Расчет эксплуатационных свойств и агрегатов автомобиля Камаз 5320

Плавность хода легковых автомобилей считается удовлетворительной при z = 0,8…1,2 Гц, грузовых при z = 1,2…1,8 Гц.Частота свободных колебаний неподрессоренных масс (мостов автомобиля), совершающих высокочастотные колебания, обусловлена жёсткостью шин, Гц.,где – суммарная жёсткость шин данной оси, Н/м(Сш1 = 1250 кН/м, Сш2 = 6200 кН/м);- суммарная жесткость упругих элементов подвески оси;mм – масса моста, кг.Принимаем:mм1 = 0,1ma = 0,1·15025 = 1502,5 кг;mм2 = 0,15ma = 0,15·15025 = 2253,75 кг,где mм1 и mм2 – масса соответственно переднего и заднего мостов;ma– собственная масса автомобиля. Гц; Гц.Помимо свободных, автомобиль совершает и вынужденные колебания, вызываемые неровностями дороги. Частота этих колебаний, Гц, определяется из выражения:ωвын = Va/S,где Va – скорость автомобиля, м/с; S – длина волн неровностей, м. На дорогах с твёрдым покрытием S = 0,5-5 м.Используя зависимость Va = ωS, строится зависимость резонансных скоростей автомобиля от длины неровностей V = f(S) для частот собственных колебаний подрессоренных и неподрессоренных масс (рисунок 2.11).Рисунок 2.11 – Зависимость резонансных скоростей от длины неровностей3 ПРОЧНОСТНОЙ РАСЧЕТ СЦЕПЛЕНИЯ МАЗ-500Сцепление – механизм,работакоторогоосновананадействиисилытренияскольжения(фрикционнаямуфта);предназначендляпередачикрутящегомомента,плавногопереключенияпередач,гашениякрутильныхколебаний,кратковременногоотсоединениятрансмиссииотмаховикадвигателя.Обычнотермин«сцепление»относится к компонентутрансмиссиитранспортногосредства,предназначенномудляподключенияилиотключениясоединениядвигателявнутреннегосгоранияскоробкойпередач.Сцеплениеслужитдлявременногоразобщенияколенчатоговаладвигателяссиловойпередачейавтомобиля,чтонеобходимоприпереключениишестерёнвкоробкепередачиприторможенииавтомобилявплотьдополнойегоостановки.Крометого,сцеплениедаётвозможностьплавно(безрывков)трогатьсясместа.Сцепление, в большинстве своем, основано на одном (нескольких) фрикционномдиске, плотно сжатых с маховиком пружинами. Фрикционныйматериал очень похож на используемый в тормозных колодках. Плавность включения и выключения передачи обеспечивается проскальзыванием постоянно вращающегося ведущего диска, присоединённого к коленчатому валу двигателя, относительно ведомого диска, соединённого через шлиц с коробкой передач.Усилие от педали сцепления передается на механизм механическим (рычажным или тросовым) или гидравлическим приводом.Нажатие на педаль сцепления (выжимание, выключение) разводит диски сцепления, в итоге оставляя между ними свободное пространство, а отпускание педали (включение) приводит к плотному сжатию ведущего и ведомого дисков.При включенном сцеплении крутящий момент передается от коленчатого вала на маховик, затем на кожух сцепления и через пластинчатые пружины на ведущий (нажимной) диск. От маховика и ведущего нажимного диска, благодаря силам трения, крутящий момент передается зажатому между ними ведомому диску, ступица которого имеет шлицевое соединение с ведущим валом коробки передач.Для выключения сцепления нажимают на педаль, которая через систему тяг и рычагов передает усилие на вилку, муфту, рычаги и пальцы отводят назад ведущий нажимной диск. При этом пружины сжимаются и освобождают ведомый диск, по обеим сторонам которого образуются зазоры, что прерывает передачу через него крутящего момента. В двухдисковом сцеплении для обеспечения необходимых зазоров между ведущими и ведомыми дисками в выключенном состоянии имеются отжимные пружины и регулировочный болт промежуточного диска. При плавном отпускании педали нажимные пружины возвращают все детали механизма выключения в исходное положение, ведомый диск прижимается к ведущему (нажимному) диску и маховику.Если при включении сцепления просто «бросить» педаль, ведомый диск с силой прижмётся к ведущему (маховику) и затормозит его до такой степени, что двигатель может остановиться (заглохнуть) – то есть, сцепление сработает подобно тормозному механизму. Поэтому педаль сцепления после момента начала зацепления дисков нужно отпускать плавно. Конкретная техника работы педалью зависит от конструкции привода сцепления.