- •Методические указания
- •СодержАние
- •Введение
- •1 Цель и задачи курсового проектирования
- •2 Состав, содержание и оформление курсового проекта
- •Тема 1. Проектирование и расчет автомобильного сцепления;
- •Тема 2. Проектирование и расчет рулевого управления автомобиля;
- •Тема 3. Проектирование и расчет тормозного управления автомобиля.
- •Тема 1 проектирование и расчет автомобильного сцепления
- •1 Исходные данные для проектирования
- •2 Порядок проектирования сцепления
- •3 Требования к сцеплению
- •4 Определение параметров сцепления
- •4.1 Параметры дисков
- •4.2 Диаметр вала сцепления
- •4.3 Удельная работа буксования
- •Момент инерции автомобиля
- •4.4 Расчет на нагрев
- •0С (22) [ 4 ]
- •5 Расчет на прочность основных деталей сцепления и механизмов управления.
- •5.1 Диски трения
- •5.2 Гаситель крутильных колебаний
- •5.3 Нажимные пружины
- •5.4 Рычаги выключения сцепления
- •5.5 Рычажный механизм выключения сцепления с механическим или гидравлическим приводом управления
- •Заключение
- •Приложение а
- •Приложение б
- •Приложение в
- •Курсовой проект
- •Список литературы
4.4 Расчет на нагрев
Чрезмерный нагрев деталей сцепления при буксовании может вывести его из строя.
Если принять, что вся работа буксования, приходящаяся на один диск, превращается в тепло, то температура ведущего диска будет равна
, (21) [ 4 ]
где – удельная работа буксования, Дж/см2;
–коэффициент перераспределения теплоты между деталями;
–для нажимного диска однодискового сцепления и среднего диска двухдискового сцепления;
–для наружного (нажимного) диска двухдискового сцепления;
–теплоемкость стали или чугуна, кДж/кгград;
–масса диска, кг;
Отсюда перепад температур, 0С
0С (22) [ 4 ]
Допустимый нагрев нажимного диска за одно выключение – включение сцепления
0С.
Для формованных накладок сцепления грузовых автомобилей, как было сказано выше, максимальная допускаемая температура при длительном воздействии составляет 200оС, а при кратковременном воздействии (не более 1 минуты) до 3500С.
Поддержание постоянного теплового режима обуславливает стабильность работы сцепления. При длительном буксовании температура поверхностей трения достигает 3000С и выше, но уже при 2000С коэффициент трения снижается примерно в 2 раза. При высокой температуре начинает вытекать связующий компонент накладок, в результате чего они становятся пористыми, сухими и быстро изнашиваются. Для отвода теплоты предусматривается: вентиляция картера сцепления через окна или ажурный кожух, направление потока воздуха специальными щитами, поглощение теплоты массивными дисками, выполнение радиальных канавок на фрикционных накладках.
Пример расчета на нагрев:
Коэффициент перераспределения теплоты между деталями
Теплоемкость стали или чугуна, кДж/кгград
Масса диска Q = 0,5кг;
перепад температур
0С,
[ Δt ] > Δt, перепад температур не превышает допустимого значения.
5 Расчет на прочность основных деталей сцепления и механизмов управления.
В основе расчета деталей сцепления и привода к нему на прочность лежит определение сил, действующих на рассчитываемые детали. Величина этих сил зависит от выполняемых деталями сцепления функций и определяется в соответствии с конкретной конструкцией сцепления. Определив силы, действующие на отдельные детали сцепления и его привода, нетрудно найти напряжения, возникающие в этих деталях.
5.1 Диски трения
Для ведущих и нажимных дисков сцеплений наиболее часто применяются отливки средней прочности из чугуна СЧ 18-36.
Для лучшего отвода тепла нажимные диски имеют ребра в виде лопастей и вентиляционные канавки, размеры их определяются конструктивно с учетом размеров фрикционных колец и маховика.
Рассчитываются в ведущих дисках только элементы, соединяющие диск с маховиком (выступы и шипы, зубья, пальцы и отверстия под них). Работают эти элементы на смятие. Удельное давление смятия определяется по выражению
, МПа, (23) [ 4 ]
где – коэффициент момента, учитывающий распределение крутящего момента двигателя по ведущим дискам;
,
где – число ведущих дисков;
–расстояние (радиус) расположения элемента от оси сцепления,
–число работающих элементов,
–суммарная площадь контакта, м2,
В выполненных конструкциях МПа.
Ведомые диски автомобильных сцеплений изготовляются из стали 20 (с цианированием и закалкой) и сталей 40,45,60Г,65Г,60ХГС и др. (с закалкой).
В таблице 9 приведены сведения о материалах, термообработке и толщине ведомых дисков сцеплений некоторых автомобилей.
Таблица 9 Материалы, применяемые для изготовления ведомых дисков
Марки автомобилей |
Марка стали |
Толщина, мм |
Твердость и термообработка |
ЗИЛ |
50ХФА |
2,1 |
HRC 35…40 Закалка и отпуск |
КрАЗ |
65 |
2,0 |
HRC 44…64 Закалка и отпуск |
КамАЗ |
65Г |
2,0 |
–– |
Диски прикрепляются к шлицевой ступице, выполненной из стали 40 или 40Х и устанавливаемой на ведущем валу коробки передач (вал сцепления).
В ведомом диске на прочность рассчитываются заклепки, крепящие фрикционные кольца и стальной диск к ступице, а также шлицы ступицы. Заклепки рассчитываются на срез и смятие. В существующих конструкциях длина ступицы обычно больше наружного диаметра вала со шлицами, по которому они перемещаются. Стремление увеличить длину ступицы связано с необходимостью исключения перекоса ведомого диска, а также уменьшения удельного давления на шлицы. Шлицы ступицы рассчитываются:
– на смятие
; (24) [ 4 ]
– на срез
; (25) [ 4 ]
где – наружный диаметр шлицев, м;
–внутренний диаметр шлицев, м;
–длина шлицев, м;
–число шлицев;
–ширина шлица, м.
Допускаемые напряжения для одно – и двухдисковых сцеплений МПа иМПа. Меньшие значения имеют сцепления грузовых автомобилей и автобусов, большие значения – сцепления легковых автомобилей.
Пример расчета дисков трения:
Примем расстояние расположения элемента от оси сцепления R=0,045 м;
Суммарная площадь контакта, F=0,000151 м2,
Число работающих элементов е = 3
Удельное давление смятия
Па,
где, коэффициент момента, учитывающий распределение крутящего момента двигателя по ведущим дискам
.
Значение удельного давления удовлетворяет условию прочности σсм ≤ [ σсм ].
В ведомом диске на прочность рассчитываются заклепки, крепящие фрикционные кольца и стальной диск к ступице, а также ступица. Заклепки рассчитываются на срез и смятие.
Расчет заклепок:
Суммарная площадь контакта F=0,000014 м2,
МПа.
Значение расчетного напряжения удовлетворяет условию прочности, σсм ≤ [ σсм ].
Расчет шлицев ступицы:
Параметры шлицевого соединения подбирается из справочника [7] .
–наружный диаметр шлицев, м;
м,
–внутренний диаметр шлицев, м;
м,
–длина шлицев, м;
м,
–число шлицев;
,
–ширина шлица, м;
м.
– на смятие
МПа
Значение расчетного напряжения удовлетворяет условию прочности, σсм ≤ [ σсм ].
– на срез
МПа;
Значение расчетного напряжения удовлетворяет условию прочности, τ ≤ [ τ ]