CALCULUL SI CONSTRUCTIA AUTOVEHICULELOR RUTIERE - Sa seze pentru autovehiculul VOLVO S 40 2.0 : transmisia mecanica, suspensia, sistemul de directie si sistemul de franare.

CALCULUL SI CONSTRUCTIA AUTOVEHICULELOR RUTIERE

Sa se proiecteze pentru autovehiculul VOLVO S 40 2.0 : transmisia mecanica, suspensia, sistemul de directie si sistemul de franare.

Date initiale:

Etape de calcul

Etapa nr. 1 Trasarea caracteristicii externe .

Etapa nr. 2 Dimensionarea ambreiajului si a mecanismului de actionare .

Etapa nr. 3 Calculul de dimensionare :

al angrenajelor din cutia de viteza ;

al arborilor de sprijin ;

alegerea si dimensionarea rulmentilor de sprijin ;

alegerea si dimensionarea sincronizatoarelor ;

alegerea si dimensionare a mecanismului de actionare .

Etapa nr. 4 Alegerea si dimensionare a mecanismului de transmitere a puterii de la cutia de viteze la roata motoare .

Etapa nr. 5 Dimensionarea sistemului de franare.

Proiectarea si alegerea franei de serviciu si a franei de siguranta .

Etapa nr. 6 Stabilirea solutiei constructive a suspensiei autovehiculului .

Dimensionarea elementului elastic si a amortizorului .

Calculul caracteristicii de amortizare .

Etapa nr. 7 Alegerea sistemului de directie si dimensionarea elementelor componente

Etapa nr. 8 Repere si desene de ansamblu de la etapele precedente .

Legenda

L - limuzina    QS - bara stabilizatoare

R - motor cu cilindri in linie    ML - punte multibrat

Fq - motor fata transversal    SF - arc elicoidal

Dohc - doua axe cu came in cilindru    Si - frane cu discuri ventilate

QL - brat transversal simplu    S - frane cu disc

FB - suspensie McPherson

Etapa nr. 1

Trasarea caracteristicii externe

In diagrama se va reprezenta urmatoarele: - curba puterii efective Pe

- curba de moment motor Me

- curba de consum de combustibil specific ce

- curba de consum orar

1. Calculul puterii motorului

Putere motorului se obtine din conditia de realizare a vitezei maxime pe un drum orizontal

Ga - greutatea autovehiculului [N] ;

f - coeficientul rezistentei la rostogolirea rotii pe calea de rulare ;

k - coeficient aerodinamic k = 0.02..0.035

A - aria sectiunii transversale A = B·H = []

η randamentul total al transmisiei autovehiculului     ηt =

Alegem randamentul η

Alegem coeficientul aerodinamic K= .025

●Determinarea raportului de transmitere pentru angrenajul principal de transmisie a autovehiculului

Transmisia principala realizeaza cea mai mare valoare a reducerii de turatie a motorului iar valoarea raportului de transmitere se obtine daca se pune conditia de realizare a vitezei maxime cand cutia de viteza se afla in priza directa ( nintrare = n iesire

- raportul transmisiei principale

●Etajarea cutiei de viteza

Raportul de transmitere pentru treapta I se obtine punand conditia de urcare a pantei maxime impusa prin tema de proiectare.

Forta rezistenta pe care o intampina autoturismul la urcare :

- coeficientul rezistentei totale la urcarea pantei

Numarul de trepte n si ratia progresiei geometrice dupa care sunt etajate rapoartele din cutia de viteza .

Cutia de viteza pentru autoturisme au primele 4 trepte in progresie geometrica iar a-5-a nu mai respecta ratia progresiei geometrice; raportul acesteia fiind 0.8...0.85.

Autoturismul VOLVO S 40 2.0 este echipat fie cu :

cutie de viteza manuala in 5 trepte

cutie automata in 4 trepte .

Dimensionarea ambreiajului si mecanismul de actionare al ambreiajului

La calculul ambreiajului se urmareste stabilirea dimensiunilor elementelor principale ala acestuia, in raport cu valoarea momentului motor si pe baza parametrilor constructivi ai motorului si automobilului.

Pentru transmiterea de catre ambreiaj a momentului motor maxim fara patinare, pe toata durata de functionare este necesar ca momentul de frecare Ma al ambreiajului sa fie mai mare decat momentul maxim al motorului .

In acest scop se introduce in calcul coeficientul de siguranta , care va lua in considerare acest lucru.

