сцепление автомобиля

ВВЕДЕНИЕ

В последние годы автомобилестроение является одной из наиболее высокотехнологичных и наукоемких отраслей тяжелой промышленности. В связи с все более ужесточающимися международными требованиями в области безопасности, охраны окру¬жающей среды и растущей конкуренцией в результате проникновения на рос¬сийский рынок ведущих западных фирм, большое значение приобретает раз¬работка и создание более прогрессивных моделей автомобилей, совершен¬ствование конструкций агрегатов автотранспортных средств, изучение их, улучшение эксплуатационных качеств.
В настоящее время, для того чтобы обеспечить на ранней стадии проектирования автомобиля и его агрегатов требуемые функциональные характеристики, необходимо использовать современные методы расчетно-теоретических исследований. Это позволит с высокой точностью и достоверностью обеспечить заданные параметры. Подобные расчеты требуют проведения большого количества вычислений с использованием компьютеров и вычислительной техники.
Как правило, проектирование трансмиссии автомобиля происходит по следующей схеме: в зависимости от назначения транспортного средства определяют его принципиальную схему трансмиссии, анализируют основные характеристики и выбирают конкретные схемы агрегатов, после чего проводится их конструирование и проводятся расчеты на прочность основных деталей. При всем при этом, инженер анализирует и оценивает существующие образцы. Он учитывает их конструктивные, производственные и эксплуатационные достоинства и недостатки, а также преемственность, особенности производства и возможность создания более широкой унификации между существующими и проектируемыми образцами. Сейчас особенно актуальна проблема обеспечения высокого качества выполняемых работ, в особенности при выполнении их в короткие сроки.
Сцепление – это неотъемлемая часть транспортного средства. При правильном выборе и правильной компоновке сцепления, технические и экономические характеристики создаваемой техники будут напрямую зависеть от правильности выбора.
Ведомый диск сцепления в сборе - важнейшая часть фрикционного сцепления, лимитирующий его ресурс. Цель дипломного проекта повысить надежность, долговечность ведомого диска сцепления, его перспективность за счёт унификации и возможности установки на широкую гамму перспективных двигателей.
Основными задачами являются:
- обеспечить эффективное гашение крутильных колебаний трансмиссии при переходе на шестиоконную схему демпфера;
- обеспечить требуемую прочность и жесткость самого ведомого диска;
- обеспечить унификацию и установку на широкую гамму перспектив-ных двигателей;
- обеспечить технологичность сборки и производства деталей с минимальными капитальными затратами.
Для решения поставленных задач производится анализ конструкции ве¬домого диска и принимается в качестве проектного варианта ведомый диск фирмы “Valeo”.
Излагается назначение сцепления автомобиля, предъявляемые к нему требования, классификация конструкций, принцип работы сцепления, обзор и тенденции развития конструкции привода сцепления, выбор и обосно¬вание принятого варианта конструкции.
1. Анализ конструкций и обоснование выбора
1.1 Назначение сцепления автомобиля

Сцепление предназначено для передачи крутящего момента от двигателя к трансмиссии, а также для их полного кратковременного разъединения и последующего плавного соединения при трогании автомобиля с места и при переключении передач для последующего плавного разгона машины. Кроме того, оно предохраняет трансмиссию и двигатель от чрезмерных перегрузок при резких изменениях режима движения машины и демпфирует крутильные колебания. [1]

1.2 Требования к сцеплениям легковых автомобилей

К сцеплениям предъявляют следующие требования:
• надежно и с высоким КПД передавать крутящий момент от двигателя к трансмиссии;
• предохранять двигатель и трансмиссию от динамических нагрузок (применение ведомых дисков с гасителем колебаний);
• обеспечивать плавное, регулируемое и полное соединение двигателя и трансмиссии, их быстрое и полное разъединение;
• осевая нагрузка на коленчатый вал должна действовать только во время выключения сцепления (сцепление уравновешенного типа);
• ведомый диск должен иметь минимальный момент инерции (для уменьшения удара между зубьями шестерни и более лёгкого переключения передач);
• высокий коэффициент трения фрикционных накладок по чугуну, а также высокая их износостойкость;
• сохранение постоянства нажимного усилия (или коэффициента запаса) независимо от износа трущихся поверхностей;
• сцепление должно обладать хорошей уравновешенностью, достаточно быстро отводить теплоту и продукты износа, быть легко управляемым и доступным для технического обслуживания и ремонта.
К конструктивным требованиям следует отнести: необходимость обеспечить «чистоту» выключения фрикционного сцепления (ФС), уравновешенность его вращающихся деталей и малый момент инерции его ВД. Под «чистотой» выключения ФС подразумевается отсутствие поводковых моментов на парах трения, приводящих к дополнительному их нагреву и истиранию, а также к затруднению переключения передач. Уравновешенность ФС исключает возникновение нежелательных радиальных сил, препятствующих нормальному функционированию нажимного механизма. Малый момент инерции ВД способствует более быстрому выравниванию окружных скоростей шестерен с целью безударного переключения передач.

