаясила на всехпередачахопределяетсяпо формуле:

Н,

где М_е – крутящиймомент, определённыйпо табл. 1.2, Нм;r_к0,471м – статическийрадиус колеса;_т0,89– кпд трансмиссии.

Расчёт полнойокружной силыдля движенияна первой передаче:i_к17,44при _е62,8рад/с.

Н.

Силу суммарногодорожногосопротивленияопределяютпо формуле:

Н,

где R_a=103250Н– полныйвес автомобиля;

-коэффициентсопротивлениякачению; i=0 –коэффициентсопротивленияподъему (горизонтальныйучасток дороги).

Расчёт силысуммарногодорожногосопротивленияпри v12км/ч:

Н.

Силу сопротивлениявоздуха находятпо формуле:

Н,

где к=0,68 – коэффициентобтекаемости;v – скоростьавтомобиля,м/с; F4,32 м²– площадь поперечногосечения.

Расчёт силысопротивлениявоздуха приv12км/ч:

Н.

Рассчитанныезначения силР_к, Р_W,Р_ заносимв табл. 1.5.

Максимальновозможнаяскорость автомобиляопределяетсяточкой пересеченияграфика Р_кдля 5-ой передачис кривой суммарногосопротивления.

Таблица 1.5.

Результатырасчета силовогобаланса

i	Параметр	Ед. изм	1	2	3	4	5	6	7	8
		рад/с	68	106	144	182	220	258	296	335
7,4	v1	км/ч	2	4	5	7	8	9	11	12
	Pк1	Н	29781,6	32800,4	34794,7	35764,4	35709,5	34630,1	32526,2	29301,5
4,1	v2	км/ч	4	7	9	12	14	17	19	22
	Pк2	Н	16411,9	18075,5	19174,5	19708,9	19678,6	19083,8	17924,4	16147,3
2,3	v3	км/ч	8	12	17	21	26	30	35	39
	Pк3	Н	9166,7	10095,8	10709,7	11008,1	10991,2	10659,0	10011,4	9018,9
1,5	v4	км/ч	12	19	26	33	40	47	54	61
	Pк4	Н	5884,3	6480,7	6874,8	7066,4	7055,5	6842,2	6426,5	5789,4

Продолжениетаблицы 1.5.

1	v5	км/ч	18	28	39	49	59	69	79	90
	Pк5	Н	4002,9	4408,7	4676,7	4807,0	4799,7	4654,6	4371,8	3938,4

v	км/ч	2,0	14,6	27,1	39,7	52,3	64,9	77,4	90,0
Pw	Н	0,7	35,4	122,8	262,9	455,6	701,1	999,2	1350,0
P	Н	2065,3	2078,5	2112,0	2165,5	2239,2	2333,1	2447,1	2581,2
P	Н	2065,9	2113,9	2234,7	2428,4	2694,9	3034,2	3446,3	3931,2

По данным таблицы1.5 строим графиксилового баланса(рис. 1.4).

1.6 Построениединамическойхарактеристики

Динамическаяхарактеристикапредставляетсобой зависимостьдинамическогофактора Dот скоростиавтомобиля:

.

Динамическийфактор определяетсяпо формуле:

,

где Р_к – полнаяокружная сила,Н; Р_W – силасопротивлениявоздуха, Н;

– свободнаясила тяги, Н;R_a103250Н – суммарнаянормальнаяопорная реакциявсех колёсавтомобиля.

Расчёт значениядинамическогофактора ведёмдля _е62,8рад/с, v_1min2км/ч. Определяемпо лучевойдиаграммескорость автомобиля,затем по графикусилового балансанаходим значениеР_св28397,2Н, тогда

.

При равномерномдвижении D,в этом случаединамическийфактор определяетдорожноесопротивление,которое можетпреодолетьтранспортноесредство насоответствующейпередаче приопределённойскорости:

,где i –коэффициент,сопротивленияподъёму (в расчётахпринимаем i0); – коэффициентсопротивлениякачению.

Расчёт коэффициентасопротивлениякачения fпри v12км/ч:

.

Расчетныезначения fзаносим в таблицу1.6.

