Смекни!
smekni.com

Проектирование автомобиля с бензиновым двигателем (стр. 5 из 6)

8. Проверочный (прочностной) расчет сцепления

Описание основных видов сцепления

Назначение сцепления - разъединять двигатель и коробку передач во время переключения передач и вновь плавно соединять их, не допуская резкого приложения нагрузки, а также обеспечивать плавное трогание автомобиля с места и его остановку без остановки двигателя. При резком торможении без выключения сцепления оно, пробуксовывая, предохраняет трансмиссию от перегрузок инерционным моментом. Во включенном состоянии сцепление должно надежно соединять двигатель с трансмиссией, не пробуксовывая. При анализе и оценке конструкций сцеплений, как и других механизмов, следует руководствоваться предъявляемыми к ним требованиями:

1 надежная передача крутящего момента от двигателя к трансмиссии; плавность и полнота включения; чистота выключения;

2 минимальный момент инерции ведомых элементов;

3 хороший отвод теплоты от поверхностей трения;

4 предохранение трансмиссии от динамических нагрузок;

5 поддержание нажимного усилия в заданных пределах в процессе эксплуатации;

6 минимальные затраты физических усилий на управление;

7 хорошая уравновешенность.

Кроме того, к сцеплению, как и ко всем механизмам автомобиля, предъявляют такие общие требования: обеспечение минимальных размеров и массы, простота устройства и обслуживания, технологичность, ремонтопригодность, низкий уровень шума. Классификация сцеплений приведена на схеме (рисунок 12). На большинстве автомобилей устанавливают постоянно замкнутые сцепления, т. е. постоянно включенные и выключаемые водителем при трогании, переключении передач и торможении. Постоянно разомкнутые сцепления, выключенные при малой угловой скорости коленчатого вала двигателя и автоматически включающиеся при ее увеличении, применяются сравнительно редко, главным образом при автоматическом управлении. На легковых автомобилях и грузовых автомобилях малой и средней грузоподъемности устанавливаются однодисковые сухие сцепления. Двухдисковые сцепления применяют для грузовых автомобилей повышенной грузоподъемности (КамАЗ, КрАЗ, МАЗ), но иногда с целью упрощения конструкции и для них используют однодисковое сцепление ("Магирус-290"). Многодисковые сцепления применяются крайне редко и только на автомоби-лях большой грузоподъемности.

Рисунок 12 - Классификация сцеплений

Гидравлические сцепления (гидромуфты) применялись на отечественных автомобилях ЗИМ (ГАЗ-12) и МАЗ-525. В настоящее время гидромуфты в качестве отдельного агрегата не применяют. В некоторых гидромеханических передачах в определенных условиях гидротрансформатор переходит на режим гидромуфты.

Электромагнитные порошковые сцепления и сцепления с электромагнитным созданием нажимного усилия в 40—50-е годы получили некоторое применение благодаря хорошей приспособленности к автоматизации управления. Однако широкого распространения, так же как и автоматические сцепления других типов, они не получили, что главным образом обусловлено их сложностью. В нашей стране электромагнитные порошковые сцепления устанавливались на автомобилях ЗАЗ для инвалидов.

Для грузовых автомобилей малой и средней грузоподъемности используют механический или гидравлический привод, иногда с сервопружиной. На грузовых автомобилях большой грузоподъемности устанавливают комбинированный привод: механический с пневмоусилителем (МАЗ) или гидравлический с пневмоусилителем.

Расчет сцепления легкового автомобиля

Выбор вида сцепления

В процессе курсового проекта требуется спроектировать сцепление для установки на легковой автомобиль среднего класса. В качестве прототипа конструкции принимаем фрикционное сцепление, которое отличается от других типов сцеплений простотой конструкции, надежностью, "чистотой" выключения и плавностью включения, а также удобством при эксплуатации и ремонте. Схема сцепления приведена на рисунке 13.

Рисунок 13 – Схема сцепления

Для поддержания нажимного усилия, которое должно равномерно распределяться по нажимному диску, в сцеплении используем периферийные двойные цилиндрические пружины. Двойные цилиндрические пружины имеют предпочтительное применение, т.к. для размещения одиночной пружины малой жесткости, обеспечивающей требуемое нажимное усилие, необходимо значительно увеличить размеры сцепления. А для проектируемого нами легкового автомобиля это не приемлемо.


Надежная передача крутящего момента от двигателя к трансмиссии

Сцепление автомобиля должно обеспечивать возможность передачи крутящего момента, превышающего крутящий момент двигателя. При износе фрикционных пар, когда сила нажатия пружины ослабевает, сцепление может пробуксовывать. Длительное пробуксовывание сцепления приводит к выводу его из строя.

Максимальный момент, передаваемый сцеплением:

, (41)

где

– максимальный крутящий момент двигателя;

– коэффициент запаса.

.

Расчет двойной цилиндрической пружины

Размеры наружного D и внутреннего d диаметров ведомого диска примем как у прототипа cцепления (ГАЗ-3102 D=225мм, и d= 150мм)

Усилие пружины:

, (42)

где

- усилия первой и второй пружины соответственно.

,
, (43)

где

- напряжение цилиндрической пружины (принимаем согласно рекомендации ([2], страница 50)
=700 МПа);

- диаметр проволоки (принимаем как у аналога
=3 мм);

,
- средний диаметр витка первой и второй пружины соответственно (примем как у аналога
= 28,5 мм,
= 22,5 мм).

,

,

Остальные параметры пружины принимаем как у аналога. Коэффициент жесткостиcпр = 6,2+10,7 Н/мм; число рабочих витков nр.в. = 7+9,5. Количество двойных пружин zпр = 9.

Расчёт фрикционного диска

Давление:

, (44)

Допустимое давление [P0] = 0,25 для легковых автомобилей ([2], страница 52)

Пружины гасителя крутильных колебаний

Выбираем 6 пружин гасителя колебаний (ZПР.Г). Параметры пружины: диаметр проволоки dПР = 4 мм. Средний диаметр витка: ДВ = 16 мм. Полное число витков – 6.

Максимальное усилие сжимающее одну пружину гасителя:

, (45)

где rпр г – радиус приложения усилия пружине (принимаем 1,7 мм).

.

Коэффициент:

, (46)

,

Коэффициент, учитывающий кривизну витка пружины:

, (47)

Напряжение пружины:

, (48)

,

Допустимое напряжение пружины

.

Расчет ступицы ведомого диска

Шлицы испытывают смятие и изгиб.

Напряжение смятия:

, (49)

где

– длина шлицев;
- число шлицев;
– коэффициент точности прилегания шлицев, dHи dB— соответственно наружный и внутренний диаметр шлицев.

Принимаем dH=26 мм и dB=18 мм,

=46 мм,
=12.

МПа. <[
]