“Грузовой автомобиль 4-го класса” с разработкой сцепления

 

По результатам расчетов приведенных в таблице 2.3.1 строим график динамической характеристики на всех 5-ти передачах. 

Рисунок 2.1 – Динамическая характеристика АТС : I, II, III, IV, V - передачи. 

3 Определение нагрузочных режимов трансмиссии ходовой части

3.1 Определение нагрузочных режимов трансмиссии при расчёте на прочность

При движении автомобиля источниками  нагружения трансмиссии являются с  одной стороны двигатель, а с  другой - дорожные условия движения. Нагрузочные режимы выбираем при  отсутствии буксования, определяя сначала  момент по двигателю, а потом по сцеплению  колеса с дорогой и выбираем меньшей.

Выполним, первый расчётный режим по максимальному моменту двигателя       Момент на ведущем валу КПП определяется по формуле

 Н·м.

Момент на ведомом валу КПП  определяется по формуле

 Н•м.

где - коэффициент полезного действия КПП.

Момент на коробке дифференциала  заднего моста определяется по формуле

 Н•м.

где - коэффициент полезного действия главной пары.

Момент на полуоси определяется по формуле

 Н•м.

где - коэффициент блокировки дифференциала .

Второй расчётный режим  по максимальному сцеплению ведущих  колёс с дорогой.

Максимально возможную реакцию  на задних ведущих колесах при разгоне в ньютонах определим по формуле

.

где - максимальное ускорение автомобиля при разгоне, определяемое из тягового расчёта и равное м/с².

 а=2,2 м; b=1,4 м; h_g=0,9 м.

 Н.

Расчётный момент, реализуемый  по сцеплению колёс с дорогой,  определяется по формуле

.

где - коэффициент сцепления колёс с дорогой.

Тогда имеем следующие  результаты

 Н•м 

Из двух определенных моментов для дальнейших расчетов принимаем  меньший, т. е. Н•м.

3.2 Определение нагрузочных режимов трансмиссии при расчёте на долговечность.

 
 При расчёте нагрузочных режимов на долговечность принимаем не максимальные, а средние наиболее вероятные нагрузки, поэтому условимся, что существует до коробки передач: - средний момент двигателя и момент после - средний трансмиссионный момент.

Определим коэффициент динамичности автомобиля

где - максимальный крутящий момент двигателя, Н•м.

.

При таком значении средний расчётный момент двигателя и средний трансмиссионный момент определим по формуле:

 Н•м.

Эмпирический коэффициент - -, определяется из соотношения:

.

Тогда                      Н•м.

Среднее передаточное число  коробки передач

.

Определим момент на ведомом  валу коробки передач:

 Н•м.

Определим момент на коробке  дифференциала:

 Н•м.

Момент на полуосях определим  по формуле:

 Н•м.

 

      3.3 Определение нагрузочных режимов ходовой части при расчёте на прочность

 

      Основной  задачей является определение  вертикальной, касательной и боковой  реакции. Для определения максимальной  вертикальной реакции  принимаем, что касательная X и боковая Y реакции равны нулю.

.

где - коэффициент динамичности. Для автомобилей такого класса ;

  - нормальная нагрузка, действующая на ходовую часть при равномерном движении автомобиля по микро профилю.

      Определим  номинальную нагрузку, действующую  на переднюю ось автомобиля

 Н.

Определим номинальную нагрузку, действующую на заднюю ось автомобиля

 Н.

Тогда максимальная динамическая нагрузка на переднюю ось

 Н.

Максимальная  динамическая нагрузка на заднюю ось  равна

 Н.

    Определим максимальную  касательную реакцию, условно  считая, что боковая реакция равна  нулю. Она возникает в двух  случаях: при экстренном торможении  и при интенсивном трогании  с места.

Режим экстренного торможения.

Рисунок 2.1 - Схема для  определения максимальной касательной  реакции при

экстренном торможении автомобиля.

      Из уравнения  моментов относительно точек  B и A получим вертикальную реакцию на переднюю и заднюю ось в ньютонах

 

 Н.

 

 Н. 
Касательные реакции на передней и задней осях в ньютонах определим  по формулам Н.                       Н.            

Режим интенсивного разгона

Рисунок 2.2 - Схема для определения  максимальной касательной реакции  при интенсивном трогании с места

Определим вертикальную реакцию на передней оси 

 Н.

Реакцию на задней оси определим  из уравнения равновесия

 Н.

Определим касательную  реакцию на задней оси в ньютонах

 

 Н.