Таблица 1.6.

Результатырасчета динамическогофактора

iк	Параметр	Ед. изм	1	2	3	4	5	6	7	8
		рад/с	68	106	144	182	220	258	296	335
7,44	v1	км/ч	2	4	5	7	8	9	11	12
	D1	-	0,288	0,318	0,337	0,346	0,346	0,335	0,315	0,284
4,1	v2	км/ч	4	7	9	12	14	17	19	22
	D2	-	0,159	0,175	0,186	0,191	0,191	0,185	0,174	0,156
2,29	v3	км/ч	8	12	17	21	26	30	35	39
	D3	-	0,089	0,098	0,103	0,106	0,105	0,102	0,095	0,085
1,47	v4	км/ч	12	19	26	33	40	47	54	61
	D4	-	0,057	0,062	0,065	0,067	0,066	0,063	0,058	0,050
1	v5	км/ч	18	28	39	49	59	69	79	90
	D5	-	0,038	0,041	0,043	0,043	0,041	0,037	0,032	0,025

Таблица 1.7.

Результатырасчета коэффициентасопротивлениякачения

v,км/ч	2	12	24	36	48	60	72	84	90
f	0,02	0,0201	0,0204	0,0208	0,0214	0,0222	0,0232	0,0244	0,025

По данным табл.1.7 строим графикff(v)(рис. 1.5), где пересечениекривой ff(v)с кривой D=f(v)даст максимальнуюскорость автомобиля.

1.7 Определениеускоренияавтомобиля

Величинуускорения накаждой передачеможно определитьпо формуле:

м/с²,

где величину(D-)можно определитьграфическипо динамическойхарактеристике:

;g – ускорениесвободногопадения, м/с²; – коэффициентучёта вращающихсямасс, его величинуопределяютпо эмпирическоёформуле: .

Расчёт на первой передаче(i_к17,44):

.

Расчётныезначения на различныхпередачахзаносим в табл.1.8.

Расчёт ускоренияавтомобиляна первой передачепри _е68рад/с. Находимзначение (D-f)по графикудинамическойхарактеристикипри скоростиv, соответствующей_е68рад/с:

.

м/с².

Расчётныезначения jзаносим в табл.1.8.

Таблица 1.8.

Результатырасчета ускорения

iк		Параметр	Ед.изм.	1	2	3	4	5	6	7	8
			рад/с	68	106	144	182	220	258	296	335
7,44	3,254	v1	км/ч	2	4	5	7	8	9	11	12
		j1	м/с2	0,808	0,896	0,954	0,983	0,981	0,949	0,888	0,793
4,1	1,712	v2	км/ч	4	7	9	12	14	17	19	22
		j2	м/с2	0,795	0,887	0,948	0,977	0,976	0,942	0,878	0,779
2,29	1,250	v3	км/ч	8	12	17	21	26	30	35	39
		j3	м/с2	0,538	0,607	0,652	0,671	0,666	0,637	0,582	0,501
1,47	1,126	v4	км/ч	12	19	26	33	40	47	54	61
		j4	м/с2	0,319	0,365	0,392	0,400	0,389	0,359	0,311	0,241
1	1,080	v5	км/ч	18	28	39	49	59	69	79	90
		j5	м/с2	0,164	0,190	0,199	0,193	0,170	0,131	0,075	0,001

По значениямтабл. 1.8 строимграфики ускорения

(рис. 1.6).

1.8 Построениеграфиков обратногоускорения

Время и путьразгона следуетопределятьграфоаналитическимметодом. Дляопределениявремени разгонастроитьсяграфик величин,обратных ускорению.Посколькувеличина, обратнаяускорению, прискорости, близкойк максимальнойимеет большоезначение, построениеследует ограничитьскоростью

км/ч.

По данным табл.1.7 считаем значенияобратных ускорений1/j, с²/м изаносим их втабл. 1.9.

Таблица 1.9.

Результатырасчета обратныхускорений

iк		Параметр	Ед.изм.	1	2	3	4	5	6	7	8
7,4	3,254	v1	км/ч	2	4	5	7	8	9	11	12
		1/j1	с2/м	1,237	1,116	1,048	1,018	1,019	1,053	1,126	1,260
4,1	1,712	v2	км/ч	4	7	9	12	14	17	19	22
		1/j2	с2/м	1,258	1,127	1,055	1,023	1,025	1,061	1,139	1,284
2,3	1,250	v3	км/ч	8	12	17	21	26	30	35	39
		1/j3	с2/м	1,858	1,647	1,535	1,490	1,501	1,571	1,717	1,995
1,5	1,126	v4	км/ч	12	19	26	33	40	47	54	61
		1/j4	с2/м	3,137	2,741	2,552	2,500	2,569	2,782	3,217	4,146
1	1,080	v5	км/ч	18	28	39	49	59	69	71	72
		1/j5	с2/м	6,114	5,275	5,018	5,190	5,891	7,661	12,2	13,333

По данным табл.1.8. аналогичноускорениюстроится графикобратногоускорения (рис.1.7).

1.9 Определениевремени и путиразгона автомобиля

Для определениявремени разгонаграфик обратныхускоренийразбиваетсяна ряд интерваловскоростей, вкаждом из которыхопределяетсяплощадь, заключённаямежду кривойвеличин, обратныхускорению иосью абсцисс,эта площадьF_iвремени движения.

Время движенияв каждом интервалеопределяетсяпо формуле:

с,

где i – порядковыйномер интервала;F_i –площадь, заключённаямежду кривойи осью абсцисс,мм²; а20мм в с²/м – масштабныйкоэффициент,показывающийколичествомм на графике1/j в с²/м;b6мм в м/с – масштабныйкоэффициентскорости,показывающийколичествомм на графикескорости в 1м/с.

При расчётеусловно считается,что разгон накаждой передачеопределяетсяпри максимальнойчастоте вращенияколенваладвигателя.Время переключенияпередач длякарбюраторногодвигателя скоробкой передач,оснащённойсинхронизаторамиравно 11,5с. Падение скоростиза время переключенияпередач определяетсяпо формуле:

м/с,

где t_п11,5с – время переключенияпередач; – коэффициентсуммарногодорожногосопротивления(при малых скоростях0,02); '1,04– коэффициент,учёта вращающихсямасс автомобиля,когда двигательавтомобиляотсоединёнот колёс.

Падение скоростиза время переключенияпередач оченьмало:

м/с,поэтому ононе учитывается.

Время разгонана 15^-ти метровоминтервале:

с.

Расчётныезначения времениразгона наразличныхинтервалахзаносим в табл.1.10.1, а на графикеt=f(v)время разгонаоткладываетсянарастающимитогом.

Таблица 1.9.1.

Результатырасчета времениразгона

Интервал		1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
Fi	мм2	125	113	104	120	104	111	130	281	348	410	910	705	1000	1200	17778
t	с	1,04	0,94	0,87	1	0,87	0,93	1,08	2,34	2,9	3,42	7,58	5,88	8,33	10	14,6

Для определенияпути разгонаграфик времениразгона разбиваемна интервалыи подсчитываемплощади, заключённыемежду кривойи осью ординат.

Путь разгонана каждом интервалеопределяемпо формуле:

м,

гдеS_i– путь разгонана i^-томинтервалескоростей, м;F_i –площадь междукривой t=f(v)и осью ординат,мм²; с – масштабныйкоэффициентвремени, показывающийколичествомм на графикеt=f(v)в 1 с, с=3,33 мм в 1 с.

Расчёт путиразгона напервом интервале:

м.

ЗначенияS_iзаносим в табл.1.10.2. Найденныйв каждом интервалепуть разгонапоследовательносуммируем истроим графикS=f(v)(рис. 1.8).

Таблица 1.9.2.

Результатырасчета путиразгона

Интервал		1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Fi	мм2	30	88	125	185	405	552	910	1350	1615	1805	4095	5750
Si	м	0,45	1,32	1,88	2,78	6,08	8,28	13,7	20,3	24,2	27,1	61,4	86,3

Все полученныеграфики прирасчёте тягово-динамическихпараметровавтомобиляЗИЛ-130-76 представленына первом листе.

