На тему: проектирование и расчет сцепления автомобиля (ваз) lada vesta 1.8

Особенности сцепления АКПП

Поскольку в народе под АКПП подразумеваются
разные типы трансмиссии (что иногда ошибочно, но название прижилось),
рассмотрим их по-очереди. Когда речь идет о роботизированной коробке, то в ней
применяется тот же механизм сведения и разведения маховика с ведомым диском,
что и в обычной «механике». Отличие состоит лишь в работе привода.

Если в
МКПП водитель сам выжимает педаль, то с «роботом» это происходит
автоматически. Вот почему такие коробки тоже называют «автоматами»,
но на самом деле они роботизированные (РКП).

Работает система так:

1. Водитель
   жмет на педаль акселератора.
2. Обороты
   двигателя повышаются.
3. Система дает
   команду исполнительным устройствам расцепить маховик и коробку, чтобы
   переключить передачу.
4. Когда
   двигатель замедляет обороты, система работает так же, но для понижения
   передачи.

Роботизированная коробка
Сцепление для роботизированной коробки передач

Для исправной работы автоматического блока
предусмотрено два раздельных бачка с технической жидкостью. В первом меняется
масло самой трансмиссии, а во втором — масло для исполнительного механизма. На
резервуаре указан минимально допустимый уровень, за которым требуется следить.
Если обслуживание игнорировать, работа автомобиля значительно ухудшится
(начнутся проблемы с переключением, можно встать посреди перекрестка, выезжая
со второстепенной дороги и т. д.).

В случае настоящих АКПП с планетарным
механизмом, гидроблоком и гидротрансформатором, отдельного комплекта сцепления
нет. Но его роль выполняет пакет фрикционов, используемый внутри узла. Там тоже
находятся диски, трущиеся друг о друга и обеспечивающие передачу вращения от
двигателя к ходовой части. Поскольку внутри используется масло, то такое
исполнение внутри АКПП чем-то похоже на мокрый тип.

Фрикционы АКПП
Фрикционы АКПП

Здесь владельцу автомобиля важно следить за
уровнем трансмиссионной жидкости, ее цветом и запахом. Если масло мутное, не
просвечивается, сильно темное и воняет гарью, его однозначно пора менять, иначе
мусор от фрикционов попадет в гидроблок и может забить гидротрансформатор.
Обычно в большинстве АКПП масло положено менять каждые 60-80 тыс

км пробега.

Есть еще один тип коробки, который тоже
ошибочно называют «автоматическим» — вариатор (CVT). Водителю здесь
ничего переключать кулисой не требуется, поэтому третьей педали в салоне нет.
Сам узел сцепления в автомобиле бывает:

• центробежным автоматическим;
• электромагнитным с электронным
  управлением;
• многодисковым мокрого типа с
  электронным управлением.

Но
внутри вариатора нет отдельных шестерен с передаточным числом, зависящим от
диаметра шестерни и количества зубьев. Изменение скорости происходит за счет
перемещения ремня или цепи вариатора по конусному валу. Сцепление необходимо
только для включения нейтральной передачи в момент стоянки автомобиля.

Особенности керамического и металлокерамического сцепления

В некоторых разновидностях накладок, вместо
органических материалов используют керамику. Она более устойчива к повышенным
температурам, поэтому диск переносит нагрев до 400º С. Если используется смесь
с металлом и керамикой, то фрикционные накладки способны кратковременно
выдержать до 600º С. Но стоимость комплекта с керамикой или металлокерамикой
значительно выше. Большинство водителей устраивает цена за обычные органические
материалы, поскольку они не планируют гонять с пробуксовкой, а значит и смысла
переплачивать нет.

Керамические накладки сцепления
Пример
керамических накладок

Ресурс узла

Спалить новые накладки можно за один день,
если попасть в песок, грязь или снег. Колеса постепенно зарываются,
просаживаясь все глубже. Двигатель и маховик продолжают крутиться, но
присоединяемый к ним диск не может передать усилие дальше, поскольку не способен
преодолеть сопротивление колес, увязших в почве. Фрикционы нагреваются,
появляется характерный специфический запах, толщина накладки уменьшается,
стираясь о маховик и прижимной диск. Так узел сгорает и необратимо портится.