Сцепление автомобиля МАЗ-500 производится Ярославским моторным заводом и сопряжено с двигателем ЯМЗ-236. Все сцепления ЯМЗ имеют индекс аналогичный индексу двигателя, на котором применяются. Это однодисковое, фрикционное, сухое, диафрагменное, вытягиваемого типа. Ведомый диск диаметром 430 мм, с гасителем крутильных колебаний пружинно-фрикционного типа, с экологически безопасными фрикционными накладками. Муфта включения с радиальным подшипником, при включении перемещается от двигателя. Установка на маховик двигателя в соответствии с международным стандартом ISO 11055:1996 (Е). Сцепление ЯМЗ-236 агрегатируется с V-образными дизельными двигателями и рассчитано на максимальный крутящий момент 820 Нм.Таблица 3.1 – Перечень исходных данных для сцепления МАЗ-500ПараметрОбозначениеЕд.измЗначениеМаксимальный крутящий моментMemaxНм667Число периферийных нажимных пружинZ-28Средний диаметр витка периф. нажимной пружиныDсрмм36Средний диаметр проволоки периф. нажимной пружиныDnмм4,2Полное число витков периф. нажимной пружиныnnмм8Наружный диаметр нажимного дискаDмм430Внутренний диаметр нажимного дискаdмм240Число пружин демпфераz18Радиус приложения усилия к пружине демпфераRмм85Средний диаметр витка пружины демпфераDмм18Диаметр проволоки пружины демпфераdмм4,5Наружный диаметр шлицев ступицы ведом. дискаDнармм51,4Внутренний диаметр шлицев ступицы ведом. дискаdвнмм41,1Длина шлицев ступицы ведомого дискаlмм55Ширина шлицев ступицы ведомого дискаlмм7,97Число шлицев ступицы ведомого дискаiмм20Масса автомобиляmaкг14825Передаточное число первой передачи КППuк1-5,26Передаточное число главной передачиuг-7,24Радиус качения колесаrкмм0,535Масса нажимного дискаGдкг22Размеры педали сцепленияa= ; b=мм200; 48Размеры вилки сцепленияc= ; d=мм50; 25Размеры нажимного рычагаe= ; f=мм130; 30Момент инерции вращающихся частей двигателяJeкгм3,1Определение максимального момента, передаваемого сцеплением.Максимальный момент Мс, передаваемый сцеплением, рассчитывается по формуле:(3.1)где β–коэффициент запаса сцепления,определяется в зависимости от Memax(ГОСТ 1786–74): при Memax = 100-260 Нм, β= 1,75;при Memax = 280-600 Нм, β= 2,2;при Memax = 700-1000 Нм, β= 2,5.Memax – максимальный крутящий момент двигателя;Рc – усилие пружин сцепления;µ– коэффициент трения;Rэкв – радиус приложения равнодействующей сил трения;i – число пар поверхностей трения.НОпределение прижимного усилия на нажимной диск сцепленияН/мм,(3.2)где µ = 0,27– коэффициент трения в сцеплении, принимается равным 0,25-0.3.Rэкв– радиус приложения равнодействующей сил трения вычисляется по формулам:приближенно(3.3)точногде D и d – соответственно наружный и внутренний диаметры диска;R и r – наружный и внутренний радиусы диска.i = 2 для однодискового сцепления.Удельное давление от пружин на ведомые диски определяется по формуле:(3.4)В выполненных конструкциях сцеплений Р0 = 0,15-0,25 МПа.Ведущие детали сцепления (маховик, нажимной и промежуточный диски) изготавливают из серого чугуна марок СЧ 21–40 и СЧ 24–44.Расчет нажимных пружинУсилие, создаваемое одной нажимной периферийной пружиной Н/мм,(3.5)где z = 12– число периферийно расположенных пружин сцепления кратно числу выключающих рычажков и зависит от диаметра ведомого диска – D, мм:при D = 180-250 – число пружин z = 6; при D = 250-280 – число пружин z= 9; при D = 280-380 – число пружин z = 12-16; при D > 380 – число пружин z = 16-24 и более.Напряжение кручения в цилиндрической пружине(3.6)где Dср и dп– соответственно средний диаметр витка пружины и диаметр проволоки.Связь усилия пружины с ее деформацией f определяется по формуле: (3.7)где Е – модуль упругости 200 ГПа;nр– число рабочих витков (полное число витков nп = (1,2-2)+nр). Коэффициент жесткости пружин современных сцепленийС = P1/f =1,5 / 0,213 = 7,04 < 15,0-45,0 КН/м.Кожух сцепления изготовляют из малоуглеродистой стали 08 или 10 методом глубокой вытяжки. Толщина листа 2,4…4,0 мм.Расчет двойных периферийных нажимных пружин.Для сцепления со сдвоенными пружинами используют условие получения одинакового напряжения в пружинах при одинаковой их деформации.(3.8)Исходя из этого, соотношение параметров наружной и внутренней пружин должно быть(3.9)Учитывая при этом, что должно обеспечиваться условие (3.6). Расчет диафрагменной пружины.Если известны размеры пружины, приведенные на рисунке 3.1,a, определяют отношения D/d и f/δ. Затем следует воспользоваться графиком на рисунке 3.1,б и определить значение (D2δmax), как это показано стрелками. Полученные числовые значения D2δmax делят на D2 (см2) и получают напряжение в пружине δmax. Значения полученных напряжений должны быть меньше допускаемых (1400–1600) МПа.