2.Расчёт сцепленияи анализ конструкции

2.1 Назначениесцепления.Требованияк сцеплению

Сцеплениепредназначенодля плавноготрогания автомобиляс места, кратковременногоразъединениядвигателя итрансмиссиипри переключениипередач ипредотвращениювоздействияна трансмиссиюбольших динамическихнагрузок, возникающихна переходныхрежимах и придвижении подорогам с плохимпокрытием. Приконструированиифрикционныхсцепленийпомимо основныхтребований(минимальнаясобственнаямасса, простотаконструкции,высокая надёжностьи т.п.) необходимообеспечитьследующее:

• надёжную передачукрутящегомомента отдвигателя ктрансмиссиипри любых условияхэксплуатации;

• плавное троганиеавтомобиляс места и полноевключениесцепления;

• полное отсоединениедвигателя оттрансмиссиис гарантированнымзазором междуповерхностямитрения;

• минимальныймомент инерцииведомых элементовсцепления дляболее лёгкогопереключенияпередач и сниженияизноса поверхноститрения в синхронизаторе;

• необходимыйотвод теплотыот поверхноститрения;

• предохранениетрансмиссииот динамическихперегрузок.

2.2 Классификациясцеплений

1). По способупередачи крутящегомомента сцеплениебывает: фрикционное,гидравлическое,электромагнитное.

2). По способууправленияразличаютсцепление спринудительнымуправлением,с усилителеми без усилителя,а также с автоматическимуправлением.

3). По способусоздания давленияна нажимнойдиск сцепленияделят на пружинные,полуцентробежные и центробежные.

4). По форме поверхностейтрения различаютдисковые, конусныеи барабанныесцепления.

5). По числу ведомыхдисков сцеплениябывают одно-,двух- и многодисковые.

2.3 Анализиспользованияразличных видовконструкций

На современныхавтомобиляхобычно устанавливаютодно- или двухдисковыефрикционныесцепления спринудительнымуправлением.Такие конструкциипозволяютобеспечитьосновные требования,предъявляемыек сцеплениям.

Однодисковыесцепленияпросты в изготовлениии обслуживании,обеспечиваютхороший отводтеплоты от партрения, имеютнебольшую массуи высокуюизносостойкость.

Двухдисковыесцеплениявызываютнеобходимостьиспользованияповышенногоусилия выключения,имеют большиегабариты,значительныймомент инерцииведомых деталейи увеличенныйход выключения.

На многих современныхавтомобиляхи автобусахустанавливаютавтоматическиесцепления дляобеспеченияплавного троганияс места и переключенияпередач автоматически.

2.4 Выборконструктивнойсхемы

Исходя из известнойгрузоподъёмностиавтомобиля,его максимальнойскорости ипередаваемогокрутящегомомента получаем,что для автомобиляЗИЛ-130-76 подходиттакой вариант:однодисковоефрикционноесцепление всухом картерес цилиндрическиминажимнымипружинами, смеханическимприводом.

2.5 Материалы,применяемыедля изготовления основныхдеталей сцепления

Рабочие пружиныизготавливаютсяиз стали Сталь65Г.

Ведущий дискизготавливаютиз серого чугунаСЧ 28-48, СЧ 32-52, обладающегохорошимипротивозадирнымии фрикционнымисвойствамипри работе всочетании сфрикционныминакладками.

Ведомый дискизготавливаютиз стали, обладающейповышеннойупругостью.

Ступица ведомогодиска изготавливаютиз стали марокСталь 40 и Сталь40Х.

Фрикционныенакладки ранееизготавливалисьиз асбеста,металлическихнаполнителейи связующеговещества(синтетическиесмолы, каучук),теперь из-затоксичностиасбест заменёндругими веществами.

Рычаг выключениясцепления, ихоси и опорныевилки изготавливаютсяиз мало- илисреднеуглеродистойстали и подвергаютцианированиюдо твёрдостиHRC 56-60.

Кожух сцепленияизготавливаютиз стали Сталь10.