La alegerea coeficientului de siguranta se tine seama de tipul si destinatia automobilului, precum si de particularitatile constructive ale ambreiajului .Pentru a evita patinarea ambreiajului, trebuie ca si dupa uzura garniturilor de frecare, coeficientul de siguranta sa indeplineasca conditia .

b ) Calculul garniturilor de frecare

Dimensiunile garniturilor de frecare se aleg in functie de valoarea momentului maxim al motorului si de tipul automobilului.

Suprafata garniturilor de frecare se poate determina cu relatia :

La alegerea garniturilor de frecare se va tine seama de faptul ca dimensiunile lor sunt date in STAS 7793 - 67.

c ) Determinarea fortei de apasare din ambreiaj

Forta de apasare F asupra discurilor ambreiajului se determina din conditia ca momentul de frecare al ambreiajului Ma sa fie egal cu momentul de calcul Mc.

Verificarea ambreiajului

Daca pentru lucru mecanic de frecare se utilizeaza relatia aproximativa atunci in timpul unei cuplari nu trebuie sa depaseasca ,iar daca calculul se face cu relatia (L), sa nu depaseasca .

Calculul arborelui de ambreiaj

Arborele ambreiajului (care este si arborele primar al cutiei de viteze) are o portiune canelata pe care se deplaseaza butucul discului condus. Arborele este solicitat la torsiune de catre momentul de calcul al ambreiajului Mc. Diametrul interior al arborelui se determina cu relatia :

Imbinarile cu caneluri cu profil dreptunghiular, seria usoara, se caracterizeaza prin dimensiunile :    - numar de caneluri z

diametrul interior d

diametrul exterior D

latimea canelurii b

Din STAS 1768 -68 se alege diametrul minim dminim :

d1 ,fmin - cazul frezarii prin rulare

Diametrul interior al arborelui canelat se adopta din STAS, dupa care se determina celelalte elemente ale canelurilor:

Canelurile arborelui cat si cele a butucului se verifica la strivire si forfecare

1. Verificarea la strivire

Forta F care solicita canelurile, se considera ca este aplicata la distanta rm fata de axul arborelui si se determina cu relatia :

Verificarea la strivire in cazul ambreiajului monodisc se realizeaza astfel :

2. Verificarea la forfecare

Efortul unitar la forfecare se determina cu relatia:

Conform STAS 791 - 88 se va alege pentru arborele ambreiajului urmatoarea marca de otel : 35MnSi 13 (35MnSi12) (hotel utilizat pentru arbori netezi sau cu caneluri, arbori cotiti, bandaje).

CR - calire, revenire inalta

Calculul arcului disc tip diafragma

Determinarea caracteristicii arcurilor diafragma

Caracteristica arcurilor diafragma este determinata de raportul dintre inaltimea H a arcului si grosimea h a materialului .In cazul ambreiajului de automobil se va utiliza arcurile a carui raport H/h este cuprins intre valorile .Aceste arcuri contin portiuni cu rigiditate negativa unde cresterea sagetii se produce la micsorarea fortei .

Pentru marirea elasticitatii, mai ales la decuplare, la ambreiajele de automobil se utilizeaza arcuri diafragma prevazute cu taieturi dupa generatoare pe o anumita lungime(figura a.).In figura b. se reprezinta schema pentru determinarea caracteristicii arcului diafragma cu taieturi dupa generatoare in care :

- f1 - sageata partii fara taieturi care se datoreaza in intregime unghiului de rasucire

- - sageata, partii cu taieturi, datorita unghiului de rasucire ;

- sageata datorita incovoieri lamelelor partii cu taieturi ;

- - sageata partii cu taieturi a arcului .

Pentru analiza procesului de decuplare al ambreiajului trebuie sa se gaseasca relatia dintre sageata f si fortele F si F la actionarea lor concomitenta.

Reprezentarea caracteristicii ambreiajului se va face astfel :

In cadranul I se va realiza graficul ,cand F = 0, graficul construit corespunde in acelasi timp si pentru . Coordonatele punctului A determina forta de apasare si deformatia .

In cadranul II se va reprezenta graficul care da legatura dintre fortele de apasare si de decuplare in procesul decuplarii.

In cadranul IV este reprezentat graficul pentru care legatura dintre sageti este data de relatia iar dintre forte ( cand F =0) .

Caracteristica de decuplare corespunde sectoarelor BC si CD, iar sectorul CD corespunde ambreiajului decuplat.

Calculul de rezistenta al arcului diafragma

In cazul arcului diafragma cu taietoare dupa generatoare solicitarea maxima apare in punctul B din mijlocul bazei lamelei .

Eforturile unitare ating valoarea maxima in timpul decuplarii ambreiajului la trecerea arcului prin pozitia plana.

Efortul unitar echivalent in ipoteza eforturilor unitare tangentiale maxime va fi dat de relatia: