1 Трансмиссия автомобиля

1. Сцепление автомобиля ваз-2170

а) Назначение сцепления.

Сцепление предназначено для кратковременного отсоединения двигателя от трансмиссии и плавного их соединения при переключении передач, а также предохранения элементов трансмиссии от перегрузок.

б) Требования, предъявляемые к конструкции.

- надёжная передача крутящего момента от двигателя к трансмиссии;

- плавность и полнота включения;

- предохранение трансмиссии от динамических нагрузок;

- простота устройства и обслуживания;

- минимальные затраты физических усилий на управление;

- чистота включения;

- минимальный момент инерции ведомых элементов;

- технологичность, ремонтопригодность, низкий уровень шума;

- обеспечение минимальных размеров и массы;

- хорошая уравновешенность;

- хороший отвод теплоты от поверхностей трения;

- поддержание нажимного усилия в заданных пределах в процессе эксплуатации;

- простота устройства и обслуживания.

в) Классификация заданной конструкции.

Сцепление однодисковое, сухое, постоянно замкнутое, с центральной нажимной пружиной 11 (рис. 1) и гасителем крутильных колебаний на ведомом диске 7. Кожух 3 сцепления прикреплен к маховику 6 шестью болтами 4, а с нажимным диском 5 соединен тремя парами упругих пластин.

г) Применяемость конструкции.

Этот тип сцепления применяется на всех модификациях Лады Приора (ВАЗ-2170, Ваз-2171, ВАЗ- 2172, ВАЗ-21708 Priora Premier).

д) Общий вид конструкции (схема).

Рисунок 1 – Сцепление

1 – поводок наконечника троса; 2 – рычаг вилки выключения сцепления;

3 – кожух сцепления; 4 – болт крепления сцепления к маховику;

5 – нажимной диск; 6 – маховик; 7 – ведомый диск; 8 – первичный вал коробки

передач; 9 – передняя крышка картера сцепления; 10 – картер сцепления;

11 – нажимная пружина; 12 – подшипник выключения сцепления.

Привод выключения сцепления тросовый, беззазорный (зазоры в приводе отсутствуют). Трос 4 (рис. 2) привода выключения сцепления снабжен механизмом храпового типа, предназначенным для компенсации длины во время эксплуатации при износе накладок ведомого диска (регулировка привода в эксплуатации не требуется).

Педаль 13 сцепления установлена в кронштейне 6, закрепленном на щите передка, на оси через две пластмассовые втулки. Верхняя часть педали соединена с корпусом механизма компенсации износа накладок ведомого диска сцепления. Верхний наконечник оболочки троса закреплен на кронштейне педали сцепления с помощью пластинчатого упора, а нижний наконечник троса — в кронштейне, установленном на картере коробки передач.

Рисунок 2 - Привод выключения сцепления:

1 – поводок троса; 2 – вилка выключения сцепления; 3 – втулка оси вилки;

4 – трос; 5 – уплотнитель; 6 – кронштейн педали сцепления; 7 – чехол;

8 – стопорная скоба; 9 – скоба; 10 – втулка; 11 – втулка оси педали сцепления;

12 – ось педали сцепления; 13 – педаль сцепления;

14 – накладка педали сцепления

е) Анализ и оценка конструкции сцепления трансмиссии автомобиля.

- надёжная передача крутящего момента M_кр от двигателя к трансмиссии.

Сцепление должно обеспечивать возможность передачи крутящего момента, превышающего крутящий момент двигателя.

, (1)

где – коэффициент запаса сцепления, для легкового автомобиля

Максимальное значение момента, передаваемого сцеплением:

, (2)

где - сила прижима;

- радиус приложения прижимных усилий;

– коэффициент трения между контр-телами;

– число поверхностей трения.

- плавность и полнота включения обеспечивается следующими мерами:

1. Использование фрикционных материалов, обеспечивающих плавное нарастание прижимной силы

2. Использование упругих ведомых дисков

3. Использование пластинчатых пружин между опорным диском и фрикционными накладками

4. Создание упругих элементов в механизме выключения (лепестки диафрагменной пружины)

5. Использование гасителя крутильных колебаний (небольшое влияние).

- чистота выключения обеспечивается созданием необходимого зазора между контр-телами (маховик-ведомый диск)

В условиях чистоты выключения:

, (3)

Из этой формулы мы в динамике можем менять только прижимное усилие , которое в свою очередь равно:

, (4)

Величина зазора составляет 0,5-0,7 мм

- минимальный момент инерции ведомых элементов

Минимальный момент инерции ведомых элементов необходим с целью уменьшения ударных нагрузок зубчатых колёс коробки передач и муфт включения передач. Ударная нагрузка пропорциональна моменту инерции. Момент инерции можно снизить за счёт снижения диаметра диска.

- хороший отвод теплоты от поверхностей трения.

В процессе работы сцепления, температура поверхностей трения может достигать 300-400 . При 200 коэффициент трения снижается в 2 раза, уменьшая момент сцепления. При повышении температуры выплавляется фрикционный материал, фрикционная накладка становится сухой и хрупкой, а, следовательно, легко разрушается.

Конструктивные мероприятия по снижению отрицательных воздействий температуры:

1. Увеличение массы маховика

2. Оребрение поверхности ведомого диска

3. Внедрение вентиляционных отверстий, специальных кожухов, которые направляют воздух.