Сгоревший диск сцепления
Спаленный
диск

При обычной эксплуатации все зависит от качества
деталей (кто производитель) и привычек езды. Если трогаться плавно, не держать
ногу на педали в процессе движения, и не буксовать в песке, ресурса
гарантированно хватит на 100 тыс. км. Нередко узел служит и дольше — до 150-200
тыс. км. После такого пробега его придется заменить.

Устройство сцепления

Узел
расположен между двигателем автомобиля и коробкой передач и взаимодействует с
маховиком. Крепится блок непосредственно к корпусу ДВС при помощи болтов с
шестигранными головками.

Сама конструкция сцепления автомобиля включает
в себя три основных элемента:

• диск;
• корзину;
• выжимной подшипник.

Схема сцепления автомобиля
Схема узла сцепления

Диск — это рабочий элемент для контакта с
маховиком, оснащенный фрикционными накладками. Композиционный материал состоит
из волокон стекла и укрепляющих добавок. На него приходится вся нагрузка от
трения о маховик (выдерживает температуру до 320 градусов). Накладки крепятся к
основанию с двух сторон и фиксируются при помощи заклепок. Вот почему чрезмерно
изнашивать деталь не стоит — заклепки поцарапают ведущий диск на маховике.

Корзина — это наружный кожух, при помощи
которого комплект присоединяется к двигателю автомобиля. Внутри корзины есть
диафрагменная пружина. Она работает не как пружины подвески, а прижимает своей
площадью лишь центральную часть, передавая усилие на ведомый диск, через нажимной. Это
достигается за счет многочисленных изогнутых лепестков и поперечных пружин в
конструкции. При отпущенной в салоне машины педали, сцепление всегда включено,
т.е. соединены вал МКПП и маховик двигателя.

Комплект сцепления автомобиля
Комплект сцепления

Третий важный составляющий элемент, входящий в
устройство сцепления автомобиля — выжимной подшипник. Он размещается позади
корзины на одной оси с диском. Задача подшипника — сохранить вращение вала, но
при этом сдвинуться в нужный момент, чтобы передать усилие на диафрагменную
пружину и отключить передачу. Подшипник насажен на вал, входящий в КПП.

Оглавление

Введение 1. Описание автомобиля 2. Проектировочный расчёт сцепления 2.1 Определение основных параметров сцепления 2.2 Расчёт диафрагменной пружины 2.3 Расчёт ведущих и ведомых деталей 2.4 Расчёт привода управления сцеплением Заключение Используемая литература

Описание автомобиля

Автомобиль – LADA Vesta 1.8. Тип кузова – Четырехдверный седан. Снаряженная масса – 1178 кг. Полная масса – 1653 кг. База – 2635 мм. Длина х ширина х высота – 4410х1764х1497 мм. Шины – 185/65 R15. Расположение двигателя – переднее. Число клапанов на цилиндр – 4. Система питания – РВ. Рабочий объем – 1,774 л. Мощность – 89,7 кВт при 5600 об/мин. Крутящий момент – 170 Нм при 3750 об/мин. Коробка передач – М5. Передаточные числа – 3,636 / 1,95 / 1,357 / 0,941 / 0,784. Главная передача – 3,938. Двигатель – рядный, четырехцилиндровый, четырехтактный, бензиновый, с фазированным распределенным впрыском. Параметры двигателя: DxS = 82×84 мм, Ne = 89,7 кВт при 5600 об/мин, Ме = 170 Нм при 3750 об/мин, Vл = 1,774 л.

Трансмиссия:

Сцепление – однодисковое, сухое, с диафрагменной нажимной пружиной, с гидравлическим приводом выключения сцепления.

Коробка передач – пятиступенчатая, с синхронизаторами на всех передачах переднего хода. Привод – передних колес, валами с шарнирами равных угловых скоростей.

Ходовая часть:

Передняя подвеска – независимая, с телескопическими амортизаторными стойками, с винтовыми цилиндрическими пружинами.