1.3 Классификация сцеплений автомобиля
Различают следующие сцепления:
• по виду трения — сухие и работающие в масле (мокрые); числу ведомых дисков — одно-, двух- и многодисковые;
• типу и расположению нажимных пружин — с расположением пружин по периферии нажимного диска и с центральной диафрагменной пружиной;
• способу управления сцеплением — с механическим, гидравлическим или электрическим управлением; с устройством, облегчающим усилие управления (сервоустройством), или без него;
• режиму включения — постоянно замкнутые и непостоянно замкнутые.
В сухих сцеплениях вращающий момент от двигателя передается трансмиссии за счет сухого трения, возникающего между ведущими и ведомыми дисками. В сцеплениях, работающих в масле, энергия с двигателя на трансмиссию передается также силами трения при прижатии ведущих и ведомых элементов, смачиваемых маслом. Ввиду сложности конструкции и высокой стоимости на автомобилях их почти не применяют.
В электромагнитных сцеплениях энергия передается действием электромагнитных сил, создаваемых между ведущими и ведомыми элементами сцепления.
Однодисковые сцепления применяют на легковых и грузовых автомобилях, когда передаваемый вращающий момент не выше 0,7...0,8 кН • м. Двухдисковые сцепления используют при передаче большого вращающего момента и ограниченных габаритных размерах картера сцепления. Многодисковые сцепления сухие и работающие в масле применяют в специальных механизмах (автоматических коробках передач, предохранительных и гидроподжимных муфтах и др.).
В электромагнитных порошковых сцеплениях пространство между ведущими и ведомыми дисками заполнено жидкой или сухой ферромагнитной смесью (мелкий железный порошок). На одном из дисков установлена обмотка возбуждения, в которую при включении сцепления подается ток. Железный порошок намагничивается, вязкость его сильно возрастает, и вращающий момент передается с ведущего вала на ведомый.
Преимущества электромагнитных сцеплений: возможность автоматизации, плавность включения, отсутствие педали включения сцепления и износа пар трения. Однако из-за сложности конструкции, большой массы и высокой стоимости электромагнитные сцепления редко устанавливают на современных автомобилях.
В постоянно замкнутых сцеплениях ведущие и ведомые элементы соединены постоянно независимо от воздействия на педаль управления сцеплением. Непостоянно замкнутые сцепления могут быть выключены на продолжительное время. [2]
На первых тяговых и транспортных машинах применялись ФС с барабан¬ной и конусной формой трущихся поверхностей, но с началом массового произ¬водства они были вытеснены дисковыми ФС, у которых в настоящее время и в обозримом будущем нет конкурентов. Поэтому в дальнейшем рассматрива¬ются только ФС с этой формой ПТ. Среди них наибольшее распространение имеют однодисковые ФС.
В зависимости от конструкции механических нажимных устройств, обу¬словливающей состояние ФС в большую часть времени, они подразделяются на постоянно и непостоянно замкнутые. Непостоянно замкнутые ФС, обычно ры¬чажного типа, применяются на тракторах, экскаваторах и строительно-дорожных машинах. Механизмы включения этих ФС бывают жесткими и с компенсацион¬ными пружинами, которые позволяют практически избежать снижения силы Рн при изнашивании накладок. Примеры различных конструкций, а также пара¬метры отечественных и зарубежных непостоянно замкнутых ФС приведены в различных работах. Поэтому в дальнейшем нами рассматриваются только по¬стоянно замкнутые ФС как наиболее распространенные.
При использовании в нажимном устройстве пружин и грузов первоначальное усилие создается обычными пружинами, а дополнительное — центробежной силой грузов, установленных на рычагах выключения. Такая схема нажимного устройства имеет существенные недостатки: большое усилие, требуемое для выключения ФС при высоких частотах вращения коленчатого вала двигателя; появление большого момента трения при высоких скоростях и, как следствие, потеря ФС способности снижать динамические нагрузки в трансмиссии. Вследствие этого применение подобных ФС весьма ограничено.
Наибольшее распространение в нажимных устройствах ФС получили чисто пружинные механизмы, как с периферийным, так и с центральным рас¬положением пружин.
В первых конструкциях применялись винтовые нажимные пружины ци¬линдрической или конической формы. Такие ФС включали систему рычагов, пе¬редающих усилие от пружины к нажимному диску. Они обладали повышенной плавностью включения, так как система тяг и рычагов имела определенную упру¬гость. У них меньшее усилие на выжимной подшипник и лучшая уравновешен¬ность, чем у ФС с периферийно расположенными пружинами. Однако кардиналь¬ное улучшение характеристик ФС связано с применением центрально располо-женных тарельчатых (цельных или разрезных) пружин.
В России разрезные тарельчатые пружины впервые начали выпускаться Волжским автомобильным (ВАЗ) и Тюменским моторным (ТМЗ) заводами.