- предохранение трансмиссии от динамических нагрузок.

Динамические нагрузки в трансмиссии могут быть единичными (пиковыми) и периодическими.

Пиковые нагрузки возникают в следующих случаях:

1. При резком изменении скорости движения (например, при резком торможении с невыключенным сцеплением);

2. При резком включении сцепления;

3. При наезде ан неровность.

Наибольшие пиковые нагрузки элементы трансмиссии испытывают при резком включении сцепления. В этом случае трансмиссия закручивается не только крутящим моментом двигателя М_к, но в большей степени моментом касательных сил инерции М_н вращающихся частей двигателя

, (5)

При условии, что момент касательных сил инерции полностью используется на закручивание валов.

, (6)

где - крутильная жёсткость трансмиссии,

- угол закручивания валов трансмиссии.

Инерционный момент зависит от угловой скорости коленчатого вала в момент резкого включения сцепления и от крутильной жёсткости трансмиссии. Включение в трансмиссию упругого звена способствует уменьшению этого момента. Таким упругим звеном может быть упругий полукарданный шарнир, установленный в карданной передачи. Пиковые нагрузки, независимо от их происхождения, ограничиваются пробуксовыванием сцепления. По этой причине коэффициент запаса сцепления , определяющий максимальный момент, передаваемый трансмиссии, не должен превышать заданного значения. При резком включении сцепления коэффициент запаса на мгновение становится значительно больше регламентированного. Это происходит в результате ударного импульса поступательно движущихся масс при резком отпускании педали сцепления, когда сила удара суммируется с усилием пружин.

Периодические нагрузки возникают в результате неравномерности крутящего момента двигателя. Они являются источником шума в зубчатых передачах повышенного напряжения в элементах трансмиссии, а часто – причиной поломок деталей от усталости, особенно при резонансе. Для гашения крутильных колебаний трансмиссии устанавливают гаситель крутильных колебаний. В настоящее время широко применяются гасители крутильных колебаний упругого типа. Основное назначение таких гасителей – поглощать энергию колебаний трансмиссии при совершении работы трения фрикционных элементов, размещённых в гасителе.

Крутящий момент, передаваемый при максимальной деформации пружин гасителя, несколько превышает расчётный максимальный момент сцепления

, (7)

Этим обеспечивается гашение колебаний при значении крутящего момента больше расчётного, что необходимо для преодоления трения покоя в сцеплении. Максимальная деформация пружин гасителя ограничивается специальными упорами, позволяющими ступице поворачиваться относительно ведомого диска на такой угол, при котором между витками пружины остаётся небольшой зазор. Гаситель эффективно поглощает энергию высокочастотных колебаний. Принципиально возможно осуществить гашение колебаний низкой частоты, возникающих при малой эксплуатационной скорости. Для этого необходимо уменьшить жёсткость пружин гасителя, что практически трудно выполнить в ограниченном пространстве ступицы ведомого диска.

- поддержание нажимного усилия в заданных пределах в процессе эксплуатации.

В процессе изнашивания фрикционные накладки изнашиваются, следовательно происходит снижение прижимного усилия. В эксплуатации применяют сцепления с регулируемым прижимным усилием, например применение сцеплений с диафрагменными пружинами

- минимальные затраты физических усилий на управление.

Выполнение этого требования обеспечивается как конструкцией механизма сцепления, так и конструкцией его привода. При управлении сцеплением физические усилия затрачиваются в три этапа: выключение сцепления, удержание сцепления в выключенном состоянии, включение сцепления. Рассчитать работу водителя можно только первого и третьего этапов (на втором этапе отсутствуют перемещения).

, (8)

где работа на первом или третьем этапах; - усилие пружин

во включённом состоянии; - усилие пружин в выключённом состоянии;

и - деформация пружин соответственно во включенном и выключенном

состояниях; - КПД привода сцепления ( ).

Работа, затрачиваемая на управление сцеплением не должна превышать определённых значений, так как пользоваться сцеплением приходиться пользоваться около 2000 раз за смену. Чрезмерно большое усилие управления сцеплением приводит к профессиональным заболеваниям водителя. Для легкового автомобиля она должна быть не более 25 Дж. Усилие на педали сцепления при выключении:

, (9)

где - передаточное число привода сцепления

Анализируя это уравнение, можно отметить следующие реальные пути снижения усилия на педали: уменьшение коэффициента запаса , что может быть достигнуто в конструкциях сцепления, где нажимное усилие регулируется или мало изменяется при износе фрикционных накладок; увеличение КПД привода сцепления путём замены трения скольжения трением качения. Другие пути снижения усилия на педали нецелесообразны. Увеличить число пар поверхностей трения можно, только усложнив конструкцию, а увеличение среднего радиуса дисков приводит к росту момента инерции ведомых элементов сцепления. Изменять передаточное число привода можно лишь в узких пределах, так как оно ограничивается полным ходом педали, который лежит в пределах 120..190 мм.

- хорошая уравновешенность.

Фрикционное сцепление должно уравновешиваться. В большинстве случаев сцепление уравновешивают в сборе с маховиком. В сцеплениях с периферийными пружинами они деформируются под действием центробежных сил, в результате чего снижается усилие. Поэтому применение диафрагменных пружин предпочтительнее.