2.6 Расчётсцепления

Выбираем наружныйдиаметр ведомогодиска из условия,что М_дmax402Нми максимальнойчастоты вращенияколенваладвигателя_max335,1рад/с:

D_н342мм – наружныйдиаметр накладки,

d_в186мм – внутреннийдиаметр накладки,

5 мм – толщинафрикционнойнакладки,

i2– число парповерхностейтрения.

2.6.1 Оценкаизносостойкостисцепления

Степень нагруженияи износостойкостьнакладок сцепленияпринято оцениватьдвумя основнымипараметрами:

• удельным давлениемна фрикционныеповерхности

• удельной работойбуксованиясцепления;

Расчёт удельногодавления нафрикционныеповерхности:

,Н/м², где p_пр– сила нормальногосжатия дисков,Н; F – площадьрабочей поверхностиодной фрикционнойнакладки,

м²;[p₀]0,20,25МПа – допускаемоедавление,обеспечивающеепотребныйресурс работынакладок.

Определениесилы нормальногосжатия:

Н,

где М_дmax– максимальныймомент двигателя,Нм; 2,25– коэффициентзапаса сцепления;0,27 –коэффициенттрения; R_ср– средний радиусфрикционнойнакладки,

м,т.о. кН,а МПа– потребныйресурс накладокобеспечен.

Расчёт удельнойработы буксованиясцепления:

,

где L_уд– удельнаяработа буксования;L_– работа буксованияпри троганииавтомобиляс места, Дж; F_сум– суммарнаяплощадь рабочихповерхностейнакладок, м²;

Дж,

где J_а –момент инерцииавтомобиля,приведённыйк входному валукоробки передач,

Нм,

где m_а10525кг – полнаямасса автомобиля;m_п0кг – полнаямасса прицепа;i_к и i₀–передаточныечисла соответственнокоробки передачи главной передачи(i_к4,10,i₀6,32);1,05 –коэффициентучёта вращающихсямасс.

Нм²;

 – расчётнаяугловая частотавращения коленваладвигателя,рад/с: для автомобиляс карбюраторнымдвигателем:

рад/с, где _М182рад/с – угловаячастота вращенияколенваладвигателя примаксимальномкрутящем моменте;b – коэффициент,равный 1,23 дляавтомобилейс карбюраторнымидвигателями;М_т – моментсопротивлениядвижению притрогании сместа, Нм,

где 0,016– коэффициентсопротивлениякачению (нагоризонтальнойдороге с асфальтовомпокрытии); _т0,82– к.п.д. трансмиссии.

Нм.

МДж.

МДж/м²

L_уд2,5985МДж/м²уд]4МДж/м², следовательнопотребныйресурс накладокобеспечен.

2.6.2 Оценкатеплонапряжённостисцепления

Нагрев деталейсцепления заодно включениеопределяемпо формуле:

С,

где 0,5– доля теплоты,расходуемаяна нагрев детали;с482 Дж/(кгК)– теплоёмкостьдетали; m_д16кг – масса детали;[t]1015С.

,т.о.

Потребнаятеплонапряженностьобеспечена.

2.7 Расчётдеталей сцепленияна прочность

2.7.1 Расчётнажимных пружинсцепления

Определениеусилия, развиваемогоодной пружиной:

Н,

где Z18– число пружин.

Н.

Принимаем, чтоотношениедиаметров

,тогда потребныйдиаметр проволокидля пружинсцепленияопределим поформуле:

,

где y – коэффициентконцентрацийнапряжений,при m6y1,25;[_пр]700900МПа – допускаемоенапряжениекручения.

мм.

Принимаемзначение d4,5мм.

Определяемдиаметр виткапружины поизвестным dи m:

мм.

Число рабочихвитков пружины:

,

где G910⁴МПа – модульупругости прикручении; с –жёсткостьпружины,

,

где

Н– приращениесил сопротивленияпружины выключениясцепления; – приращениесжатия пружиныпри выключениисцепления,

где i – числопар трения;1,01,5мм – осеваядеформацияведомого диска,тогда

мм.

Н/мм90Н/мм.

.