Задняя подвеска – с винтовыми цилиндрическими пружинами, телескопическими гидравлическими амортизаторами двухстороннего действия и продольными рычагами, упруго соединенными поперечной балкой.

Колеса – дисковые.

Шины – радиальные.

Размер шин – 185/65 R15.

Тормоза – передние дисковые, с подвижным суппортом, задние барабанные с автоматической регулировкой зазора между диском и колодками, гидравлический, двухконтурный с диагональным разделением контуров, с вакуумным усилителем и регулятором давления.

Заключение

В данном курсовом проекте разработано сцепление для автомобиля LADA Vesta 1.8. В ходе выполнения курсового проекта произведены расчеты основных параметров сцепления, расчет диафрагменной пружины, ведущих и ведомых деталей, привода управления сцеплением. Выбраны параметры гасителя крутильных колебаний.

Все условия работоспособности и эксплуатации были соблюдены.

Conclusion

In this academic year project coupling is developed for the LADA Vesta 1.8 car. During implementation of the academic year project calculations of the key parameters of coupling, calculation of a diaphragm spring conducting and the conducted details, the drive of management of coupling are made. Parameters of quencher of tortional fluctuations are chosen. All conditions of working capacity and operation were observed.

Поделиться

Помощь сайтуКарта сбербанка 4817760233176274Яндекс деньги 410011101320764 Спасибо за помощь!

Расчет веса сцепления

Вес и простота конструкции фрикционного сцепления зависят в основном от числа ведомых дисков. Наибольшей простотой и наименьшим весом обладают однодисковые сцепления, которые и получили в настоящее время преимущественное распространение.

Вес сцепления ( с механизмом выключения, но без картера) составляет 0,3-0,6% от сухого веса шасси грузовых автомобилей. В случае применения двухдискового сцепления он повышается до 0.7%. В легковых автомобилях вес сцепления составляет 0,4-0,8% от их сухого веса.

Расчет сцепления автомобиля

Снижение ударной нагрузки в зубьях шестерен и муфт коробки передач при трогании с места и при переключении ступеней на ходу автомобиля, обеспечиваемое сцеплением, может быть определено при рассмотрении схемы.

Схема, поясняющая принцип работы фрикционного сцепления

Jm – момент инерции и ведущей части сцепления.

Ja – момент инерции условного маховика, эквивалентный поступательно движущейся массе автомобиля.

Jc – момент инерции ведомой части сцепления.

1,2 – шестерни постоянного зацепления.

3,4 – шестерни, подлежащие зацеплению на ходу автомобиля или при трогании с места.

Расчет момента инерции маховика

Момент инерции маховика Ja определяется из равенства кинетической энергии поступательно движущегося автомобиля и вращающегося маховика:

Сравним ударную загрузку, возникающую в зубьях соединяемых шестерен 3 и 4 без выключения сцепления и при его выключении.

Для определения ударной нагрузки, действующей на вторичный вал при переключении шестерен 3 и 4 без выключения сцепления, воспользуемся выражением:

Интегрируя это выражение  в предположении, что инерционный момент Mj=Pr3 действует в течении времени t, за которое угловая скорость вторичного вала повысится с Wa до W0, получим:

P – окружное усилие, действующее на зубья шестерен 3 и 4 в момент переключения.

r3 – радиус начальной окружности шестерни 3.

Аналогичное уравнение для промежуточного вала можно записать таким образом:

Где Wm – угловая скорость вращения коленчатого вала двигателя. Сила P и время t в обоих уравнениях одинаковы. Из этих двух выражений находим результирующую скорость вращения:

Подставляя W0 d первое уравнение, найдем импульс момента, возникающего при переключении шестерен без выключения сцепления:

Если шестерни переключать при предварительном выключении сцепления, то маховик будет отсоединен и, следовательно, в последнем уравнении Jm следует приравнять к нулю. Следовательно:

Так как момент инерции ведомой части сцепления Jc во много раз меньше момента инерции Jm, соотношением Jc/Jm  можно пренебречь. Тогда:

