- •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
5.2 Гаситель крутильных колебаний
Выбор наружного диаметра ступицы и числа пружин гасителя производится в зависимости от наружного диаметра фрикционного кольца ведомого диска .
Радиус окружности, на которой расположены пружины, выбирают в зависимости от наружного диаметра фланца ступицы. В выполненных конструкциях радиус
мм.
Длины окон, в которых установлены пружины, примерно равны 25…27 мм.
Таблица 10
Наружный диаметр фрикционного кольца ведомого диска сцепления, мм |
Число пружин гасителя |
Наружный диаметр фланца ступицы, мм |
До 250 |
6 8 |
124 133 |
280…310 |
8 10 |
133 158 |
310…330 |
10 |
172 |
Число пружин гасителя обычно шесть или восемь, редко – больше. Параметры пружин: диаметр проволоки мм; средний диаметр виткамм; наружный диаметр пружинымм; рабочее число витков; полное число витков; жесткость пружины 100…300 Н/мм, т.е. очень жесткие, поэтому отношение среднего диаметра пружины к диаметру проволоки.
Максимальное усилие сжимающее пружину гасителя:
, Н, (26) [ 4 ]
где – число пружин гасителя.
Принимая во внимание большую жесткость пружин гасителя, напряжение пружины следует вычислять с учетом кривизны витка
, МПа, (27) [ 4 ]
где – коэффициент, учитывающий кривизну витка пружины;
; (28) [ 4 ]
. (29) [ 4 ]
Для пружинной стали допускаемое напряжение МПа.
Пример расчета гасителей крутильных колебаний:
Для наружного диаметра фрикционного кольца ведомого диска сцепления
D = 160 мм, примем число пружин гасителя – 6, наружный диаметр фланца ступицы – 124мм.
Радиус окружности, на которой расположены пружины мм.
Длины окон, в которых установлены пружины 25 мм.
Параметры пружин:
- диаметр проволоки мм;
-средний диаметр витка мм;
-наружный диаметр пружины мм;
-рабочее число витков ;
-полное число витков ;
-жесткость пружины 100 Н/мм, т.е. очень жесткие, поэтому отношение среднего диаметра пружины к диаметру проволоки .
Максимальное усилие сжимающее пружину гасителя:
, Н,
Коэффициент, учитывающий кривизну витка пружины:
Напряжение пружины
МПа
Значение расчетного напряжения удовлетворяет условию прочности, τ ≤ [ τ ].
5.3 Нажимные пружины
В нажимных механизмах сцепления применяют цилиндрические, конические и тарельчатые пружины, изготовленные из марганцовистой стали. Для пружин сцеплений автомобилей ГАЗ, ЗИЛ, УраЛ применяется сталь 65Г, для пружин сцеплений МАЗ, КрАЗ, КамАЗ – сталь 85Г, 50ХФА.
Цилиндрическая нажимная пружина. Число пружин в сцеплении с периферийным расположением цилиндрических пружин, как уже отмечалось, должно быть кратно числу рычагов выключения. Усилие одной пружины (где– число пружин) не должно превышать 800 Н.
Усилие и деформация пружины взаимосвязаны:
, Н, (30) [ 4 ]
где – деформация пружины, м;
–модуль сдвига, для стали МПа;
–диаметр проволоки, м;
–число рабочих витков, полное число витков ;
–средний диаметр витка, м.
Все параметры пружин принимают в соответствии с ГОСТ 16118-70.
В значительной степени эксплуатационные качества сцепления определяются жесткостью пружины
. (31) [ 4 ]
Напряжения цилиндрической пружины
(32) [ 4 ]
[ τ ] = 700…900 МПа.
Двойная цилиндрическая нажимная пружина. При подборе двойных пружин необходимо принять некоторые допущения, например при одинаковой деформации двух пружин следует считать напряжение в этих пружинах одинаковым:
. (33) [ 4 ]
Задавшись жесткостью пружин
, (34) [ 4 ]
находим связь между деформацией и другими параметрами пружин:
; (35) [ 4 ]
. (36) [ 4 ]
Выразим ичерези:
; (37) [ 4 ]
. (38) [ 4 ]
Подставим полученные значения в формулы для и:
; (39) [ 4 ]
. (40) [ 4 ]
Так как и, то
; (41) [ 4 ]
. (42) [ 4 ]
Конструктивно задавшись значениями и и варьируя значениями ,, , , можно подобрать необходимые параметры пружин.
Данные по цилиндрическим нажимным пружинам сцеплений некоторых автомобилей приведены в таблице 11.
Таблица 11.
