Сцепление легкового автомобиля

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

 

Кафедра “ Автомобили ”

 

 

 

 

 

 

 

КУРСОВАЯ  РАБОТА

 

Тема: «  Сцепление легкового автомобиля»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил:                                                                                   ст. гр.

 

           Преподаватель:                                                                    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

МИНСК 2013

СОДЕРЖАНИЕ

 

1.ОБЗОР  КОНСТРУКЦИЙ ПРОЕКТИРУЕМОГО УЗЛА ………………..…

1.1. Требования  к конструкции и классификация …………………………..…

1.2. Конструкции  сцеплений…………………………………………………..

1.3. Привод  сцепления…………………………………………………….…..

2. ОБОСНОВАНИЕ  ВЫБОРА КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ…….

2.1. Выбор  основных параметров сцепления………………………………….

2.2. Расчет  сцепления……………………………………………………….…..

2.3. Определение  показателей нагруженности сцепления……………………

3. РАСЧЕТ  ПРИВОДА УПРАВЛЕНИЯ СЦЕПЛЕНИЕМ……………………

4. ОПИСАНИЕ РАБОТЫ И РЕГУЛИРОВОК ПРОЕКТИРУЕМОГО УЗЛА.

 ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………...……………………

ЛИТЕРАТУРА…………………………………………………………………...  

    Введение

      Легковые автомобили являются пассажирским транспортным средством, предназначенным для перевозки пассажиров и малогабаритных грузов.

В основе классификации современных  легковых автомобилей лежат следующие  признаки: рабочий объем цилиндров  двигателя; количество ведущих колес; тип и назначение кузова.

     Основу отечественного парка  легковых автомобилей составляют автомобили Волжского автомобильного завода в  г.Тольятти (ВАЗ). Это выпускавшиеся  ранее заднеприводные автомобили малого класса "Жигули" ВАЗ-2101, -2103 и их модификации. Современные заднеприводные автомобили "Жигули" выпускаются с кузовом типа "седан" ВАЗ-2105, -2106 и -2107 с модификациями, с кузовом типа "универсал" ВАЗ-2104, грузопассажирские полноприводные автомобили повышенной проходимости ВАЗ-2121 "Нива" и переднеприводные автомобили "Спутник" ВАЗ-2108, -2109 и -21099 и т.д.

     Автомобили ВАЗ рассчитаны на эксплуатацию в различных климатических  условиях при температурах окружающей среды -40...+50 °С. Они могут работать в средних широтах, в условиях Крайнего Севера и в странах с  тропическим климатом. Эти автомобили являются базовыми моделями, т.е. основными среди семейств автомобилей, собираемых главным образом из одинаковых агрегатов. На основе каждой базовой модели выпускают ряд ее модификаций, удовлетворяющих определенным требованиям и условиям эксплуатации и таким образом отличающих модификации от базовой модели. Особенностями каждого семейства рассматриваемых автомобилей ВАЗ являются их компоновка, высокая степень унификаций деталей, узлов, агрегатов и отсутствие точек смазывания шасси, благодаря чему сокращаются время и трудоемкость технического обслуживания.

     Каждая базовая модель автомобилей имеет свое обозначение (индексацию). Обозначение состоит  из букв, показывающее предприятие-изготовитель (ВАЗ - Волжский автомобильный завод), и четырех цифр, где первые две цифры (21) обозначают класс и тип автомобиля (малый класс, легковой), а третья и четвертая - номер модели (21-я, 5-я и т.д.). Модификации базовой модели имеют пятую цифру, означающую порядковый номер модификации. Кроме индекса, базовой модели и ее модификациям присваивается так же название ("Нива", "Жигули" и т.д.).

     Автомобили ВАЗ имеют высокую  конструктивную безопасность: активную, пассивную (внутреннюю, внешнюю), экологическую.

     Активную безопасность автомобилей (свойство предотвращать дорожно-транспортные происшествия) обеспечивают: высокие  тягово-скоростные и тормозные свойства, хорошие устойчивость и управляемость, высокая плавность хода, хорошая  обзорность и комфортабельность, резко  снижающие утомляемость водителя и  создающие условия длительной безаварийной работы.

     Пассивную (внутреннюю и внешнюю) безопасность автомобилей (свойство уменьшать тяжесть  последствий дорожно-транспортных происшествий) обеспечивают: высокая  прочность пассажирского салона, практически исключающая его  деформации при авариях; ремни безопасности; травмобезопасное рулевое колесо; безопасные стекла; безопасное внутреннее оборудование кузова, уменьшающее травмирование водителя и пассажиров; безопасная внешняя форма кузова без выступающих элементов, уменьшающая травмирование пешеходов.

     Экологическая безопасность автомобилей (свойство уменьшать вред, наносимый  в процессе эксплуатации пассажирам, водителю и окружающей среде) обеспечивается конструкцией отдельных систем, механизмов и их элементов, снижающих создаваемый  автомобилями шум и уменьшающих  токсичность отработавших газов.

