Гатовая ВКР по практике кпп. Сцепление легкового автомобиля
 Скачать 6.58 Mb.
|
|
Белорусский национальный технический университет Кафедра «Автомобили» Курсовая работа по дисциплине «Автомобили» Тема: Сцепление легкового автомобиля Выполнил студент Стрельцов Д.Ю. курс, гр. 101422 Руководитель Филимонов А.А. Минск 2005 Содержание Введение 1. Обзор конструкций сцеплений . Выбор и обоснование принятой конструкции . Выбор основных параметров . Расчет сцепления на нагруженность . Расчёт привода сцепления . Расчет пружины на прочность Заключение Список использованной литературы Приложение Введение Сцепление - это механизм трансмиссии, передающий крутящий момент двигателя и позволяющий кратковременно отсоединять двигатель от трансмиссии и вновь плавно их соединять. Конструкция сцепления должна обеспечивать ряд требований: - надежная передача крутящего момента от двигателя к трансмиссии; обеспечение плавного включения; полное выключение, т.е. полное отсоединение ведомых деталей от ведущих; надежная работа при нагреве, особенно интенсивном в процессе переключения передач в тяжелых условиях эксплуатации, высокая износостойкость пар трения; обеспечение возможности снижения динамических нагрузок в трансмиссии, особенно при резком включении сцепления, минимальные массы и момент инерции ведомых элементов сцепления; возможность применения приводов, снижающих усилия водителя при включении и выключении сцепления; гашение высокочастотных колебаний, вызываемых работой двигателя. По способу передачи крутящего момента сцепления подразделяются на фрикционные, гидравлические и электромагнитные. По способу управления различают сцепления с принудительным управлением, приводимым в действие водителем, с усилителем и без усилителя, а также сцепление с автоматическим управлением. По способу создания давления на нажимной диск фрикционные сцепления подразделяют на пружинные (с цилиндрической, конической и диафрагменной пружинами), полуцентробежные (давление создается одновременно пружинами и центробежными силами) и центробежные (давление создается центробежной силой или силой пружин). По расположению нажимных пружин - на периферийные и центральные. По форме поверхностей трения сцепления бывают дисковые, конусные и барабанные. Дисковые - по числу ведомых дисков классифицируются на одно-, двух- и многодисковые. По типу привода - на механические, гидравлические и автоматические сцепления. 1. Обзор конструкций сцеплений  Сцепление с диафрагменной пружиной с пружинящими язычками  Сцепление с диафрагменной пружиной в стандартном исполнении  Сцепление с треугольным расположением пластинчатых пружин 1. Кожух сцепления . Нажимной диск . Диафрагменная пружина . Кольцо . Палец . Заклепка . Тангенциальная пружина . Треугольная пластинчатая пружина . Балансировочное отверстие . Центрирующее отверстие . Пружинящий язычок Задачи Корзина сцепления вместе с маховиком и ведомым диском образуют фрикционную систему. Кожух сцепления винтами крепится на маховике. Крутящий момент двигателя через ведомый диск сцепления передается на первичный вал КПП. Одним из важнейших элементов современного автомобильного сцепления является диафрагменная пружина (3). Она заменила применяемые раньше винтовые пружины. Другие важные компоненты: кожух сцепления (1) служит в качестве носителя диафрагменной пружины (3), которая посредством пальцев (5) и/или колец (4) опирается на кожух. Диафрагменная пружина (3) прижимает нажимной диск (2) к фрикционным накладкам. Тангенциальная пружина (7) или треугольные пластинчатые пружины (8) образуют осевое изменяющееся соединение между кожухом (1) и нажимным диском (2). Балансировочное отверстие (9) предназначено для компенсации дисбаланса нажимного диска (2). Центрирующие отверстия (10) предназначены для точной установки кожуха сцепления (1) на маховике. Диафрагменная пружина  Центральным элементом всех вышеприведенных типов сцепления является Диафрагменная пружина. Она более низкая и легкая, чем винтовые пружины. Особое значение имеет характеристика диафрагменной пружины, которая существенно отличается от линейной характеристики винтовой пружины. Благодаря целенаправленным расчетам внешнего и внутреннего диаметра диафрагменной пружины усилия, угла деформирования и степени закалки материала достигается характеристика, показанная сплошной линией на диаграмме В то время как сила нажатия в сцеплении с винтовыми пружинами при износе и уменьшении толщины накладок снижается в линейной зависимости, в данном случае усилие сначала возрастает и лишь потом снова снижается. Характеристика рассчитывается таким образом, что сцепление начинает проскальзывать еще до достижения предельно допустимой степени износа накладок. Тем самым замена сцепления становится необходимой до появления серьезных дефектов, например, повреждение поверхности заклепками. Кроме того, необходимое усилие на педаль выключения сцепления меньше, чем в сцеплении с винтовыми пружинами. Типы: Диафрагменное сцепление в стандартном исполнении В кожухе (1) монтируется диафрагменная пружина (3) и нажимной диск (2). Нажимной диск (2) соединен с кожухом (1) посредством тангенциальных