Следовательно, благодаря сцеплению в данном случае импульс момента снизился в 50 раз при переключении передач на ходу автомобиля, что вполне обеспечивает необходимый срок службы шестерен в эксплуатации. Снижение импульса момента будет тем большим, чем меньше момент инерции Jc ведомой части сцепления. В дисковых фрикционных сцеплениях момент инерции ведомой части получается меньше, чем в конусных. Это, в частности, привело к тому, что конусные сцепления в настоящее время не применяют. Момент инерции Jc в дисковых сцеплениях (при заданном передаваемом крутящем моменте) практически не зависит от числа ведомых дисков, так как с увеличением их числа обычно удается уменьшить наружный диаметр дисков и сохранить момент инерции ведомой части двухдискового и многодискового сцепления таким же, как у однодискового.

Виды сцепления

Общее назначение и принцип работы у этого узла
трансмиссии один, но сам механизм сцепления по исполнению и материалам бывает
разным. Например, виды сцеплений классифицируются по способу управления. В
большинстве автомобилей используется гидравлический тип. Для этого предусмотрен
главный цилиндр, работающий с бачком тормозной жидкости. От него давление
получает рабочий цилиндр, воздействующий на выжимной подшипник. Когда водитель
нажимает педаль, гидропривод давит через вилку на муфту и разъединяет диски.
Наличие гидравлического цилиндра значительно облегчает нажатие педали водителю.

Гидроцилиндр сцепления
Рабочий
гидроцилиндр сцепления

Другая разновидность — тросовое сцепление или
механическое. Здесь передача усилия от нажатия происходит через трос. Обычно
такой тип применяется на мотоциклах, мотоблоках, старых марках автомобилей.
Управление выносится в мототехнике на руль, а в авто на педаль. При нажатии
приходится прикладывать значительные усилия. Встречается и комбинированный
вариант, в котором совмещены механика и гидравлика.

Еще существует электромагнитное сцепление,
которое включается и выключается под действием электромагнитного поля.
Встречается в автомобилях с вариаторами. Кроме различия в приводе, виды
сцепления делятся по условиям работы и составным частям. Рассмотрим это
детальнее.

Сухой и мокрый типы

Сухой тип — это вращение рабочего диска внутри
корзины, при котором охлаждение происходит за счет потока воздуха. Этот вид
применяется в большинстве современных двигателей на автомобилях и мотоциклах.
По мере изнашивания накладок мусор от них вылетает и оседает на внутренней
поверхности кожуха КПП.

Мокрый тип — применяется на некоторых
двигателях мототехники. Это двухтактные и четырехтактные силовые установки,
имеющие общий картер с коробкой. За счет такой конструкции диски между ними
оказываются частично погруженными в масло. Техническая жидкость обеспечивает
охлаждение поверхности и смывает с нее мусор. Но частицы фрикционного материала
находятся во взвешенном состоянии и «гуляют» по двигателю, что хуже
сказывается на его работе. Масло требуется чаще менять и следить за
уровнем.

Мокрый тип сцепления
Мокрый
тип сцепления

Двух и многодисковые сцепления

Обычно в автомобилях используется однодисковая
конструкция, принцип работы которой мы рассмотрели выше. Но в некоторых
агрегатах применяется сразу несколько дисков. Это встречается в:

• грузовых автомобилях;
• мотоциклах «Днепр»,
  «Урал»;
• тракторах;
• бронетехнике.

Наличие нескольких прослоек фрикционных
элементов повышает передачу крутящего момента от двигателя, что обеспечивает
уверенное движение многотонной техники или гарантированное отсутствие
пробуксовки в трансмиссии. Это достигается за счет использования фрикционной
поверхности на маховике и промежуточных ведущих дисков, расположенных между
несколькими ведомыми. Благодаря такому устройству значительно увеличивается
площадь соприкосновения и передачи усилия, что улучшает работу узла.

Многодисковое сцепление
Многодисковый
вариант сцепления

В некоторых легковых автомобилях двух- или
многодисковое сцепление используется для более плавного хода. Так, когда один
фрикцион задействован в переключении первой передачи, второй «ждет
наготове», чтобы включить следующую передачу. Работа двигателя и коробки
происходит более слаженно и плавно.