     К основным направлениям развития конструкций  легковых автомобилей следует отнести: переход на выпуск автомобилей:

•          переднеприводных с уменьшенной массой (за счет применения пластмасс, более тонкого проката и проката из сплавов на основе алюминия),

•          снабженных двигателями с рабочим объемом до 1,8 л.

     Уменьшение массы переднеприводных автомобилей позволяет снизить расход топлива на 10-15 %. Одновременно с этим намечается расширение производства автомобилей, работающих на сжатом и сжиженном газах.

Однако все эти усовершенствования смогут быть в полной мере реализованы  только при условии грамотной  эксплуатации автотранспортных средств, которая в основном зависит от водителя, от его знания конструкции  автомобиля, умения своевременно обнаруживать и устранять неисправности и  от его мастерства вождения.

 

                    1.ОБЗОР КОНСТРУКЦИЙ ПРОЕКТИРУЕМОГО УЗЛА.

1.1. Требования к конструкции  и классификация.

Устанавливаемые на автомобилях сцепления  по характеру передачи крутящего  момента разделяют на фрикционные и электромагнитные. Работа фрикционного сцепления основана на использовании касательных сил трения, возникающих в зоне контакта ведущих и ведомых элементов, при их относительном угловом смещении. Сила трения пропорциональна нормальной силе, сжимающей эти элементы. Электромагнитные сцепления передают крутящий момент за счет сил магнитного притяжения частиц ферронаполнителя, расположенного между ведущими и ведомыми элементами сцепления. Этот момент пропорционален силе тока, протекающего в обмотке возбуждения, с помощью которой намагничивается ферронаполнитель. Выключение сцепления достигается отключением обмотки от источника питания.

Наибольшее распространение имеют фрикционные сцепления. Электромагнитные сцепления иногда устанавливают на микро- и малолитражных легковых автомобилях.

Основные элементы фрикционного сцепления  показаны на рисунок 1.1. Оно включает следующие узлы ведущую часть  — маховик 1, нажимной диск 3, кожух  сцепления 5, нажимные пружины, ведомую  часть — ведомый диск - с гасителем  крутильных колебаний 13, механизм выключения — отжимные рычаги 12, выжимной подшипник 11 с муфтой выключения 6, привод сцепления — педаль 7, оттяжную пружину 8, тягу 9, вилку 10. При необходимости в привод встраивается усилитель, помогающий водителю управлять сцеплением.

Рисунок 1.1 Схема сцепления

 

Сжатие трущихся поверхностей осуществляется нажимными пружинами. Зазор D в приводе (на рисунок 1.1 между подшипником 11 и рычагами 12) необходим для полного включения сцепления и должен поддерживаться в определенных пределах. Если конструкция привода не обеспечивает гарантированного зазора, вследствие изнашивания трущихся поверхностей он уменьшается, а восстанавливается соответствующей регулировкой. Выключение сцепления происходит следующим образом. При нажатии на педаль 7 через систему рычагов и тяг перемещается выжимной подшипник 11 и выбирается зазор D. Затем подшипник воздействует на отжимные рычаги 12 и нажимной диск отходит вправо, сжимая пружины 4. При этом между ведомым диском 2, маховиком 1 и нажимным диском 3 образуются зазоры, что приводит к выключению сцепления.

Сцепление должно обеспечивать: передачу максимального крутящего момента  двигателя без пробуксовки при  полностью включенном сцеплении; чистое выключение, необходимое для полного  отключения двигателя от трансмиссии; плавность включения для уменьшения динамических нагрузок в трансмиссии  и для плавного трогания автомобиля с места; минимальный момент инерции ведомой части сцепления. Для уменьшения динамических нагрузок в зубчатых зацеплениях коробки передач и скорости изнашивания синхронизаторов при переключении передач; постоянство момента трения во включенном состоянии; эффективный отвод теплоты при буксовании; гашение высокочастотных колебаний, действующих на трансмиссию, в основном, со стороны двигателя; высокую долговечность и технологичность изготовления; малые габариты (длина).

Конструкции сцеплений  отличаются большим разнообразием. По форме трущихся поверхностей они могут быть дисковыми, колодочными или конусными; по способу создания нажимного усилия — механическими, гидравлическими, пневматическими, электрическими; по состоянию трущихся поверхностей — сухими или смазываемыми; по характеру работы — постоянно замкнутыми или разомкнутыми. На автомобилях в подавляющем большинстве случаев применяют сухие дисковые постоянно замкнутые сцепления с пружинным нажимным устройством и гасителем в ведомом диске. Эти сцепления просты по конструкции и долговечны.

В свою очередь сухие  фрикционные сцепления подразделяются по ряду признаков: по способу действия — на неавтоматические и автоматические. В настоящее время обычно применяют неавтоматические сцепления. Автоматические сцепления установлены на некоторых моделях легковых зарубежных и отечественных автомобилей. Автоматическим может быть само сцепление (центробежное) по принципу его работы или система управления, обеспечивающая работу неавтоматического сцепления (обычно фрикционного или электромагнитного) по заданному алгоритму без вмешательства водителя.