пластинчатых пружин (7). Они приклепываются к трем кулачкам на нажимном диске (2). Тангенциальные пружины (7) выполняют три важные функции. Отведение нажимного диска при выключении сцепления Передача крутящего момента двигателя с кожуха на нажимной диск Центрирование нажимного диска Диафрагменная пружина устанавливается в предварительно напряженном состоянии между нажимным диском (2) и кожухом сцепления (1) таким образом, что создается необходимое усилие нажатия с силовым замыканием между ведомым диском, маховиком и нажимным диском (1). Диафрагменная пружина опирается на кольцевой выступ кожуха сцепления (1) и кольцо (4). Наружный диаметр пружины прилегает к нажимному диску (2). При выжиме педали сцепления выжимной подшипник давит на язычки диафрагменной пружины (3). Нажимной диск (2) отходит, и ведомый диск освобождается. Диафрагменное сцепление с треугольной пластинчатой пружиной Конструкция отличается от стандартного исполнения в основном другим способом крепления между кожухом сцепления (1) и нажимным диском (2). Поскольку конструктивно (чашеобразный маховик) на нажимном диске (2) отсутствуют кулачки, было выбрано треугольное расположение пластинчатых пружин. Пластинчатая пружина обоими концами приклепывается к кожуху сцепления (1). Средней частью каждая пружина крепится к нажимному диску. Вместо выступа на кожухе в качестве опорного элемента для диафрагменной пружины (3) здесь используется дополнительное проволочное кольцо (4). Диафрагменное сцепление с пружинящими язычками Эти язычки устроены таким образом, что они оттягивают наружу пальцы (5). Вследствие этого диафрагменная пружина (3) и при износе точек опоры работает без люфта. Преимущество: неизменное отведение в течение всего срока службы.  Саморегулирующееся сцепление (SAC) Кожух, 2) Регулировочное кольцо (ступенчатое), 3) Нажимная пружина, 4) Диафрагменная пружина, 5) Сенсорная тарельчатая пружина, 6) Палец, 7) Палец, 8) Пластинчатая пружина, 9) Нажимной диск, 10) Упор, 11) Ведомый диск В современном автомобилестроении используется практически всегда диафрагменное сцепление. Технологическая модернизация этой конструкции в последние годы была очень значительной (например, диафрагменное сцепление с пружинящими язычками). Самая последняя модификация - сцепление SAC. Аббревиатура SAC происходит от английского Self Adjusting Clutch (саморегулирующееся сцепление). Мощные двигатели, используемые сегодня, нуждаются в сцеплениях с большим передаваемым моментом. Это повлекло за собой увеличение усилия на педаль. Хотя различными способами (например, модернизация системы выжима) удается удерживать это увеличение в определенных границах, тем не менее, значительно возросли требования к сцеплению в части уменьшения усилия выключения. Важные преимущества данной конструкции по сравнению с предыдущими: • более низкие усилия выжима, неизменные в течение всего срока службы вытекающая отсюда высокая комфортабельность в течение всего срока службы • большой резерв износа, т.е. большая долговечность, благодаря автоматической системе регулировки • излишний ход выжимного подшипника ограничивается упором диафрагменной пружины. Этим обусловлен целый ряд вторичных преимуществ: • нет необходимости в сервосистемах (грузовые автомобили) • более простые системы выжима • короткий ход педали • неизменное постоянное усилие на педаль, независимо от мощности двигателя • новые возможности для снижения диаметра сцепления (передача крутящего момента) • малый ход выключения сцепления в течение всего срока службы   Принцип функционирования саморегулирующегося сцепления SAC: В сцеплении, оборудованном системой компенсации износа, распознается увеличение усилия выключения, обусловленное износом, и производится целенаправленная компенсация уменьшения толщины накладок. Схематично изображен принцип функционирования. Существенным отличием от обычного сцепления является установка основной диафрагменной пружины не жестко на кожухе (на заклепках), а через так называемую сенсорную дисковую пружину. Эта сенсорная пружина имеет достаточно широкий диапазон с почти константным усилием, в отличие от весьма депрессивной основной диафрагменной пружины. Горизонтальный диапазон сенсорной пружины устанавливается немного выше необходимого усилия выключения. Пока усилие выключения меньше, чем удерживающее усилие сенсорной пружины, вращающаяся опора основной диафрагменной пружины при выключении остается в прежней позиции. Если в результате износа накладок усилие выключения увеличивается, сила реакции сенсорной пружины превышается и поворотная опора смещается в сторону маховика, а именно настолько, чтобы усилие выключения уменьшилось до усилия сенсорной пружины. Между поворотной опорой и кожухом после смещения сенсорной пружины возникает зазор, который может компенсироваться, например, клином. Конструкция саморегулирующегося сцепления с силовым сенсором Силовой сенсор, оборудованный клиновой системой компенсации толщины, может быть выполнен достаточно элегантно и просто. Показана такая конструкция. По сравнению с традиционным сцеплением в нее добавлены лишь сенсорная пружина (красная) и ступенчатое кольцо (желтое). Сенсорная пружина своей внешней частью устанавливается в кожухе и вместе с язычками образует опору для основной диафрагменной пружины. Клинья, являющиеся собственно регулировочными элементами, в связи с наличием центробежных сил, имеют не радиальную конструкцию, как в вышеописанном примере, а расположены по окружности. 