а)б)Рисунок 3.1 –Параметры расчета диафрагменной пружины на прочностьНажимные и диафрагменные пружины изготовляют из пружинных сталей (60С2А, 65Г,85Г).Расчет пружин демпфера сцепления.Пружины демпфера являются элементом упругой системы трансмиссии, и подбор их связан с решением сложной задачи колебаний трансмиссии, которая не рассматривается в данном курсе. Проверочный расчет проводят на основе данных по существующим конструкциям.Данные по выполненным конструкциям:- число пружин –18;- диаметр проволоки –4,5 мм;- средний диаметр витка – 18 мм;- жесткость пружин – 10-30 кгс/мм;- момент трения фрикционных элементов демпфера – 2-10 кгсм.Момент предварительной затяжки пружин должен составлять 15–20% от максимального крутящего момента двигателя Memax.Нм(3.10)Максимальное напряжение пружин демпфера необходимо рассчитывать, исходя из максимального момента, передаваемого демпфером сцепления. Н,(3.11)где m – число ведомых дисков сцепления.Усилие, сжимающее одну пружину демпфера,(3.12)где R – радиус приложения усилия к пружине;z – число пружин. Принимая во внимание большую жесткость пружин демпфера, напряжение необходимо вычислять по формуле, учитывающей форму сечения, кривизну витка и влияние поперечной силы. МПа(3.13)где;.Допускаемое напряжениеτmax = 134 МПа < [τmax] = 700-900 МПа, а значит условие выполняется.Расчет ступицы ведомого дискаШлицы рассчитываются на срез и смятие по формулам: МПа,(3.14)гдеα = 0,75 – коэффициент точности прилегания шлиц,Р = КдMemax/rср= 4,4 667 / 23,125 = 126900 Н,Кд= β (Uтр+ 8)/ Uтр = 1,75 (5,26 + 8) / 5,26 = 4,4;где Uтр– передаточное число трансмиссии на первой передаче,β= 1,75 – коэффициент запаса сцепления; мм; Н,где l – длина шлиц;i – число шлиц.Допускаемое напряжение на смятие σсм= 29,87 МПа < [σсм] = 30 МПа. Условие выполняется.При расчете на срез:МПа,(3.15)где b – ширина шлиц; Допускаемое напряжение на срезτmax = 9,65МПа< [τmax] = 5–15 МПа. Условие выполняется.Ведомый диск изготовляют из стали 50, 65, 85 с закалкой или из стали 20 с цианированием и закалкой. Ступицу ведомого диска изготовляют из сталей 35 и 40Х с последующей термообработкой.Определение показателей износостойкости сцепленияМинимально возможная работа буксования сцепления в Нм определяется по формуле:(3.16)где ne = 600-800 об/мин – частота вращения коленчатого вала перед включением сцепления;Ja– момент инерции автомобиля, приведенный к валу сцепления на первой передаче КПП. кгм2,где ma– масса автомобиля, кг;rк– радиус колеса, м;uк и uг– передаточное число соответственно КПП и главной передачи;Je– момент инерции вращающихся частей двигателя, кгм2Удельная работа буксования в Нм/см2 определяется по формуле:(3.17)Приращение температуры деталей сцепления при трогании автомобиля с места, без учета теплоотдачи в окружающую среду,(3.18)где γ – доля работы буксования, приходящаяся на нагреваемую деталь;с – теплоемкость детали (0,115 ккал/(кгград);Gд– масса детали, кг.Для нажимного диска однодискового сцепления γ = 0,5; для нажимного диска двухдискового сцепления γ = 0,25 и для среднего диска γ = 0,5.Расчет деталей привода сцепленияРасчет привода включения сцепления состоит в правильном подборе соотношения плеч рычагов привода для обеспечения легкости и удобства управления.Общее передаточное число привода определяется по формуле:(3.19)где Рп= 125 Н – усилие на педаль (принимается 120-150 Н);ƞпр= 0,85-0,95 – КПД привода.В механическом приводе (рис.3.2, а).(3.20)В гидравлическом приводе (рис.3.2, б)(3.21)а)б)Рисунок 3.2 – Кинематическая схема привода сцепленияСписок использованной литературыАвтомобили: Теория эксплуатационных свойств: Учеб.для вузов/Под ред. А.М. Иванова. - М.: Академия, 2014. - 176 с.Вахламов В. К. Техника автомобильного транспорта: Подвижной состав и эксплуатационные свойства: Учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений. – М.: «Академия»,2004. – 528 с.Дунаев П. Ф., Леликов О. П. Конструирование узлов и деталей машин: Учебное пособие для машиностроительных специальных вузов. - М.: Высшая школа, 1985 - 416 с., илАнурьев В. И. Справочник конструктора – машиностроителя в 3-х т. Т.3. – 5 изд., переработанное и дополненное. – М. Машиностроение, 1980. – 559 с, ил. Осепчугов В. В., Фрумкин А. К. Автомобиль: Анализ конструкции, элементы расчета. - М: Машиностроение, 1979. – 557 с.В. Ф. Яркеев. Методические указания к курсовому проектированию для студентов специальности 190601 «Автомобили и автомобильное хозяйство» по дисциплине «Автомобили» Часть 2.