По числу ведомых  дисков — на одно- и двух-  дисковые. Однодисковые сцепления используют на легковых и грузовых автомобилях малой и средней грузоподъемности. Двухдисковые сцепления устанавливают на автомобилях большой грузоподъемности.

По расположению нажимных пружин — на периферийные и центральные. По периферии устанавливают ряд цилиндрических пружин, а центрально — одну коническую, цилиндрическую или тарельчатую. Последние получили распространение в сцеплениях легковых автомобилей, остальные типы применяют в сцеплениях грузовых автомобилей и автобусов.

По типу привода —  на сцепления с механическим и гидравлическим приводом без усилителя и с усилителем. Усилители выполняют механическими, гидравлическими, пневматическими или вакуумными.

1.2. Конструкции сцеплений.

Конструкция, размеры и  характеристики сцепления в значительной степени определяются типом нажимных пружин (рисунок 1.2). В автомобильных сцеплениях применяют цилиндрические, конические и тарельчатые пружины. Их сравнительные характеристики показаны на рисунок 1.3. Цилиндрические пружины имеют линейную характеристику во всем рабочем диапазоне. Характеристика конической пружины до посадки витков также является линейной, затем по мере выключения витков из работы жесткость пружины увеличивается. Это является недостатком, так как обусловливает увеличение усилия при выключении сцепления и значительное снижение нажимного усилия при изнашивании фрикционных накладок. Наиболее благоприятна характеристика тарельчатой пружины, усилие которой в рабочем диапазоне изменяется незначительно при выключении сцепления и изнашивании фрикционных накладок. Цилиндрические пружины в современных сцеплениях устанавливают по периферии (см. рисунок 1.2, а, б), что обеспечивает равномерное сжатие трущихся поверхностей за счет симметричного расположения пружин относительно друг друга и отжимных рычагов. В зависимости от их числа нажимные пружины располагаются на одной или двух окружностях нажимного диска. Для центрирования пружин и уменьшения их деформации при действии центробежных сил применяют стаканы, бобышки или выступы на нажимном диске и кожухе сцепления (рисунок 1.4). Бобышки нажимного диска используют также для его балансировки. Для предотвращения нагрева пружин устанавливают теплоизолирующие шайбы. Вместо периферийных пружин может устанавливаться центрально одна цилиндрическая пружина.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   Рисунок 1.2-Типовые конструкции однодискового —ЗИЛ-130 (а) и двухдискового — ЯМЗ-236К (б)   сцеплений с   периферийно расположенными пружинами, однодисковых сцеплений с центральной конической  пружиной — МАЗ-200  (в)   и с тарельчатой пружиной — ВАЗ (г): 1 — ведомый   диск;   2 — нажимной   диск;   3 —отжимные   рычаги;    4—гаситель;   5 —кожух;   6 — выжимной   подшипник,   7 —нажимные пружины, 8 — пластины.

При этом уменьшается диаметр сцепления, а его осевые размеры увеличиваются. Использование более сложной в изготовлении конической пружины, устанавливаемой центрально (см. рисунок 1.2, в), позволяет уменьшить и осевые размеры сцепления. В таких сцеплениях регулируется усилие сжатия пружины, например, прокладками, как в конструкции, показанной на рисунок 1.2, в.

Сжатая коническая пружина 7 расположена между опорным фланцем и подвижной втулкой. На другом конце втулки закреплена с помощью стопорного кольца обойма с шариками нажимных упругих рычагов пластинчатого типа. Обойма состоит из двух шайб. В ней устанавливается до 20 рычагов, которые удерживаются шариками, помещаемыми в отверстия на внутренних концах рычагов. Наружные концы рычагов опираются на кольцевые выступы опорного фланца и нажимного диска 2.

Пружина 7 стремится переместить втулку вместе с обоймой вправо. В результате внутренние концы рычагов также смещаются вправо, сжимая наружными концами трущиеся поверхности сцепления. При выключении сцепления втулка перемещается влево и упругие рычаги 3, перестают действовать на нажимной диск. Упругие рычаги обеспечивают равномерное сжатие трущихся поверхностей и плавность включения сцепления.

 

 

 

Рисунок 1.3-Характеристики нажимных пружин:

а–конической;

б -цилиндрической;

в– тарельчатой.

 

       Тарельчатые пружины благодаря  своим достоинствам широко используются в автомобильных сцеплениях (особенно легковых автомобилей). Тарельчатая пружина (рисунок 1.5) имеет форму усеченного конуса и состоит из сплошного кольца с меридионально расположенными лепестками, выполняющими функции упругих отжимных рычагов. Возможны два варианта установки тарельчатой пружины (рисунок 1.6). В первом варианте (рисунок 1.6, а) на нажимной диск пружина действует наружным краем сплошного кольца, во втором (рисунок 1.6, б) — внутренним. Первый вариант наиболее широко применяется в силу простоты механизма выключения сцепления (см. рисунок 1.2, г). Во втором варианте упрощается конструкция механизма установки пружины, уменьшаются усилие выключения и напряжения в пружине. Однако в этом случае для выключения сцепления внутренние концы лепестков пружины необходимо перемещать в направлении от нажимного диска, что усложняет конструкцию механизма выключения.