12 ступеней пластикового кольца соответствуют ответным ступеням в кожухе сцепления. Пластиковое кольцо (ступенчатое кольцо) подпружинивается тремя маленькими нажимными пружинами по окружности, чтобы при смещении сенсорной дисковой пружины клинья могли заполнять появляющийся зазор между опорой диафрагменной пружины и кожухом. Важным преимуществом является больший резерв износа, который зависит не от длины характеристики диафрагменной пружины, как это имеет место в традиционных сцеплениях, а от высоты ступеней и может быть увеличен приблизительно на 4 мм в небольших и примерно до 10 мм в очень больших сцеплениях. Тем самым сделан решающий шаг в направлении увеличения срока службы сцепления.  Вытяжное диафрагменное сцепление  Диафрагменное сцепление LuK TS  Диафрагменное сцепление с опорной пружиной 1. Кожух сцепления . Нажимной диск . Диафрагменная пружина . Кольцо . Палец . Заклепка . Пластинчатая тангенциальная пружина . Треугольная пластинчатая пружина . Балансировочное отверстие . Балансировочный груз . Нажимная пластина . Стопорное кольцо . Маховик . Ведомый диск . Ступица многодугового профиля . Опорная пружина В автомобилестроении сегодня, как правило, используются диафрагменные сцепления. Применяемые ранее сцепления с винтовыми пружинами практически не используются в связи с целым рядом недостатков, прежде всего в связи со значительно большим монтажным пространством и большим весом. Наиболее важными преимуществами диафрагменного сцепления по сравнению со сцеплением с винтовыми пружинами являются: невосприимчивость к высоким оборотам обеспечение высоких усилий нажатия при низких усилиях выключения, несмотря на небольшую высоту язычки диафрагменной пружины выполняют одновременно функцию рычага выключения сцепления меньшее количество изнашиваемых деталей Водитель сразу чувствует преимущества диафрагменного сцепления, поскольку благодаря меньшему усилию выключения требуется меньшее усилие на педаль. По конструкции и принципу работы различают: вытяжное диафрагменное сцепление нажимное диафрагменное сцепление Вытяжное диафрагменное сцепление Данная специальная конструкция, используется в VW, SEAT и ROVER. По принципу установки диафрагменной пружины это сцепление является вытяжным - в отличие от обычной схемы пружина устанавливается наоборот, включение сцепления может производиться только нажатием. Обычно силовой поток проходит от коленвала непосредственно на маховик и затем на сцепление и коробку передач. В данном случае нажимной диск сцепления жестко соединяется с коленвалом. Маховик устанавливается после монтажа ведомого диска и соединяется с нажимным диском сцепления. Эта конструкция определяет следующую схему сцепления: диафрагменная пружина (3) своим внешним краем опирается на кожух сцепления (1), а внутренним краем - на нажимной диск. Реверс диафрагменной пружины, как это имеет место в стандартных сцеплениях, при выключении сцепления не происходит. Диафрагменная пружина (3) просто приподнимается над нажимной пластиной (11), вложенной в язычки диафрагменной пружины. На нажимную пластину давит штанга, установленная в полом первичном вале КПП и проходящая до конца КПП, где расположены выжимной подшипник и рычаг выключения сцепления. Диафрагменное сцепление LuK TS Диафрагменное сцепление LuK TS является сцеплением нажимного типа. Особенностью этого сцепления является высокая степень интеграции сцепления и маховика. Ступица многодугового профиля (15) сцепления навинчивается вместе со шкивом на коленвал, имеющий соответствующий профиль. Силовой поток проходит сначала через кожух сцепления (1) и жестко соединенный с ним маховик. Нажимной диск (2) установлен между кожухом сцепления (1) и ведомым диском (14). Он соединен с кожухом сцепления (2) посредством тангенциальных пружин (7). Кулачки нажимного диска (2) проходят через отверстия кожуха сцепления (1). На эти кулачки с внешней стороны опирается диафрагменная пружина, подвижно закрепленная на кожухе посредством пальцев (5) и проволочных колец (4). Выжимной подшипник подвижно установлен на цилиндрическом внешнем диаметре многопрофильной ступицы. Крутящий момент передается через ведомый диск (14) на первичный вал КПП, представляющий собой полый вал, установленный на конце коленвала - между сцеплением и двигателем. Благодаря этому появилась возможность интегрировать КПП в масляный поддон двигателя. Диафрагменное сцепление с опорной пружиной Диафрагменное сцепление с опорными пружинами является специальным исполнением. Опорные кольца здесь полностью заменены буртиком на кожухе сцепления (1) и опорной пружиной (16) в качестве противоупора. Тем самым убирается люфт и снижается износ диафрагменной пружины, которая в процессе износа автоматически регулируется. В остальном эта конструкция не отличается от описанных типов. |