Параметры цилиндрических пружин сцепления |
Марки автомобилей | |||
ГАЗ-3110 |
ГАЗ-3307 |
ЗИЛ-431410 |
МАЗ-6422 | |
Число пружин |
9х2 |
12 |
16 |
14х2 |
Число рычагов выключения |
3 |
3 |
4 |
4 |
Усилие одной пружины, Н |
260+220 |
630 |
680 |
400 |
Диаметр проволоки , мм |
3 |
4.2 |
4.5 |
4.5 |
Средний диаметр витка , мм |
28.5 |
24.8 |
25.5 |
31.5 |
Число рабочих витков |
7+9.5 |
7 |
8.5 |
9 |
Коэффициент жесткости, Н/мм |
6.210.7 |
29.8…32.4 |
36…40 |
13.6…15.8 |
Коническая пружина. Минимальная высота пружины может быть обеспечена в том случае, если навивка пружины позволяет при полном сжатии совместить все витки в одной плоскости. Упругая характеристика конической пружины нелинейная. Для пружин прямоугольного сечения усилие
; (43) [ 4 ]
жесткость
. (44) [ 4 ]
Напряжение пружин
. (45) [ 4 ]
В этих формулах и– стороны сечения проволоки, соответственно параллельная и перпендикулярная оси пружины;и– соответственно большой и малый диаметр пружины;и– коэффициенты, значения которых зависят от отношения:
-
2
2,5
3,0
0,246
0,258
0,267
1,713
1,256
0,995
Диафрагменная нажимная пружина. Расчетная схема для определения параметров диафрагменной пружины приведена на рисунке 1.
Рисунок 1 - Расчетная схема диафрагменной пружины
Диафрагменная пружина представляет собой пружину Бельвиля, модифицированную для использования в автомобильных сцеплениях. Давление пружины создается ее участком между опорными кольцами, установленными на заклепках на кожухе сцепления и наружным краем пружины, упирающимся в нажимной диск сцепления. Лепестки диафрагменной пружины (в сцеплениях автомобилей ВАЗ и АЗЛК их 18) одновременно являются рычагами выключения, их упругость способствует плавному включению сцепления. Толщина диафрагменной пружины сцепления находится в пределах 2.0…2.5 мм для легковых и 3.0…5.0 мм для грузовых автомобилей.
Усилие пружины
, Н, (46) [ 4 ]
где – модуль упругости,, МПа; (47) [ 4 ]
–модуль упругости первого рода, МПа;
–коэффициент Пуассона, ;
–высота пружины, м;
–толщина пружины, м.
По этому уравнению может быть построена зависимость нажимного усилия диафрагменной пружины от ее деформации.
Усилие выключения может быть подсчитано из условия равновесия
; (48) [ 4 ]
. (49) [ 4 ]
Ход подшипника муфты выключения определяется суммой перемещений сечения пружины (принимается недеформируемым в осевом направлении) и лепестков при их деформации:
; (50) [ 4 ]
; (51) [ 4 ]
, (52) [ 4 ]
где – угловое перемещение;
–жесткость лепестков.
Наибольшее напряжение испытывает элемент пружины со стороны малого торца при повороте пружины на угол , т.е. когда пружина становится плоской. Здесь суммируются напряжения растяжения σр и напряжения изгиба лепестков:
; (53) [ 4 ]
. (54) [ 4 ]
В свободном состоянии .
Лепестки диафрагменной пружины испытывают наибольшее изгибающее напряжение у основания:
, (55) [ 4 ]
где – число лепестков;
–момент сопротивления изгибу в опасном сечении.
Момент сопротивления изгибу в опасном сечении
, м3 (56) [ 4 ]
где b – ширина опасного сечения, м
h – толщина опасного сечения, м
Для пружин различных типов применяются высокоуглеродистые стали марок 65Г,85Г,60С2 и др., допускаемое напряжение МПа.
Пример расчета диафрагменной нажимной пружины.
Расчетная схема для определения параметров диафрагменной пружины приведена на рисунке 2.
Рисунок 2 - Расчетная схема диафрагменной пружины
Толщина диафрагменной пружины сцепления находится в пределах
2,0…2,5 мм для легковых. Примем h =2 мм.
Усилие пружины может быть подсчитано из условия равновесия
;
Усилие выключения примем Рвыкл=100 Н, тогда усилие пружины:
, Н
Н
Максимальное напряжение изгиба лепестков:
;
В свободном состоянии .
МПа
Изгибающее напряжение у основания:
, МПа =12;
Момент сопротивления изгибу в опасном сечении,
м3
МПа
МПа.
[σmax] = 700…800 МПа.
Значение максимального напряжения удовлетворяет условию прочности
σmax ≤ [σmax]