Режим бокового заноса

Рисунок 2.3 - Схема для  определения боковой реакции  при боковом заносе

      Из уравнения  моментов относительно точек  С и D получим боковые реакции на левой и правой сторонах автомобиля:

     - коэффициент сцепления колеса с дорогой в боковом направлении .

 

 Н;

 

 Н.

      Определим  вертикальные реакции на колесах:

 Н;

 Н;

 Н;

 Н.

Определим боковые реакции на колёсах

 

 Н;

 Н;

 Н;

 Н.

3.4 Определение нагрузочных режимов ходовой части на долговечность

      Определим  срок службы автомобиля в часах,  исходя из того, что нормальная  нагрузка, действующая на ходовую  часть при равномерном движении  автомобиля по микро профилю  , при , по формуле:

,

где - пробег автомобиля, равный км;

  - средняя скорость автомобиля, равная км/ч.

Получим

 ч.

      Число циклов  нагружения колеса определим  по формуле:

 млн. циклов.

      Число циклов  нагружения полуосей и дифференциала  равно числу циклов нагружения  колеса.

      Определим  число циклов нагружения.

 млн. циклов.

 млн. циклов.

 млн. циклов.

 млн. циклов.

 млн. циклов.

 

4 Расчет сцепления

4.1 Определения основных параметров сцепления

Коэффициент запаса сцепления:

На основе опыта автомобилестроения рекомендуется  принимать значение для грузовых автомобилей из следующего диапазона 1,5-2,2. Принимаем .

 Выбираем тип сцепления.

і- число поверхностей трения. i=4 двухдисковое.

Определяем момент пробуксовки  сцепления 

,

     .

 Определения размеров  фрикционной накладки.

Размер фрикционной накладки берем по аналогу: D=400мм; d=240мм.

Определим суммарное нажимное усилие пружин N

,

где ;

,

.

Определения контактного  давления поверхности трения:

,

.

Определяем ход нажимного  диска.

,

4.2 Расчет деталей.

 Расчет цилиндрических  пружин.

Определяем номинальное  значение усилия, которое развивается  одной пружиной включенного сцепления  при неизношенных накладках:

  ,

где z- число пружин z=10

Определим твердость пружины  из выражения:

    ;      ,

 Н/мм.

Определим  диаметр провода  пружины при условии ее прочности  при максимальной деформации

  ,

где к  - коэффициент, который  учитывает кривизну витков;

     - величина касательных напряжений, которое допускается

,

Задаемся отношением с обычно применяемого на практике диапазона

     Принимаем

 мм.

Принимаем d =5 мм.

Определяем число рабочих  витков пружины n, определяется из условия:

,

где G- модуль упругости второго  рода ( G=8×10⁴МПа).

Принимаем n=7 которое отвечает условию

Определяем полное число  витков пружины 

  так как   

n_п=n+2 ,

n_п=7+2=9

Определяем длину целиком  сжатой пружины (к столкновенью витков) пружины 

,

 мм.

Уточняем значение твердости  пружины

.

Зазор между витками пружины  при исключенном сцеплении должный  удовлетворять условию  .

Задав значением, находим шаг между витками не нагруженной пружины:

,

 мм.

Определим длину не нагруженной  пружины:

,

 мм.

Определим деформацию целиком  сжатой пружины (к столкновенью витков):

,

 мм.

Определим силу, которая  сжимает пружину к столкновенью витков в предположении сохранения ее линейной характеристики:

  ,

 Н.

Определим наибольшее контактное напряжение:

,

.

 

4.3 Расчет показателей износостойкости сцепления

Определим давление на фрикционные  накладки

,

где  W- работа буксования сцепления при трогании автомобиля из места;

       F- площадь одной поверхности трения

 i – число поверхностей трения. i=4 двухдисковое

Определим увеличение средней температуры

,

где m_g – масса диска

c – удельная массовая  теплоемкость материала диска  (для чугуна с=481,5 Дж/кгС°);

- частица теплая, что идет  на нагревание диска ( =0,25)

Для практических расчетов рекомендуется упрощенная зависимость  для определения работы буксования сцепления:

,

где - момент сопротивления движения автомобиля, приведенное к коленчатому валу автомобиля;

       I_a – момент инерции условного маховика на первичном вале коробки передач,

эквивалентного поступательной массе автомобиля что двигается ;

       - угловая скорость коленчатого вала при трогании автомобиля из места;

,

где - коэффициент дорожного сопротивления

Для грузовых автомобилей  расчет ведется для автомобиля на первой передаче при .

 Н*м.

Величина  угловой скорости коленчатого вала применяется : для дизелей – 

,

.

Определяем  момент инерции 

,

 Н*м.