2.7.2 Расчётпружин демпферасцепления

Для расчётапружин демпферасцепленияпринимаем:

• z8– число пружин;

• d4мм – диаметрпроволоки;

• D_ср16мм – среднийдиаметр витка;

• n_п5– полное числовитков;

• С300 Н/мм– жёсткостьпружины;

• М_тр100200Нм –момент тренияфрикционныхэлементовдемпфера.

Моментпредварительнойзатяжки пружин:

Нм

Максимальноенапряжениепружины демпфераопределяетсяпо формуле:

,

где n – числоведомых дисковсцепления, т.о.

Нм.

Усилие, сжимающееодну пружинудемпфера:

,

где R0,08м – радиус приложенияусилия к пружине;z – числопружин.

Н.

Принимая вовнимание большуюжёсткостьпружин демпфера,напряжениевычисляем поформуле, учитывающейформу сечения,кривизну виткаи влияние поперечнойсилы:

,МПа

где К – коэффициент,учитывающийформу сечения,кривизну виткаи влияние поперечнойсилы на прочность;[]=700900МПа.

,

где

,тогда ,а МПа, т.о. – условие прочностивыполняется.

2.7.3 Расчётступицы ведомогодиска

Напряжениесмятия шлицовступицы определяетсяпо формуле:

,МПа

где

,а d_н40мм – наружныйдиаметр шлицов;d_в30мм – внутреннийдиаметр шлицов; ;l60мм длина шлицов;z10число шлицов;0,75 –коэффициентточности прилеганияшлицов; [_см]1530МПа – допустимоенапряжениесмятия.

мм, мм², Н,тогда

МПа,

т.о. 22,97 МПа

– условиевыполняется.

Напряжениесреза шлицовступицы определяетсяпо формуле:

,

где b8мм – ширинашлицов; [_срmax]515МПа – допустимоенапряжениесреза.

МПа,

т.о. 14,36 МПа

– условиевыполняется.

Материал ступицы– Сталь 35, 40Х.

Материал ведомогодиска – Сталь50, 65Г.

2.7.4 Расчетвала сцепления

Вал сцеплениярассчитываетсяна скручиваниепо диаметрувпадин шлицевойчасти. Задавдопустимоенапряжениекручения [_max]70МПа, находим:

м.

Проверку шлицовна смятие проводимпо формуле:

,МПа

где

– средний радиусприложенияокружной силы,м; h, l –высота и длинашлицов ступицыведомого диска,см.

МПа.

Проверку шлицовна срез проводимпо формуле:

,МПа

где b8мм – ширинашлицов ступицыведомого диска,см.

МПа.

[_см]1530МПа, [t_срmax]=5ё15МПа

_{, – условие прочностивыполняется.}

2.8 Приводсцепления

Усилие на педаливыключениявычисляем сучётом увеличениясилы нажимныхпружин привключении на20%:

_,

_{где Рпр12125Н – сила давленияпружины; u– общее передаточноечисло привода;т0,8– кпд привода.}

_,

_{где u1и u2- передаточноечисло соответственнопедальногопривода и механизмавыключениясцепления. Длямеханическогопривода:}

_,

_{где а400;b85;с110;d60;l88;f17,откуда}

_{; ;}

_,тогда

_Н.

_{На проектируемомавтомобилесила давленияна педаль недолжна превышать200 Н. Следовательно,необходимопредусмотретьустановку вприводе сцепленияусилителя.Свободный ходпедали долженсоставлять3550мм, а полныйход – не менее180 мм.}

Рис.2.1. Механическийпривод сцепления.

2.9 ТО сцепленияв процессеэксплуатации

Применениемеханическогопривода выключениясцепления иподшипникавыключениясцепления спостояннымзапасом смазочногоматериала,закладываемогопри производствена заводе-изготовителе,позволилосущественноснизить трудоёмкостьпри обслуживаниисцепления иего приводав процессеэксплуатации.

Уход за сцеплениеми его приводомзаключаетсяв периодическойпроверке техническогосостояния,очистке механизмовот грязи, регулировкесвободногохода педали,своевременнойподтяжке всехрезьбовыхсоединений,смазке вилкивыключениясцепления ивала педалисцепления всоответствиис картой смазки,а также в устраненииотдельныхнеисправностей,возникающихво время эксплуатации.

Нужно тщательноследить застепенью затяжкиболтов креплениякартера сцепленияк блоку цилиндровдвигателя.Момент затяжкидолжен бытьв пределах 810кгсм.Болты затягиваютсяравномерно,последовательно,крест-накрест.

Основнымидеталями сцепления,требующимизамены илиремонта в процессеэксплуатации,являются подшипниквыключениясцепления,накладки и самведомый диск,а также нажимнойдиск и рычагивыключениясцепления.

Список используемойлитературы

1. Автомобиль(учебник водителятретьего класса).Калисский В.С., Манзон А. И.и др.- М.: Транспорт,1970.- 384с.

2. Автотранспортныесредства:Методическиеуказания квыполнениюкурсовогопроекта.- Вологда:ВПИ, 1986, 36с.

3. Баринов А. А.Элементы расчётаагрегатовавтомобиля:Учебное пособие.– Вологда: ВоПИ,1994. – 132 с.

4. Краткий автомобильныйсправочник.-10-еизд., перебран.и доп. – М.: Транспорт,1984.-220с., ил., табл.

5. Осепчугов В.В., Фрумкин А.К. Автомобиль:Анализ конструкции,элементы расчёта:Учебник длястудентоввузов по специальности«Автомобилии автомобильноехозяйство».– М.: Машиностроения,1989. – 304с.: ил.

6. Теория эксплуатационныхсвойств АТС.Тягово-скоростныесвойства.Методическиеуказания кпрактическимзанятиям длястудентовспециальности150200.- Вологда: ВоГТУ.-2000.- 46 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ОГЛАВЛЕНИЕ1

СПЕЦИФИКАЦИЯ----------------------------------------------------------------------------------29

Формат	Зона			Поз.		Обозначение						Наименование						Кол.		Приме- чание
												Документация
						КП 1502.865.00.00 СБ						Сборочный чертёж						1
						КП 1502.865.00.00 РПЗ						Пояснительная записка						1
												Сборочные единицы
				1								Ведомый диск						1
				2								Картер сцепления						1
				3								Нажимной диск						1
				4								Маховик						1
				5								Рычаг в сборе						8
				6								Вал						1
				7								Крышка картера						1
												Вилка выключения
				8								сцепления						1
												Детали
				9								Фрикционная накладка						2
				10								Крышка						1
				11								Зубчатый венец						1
				12								Вал первичный						1
				13								Палец						4
				14								Пружина демпфера						8
				15								Пружина нажимная						16
				16								Подшипник муфты						1
				17								Оттяжная пружина муфты						1
										КП 1502.865.00.000. СП
Изм		Лит			№ докумен.			Подп.	Дата
Разраб.					Кузнецов С.А.				3.04.	Сцепление автомобиля ЗИЛ-130-76					Лит.		Лист				Листов
Пров.					Баринов А.А.										У		1				2
														ВоГТУ группа МАХ-41
Н.контр.
Утв.

Формат

Зона

Поз.

Обозначение

Наименование

Кол.

Приме- чание

Стандартные изделия

Болт ГОСТ 7798-70

18

М8*20.58

8

19

М8*30.58

16

20

М10*30.58

16

21

Гайка 16 ГОСТ 5918-73

4

Шайба ГОСТ 6402-70

22

8.65Г.029

24

23

10.65Г.029

16

Подшипник 205

24

ГОСТ 8338-75

1

КП 1502.865.00.000. СП

Лист

2

Изм

Лит

№ докумен.

Подп.

Дата

МинистерствообразованияРФ

Вологодскийгосударственный

техническийуниверситет

Факультет:ПМ

Кафедра:А и АХ

Дисциплина:К и РА

Расчётно-пояснительнаязаписка

к курсовомупроекту

Темапроекта:сцеплениеавтомобиляЗИЛ-130-76

(2,25)

Руководитель:профессор, к.т. н.

БариновА.А.

Разработчик:студент гр.МАХ-41

КузнецовС.А.

г. Вологда,

2002 г.