Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Государственное автономное профессиональное

образовательное учреждение

Владимирской области

«Муромская государственная инженерно техническая академия»

Специальность: 23.02.07

«Техническое обслуживание и ремонт двигателей, систем и агрегатов автомобилей»

Курсовая работа

Ступица в сборе

Студент: Комков К.В.

Содержание

• Введение
• 1.Назначение и история создания ступицы
• 2.Типы и устройство ступицы
• 3. Принцип работы ступицы и расчёты размеров ступицы
• 4.Типы и характеристики ступичных подшипников
• 5. Выбор ступичного подшипника и расчёт размера подшипников ступиц
• Заключение
• Список используемых источников

Введение

ступица подшипник колесо

Ступица - сердцевина во вращающемся механизме, с отверстием для посадки на вал/ось. Служит основной деталью колеса и подвески, предназначена для фиксации и установки колеса, а также всех его компонентов. Обеспечивает доступ к другим деталям в случае поломки, кроме тех ситуаций, когда выходит из строя тормозной барабан, диск или подшипник.

Ступица, как часть подшипника, обеспечивает колёсам автомобиля полноценное вращение. Все ступицы передают крутящий момент колесу, удерживают тормозную систему авто, крепят колесо к подвеске, вращают его вокруг оси. За счёт этого автомобиль осуществляет свою главную функцию - едет.

В передних и задних колёсах детали подшипника выполняют немного разные функции.

Основные задачи ступиц передних колёс - соединение диска с поворотным механизмом, торможение и движение автомобиля в целом, если он переднеприводный. Дело в том, что в этом случае именно через эту запчасть происходит вращение колеса. В заднеприводных автомобилях важными являются не только передние, но и задние ступицы. Они обеспечивают крутящий момент, ответственные за тормозной путь машины, оснащены датчиками движения и скорости (в современных иномарках).

1.Назначение и история создания ступицы

Функциональные особенности детали в первую очередь сказываются на работе тормозного и рулевого управления. Благодаря работе ступицы осуществляется вращения колеса вокруг оси, при этом подвеска закреплена и надёжно удерживается на посадочном месте.

История создания ступиц колеса простирается на многие века. По всей вероятности, слово "ступица" происходит от древнеславянского слова "ступь", что означает "шаг" или "ступень". Также существуют аналогичные корни в других славянских языках, например, в польском "stopa", имеет значение "ступня".

Ступицей называли нижнюю части ноги, которая ступает на землю и обеспечивает опору и движение человека. Таким образом, этимология слова "ступица" указывает на его первоначальное значение, связанное с движением и поддержанием стабильности, что прекрасно отражает его роль в автомобильной индустрии.

Начиная с тех времён, когда колеса изготавливались из дерева, ступицы использовались для соединения колеса с осью и обеспечения его вращения. Одним из ранних примеров использования ступиц колеса являются древние колесницы, в которых ступицы были выполнены из дерева или камня и соединялись с осью с помощью болтов или пазов.

С течением времени и с развитием металлургической промышленности, ступицы стали изготавливаться из металла, что повысило их прочность и долговечность.

В 19 веке, с появлением первых автомобилей, ступицы стали более сложными по конструкции и требовали более точной изготовки. В связи с изобретением подшипников колеса ступицы получили новое улучшение в своей функциональности. Подшипники позволили снизить трение и повысить эффективность вращения колеса. И потому ступицы разработали с учётом обеспечения надёжного крепления подшипников и плавного вращения колеса.

В настоящее время ступицы колеса стали продуктом высоких технологий и создаются с использованием передовых материалов и методов производства.

Одной из инноваций является использование новых материалов, таких как лёгкие сплавы, композиты и высокопрочные стали. Это позволяет создавать ступицы, которые обладают высокой прочностью и низким весом, что влияет на снижение массы подвески автомобиля и уменьшает неподрессоренные массы.

Другая инновационная технология в создании ступиц колеса -- это применение современных методов проектирования и моделирования, таких как компьютерное моделирование и симуляция. Благодаря таким технологиям, у инженеров есть возможность более точно предсказывать поведение ступицы в различных условиях и оптимизировать её конструкцию с учётом требований прочности, жёсткости и ресурса.

Также стоит отметить использование таких методов, как лазерная резка и 3D-печать. Эти технологии позволяют создавать ступицы с более сложной геометрией и точными размерами.

Рисунок 1. Внешний вид

Ещё в середине XX века стали разрабатываться и применяться в автомобильной промышленности ступичные узлы, объединяющие ступицы колеса и подшипники. Это решение было предпринято для упрощения производства, повышения надёжности и долговечности автомобильных компонентов, а также снижения затрат на изготовление и обслуживание.

Сегодня, в разработке ступичных узлов уделяется внимание интеграции новых технологий. Системы мониторинга и датчики позволяют отслеживать работу ступичного узла и предупреждать о возможных проблемах или поломках. Это способствует улучшению безопасности и производительности автомобиля.

Инновационные технологии в создании ступичных узлов позволяют достичь более высоких стандартов качества, надёжности и производительности. Они способствуют улучшению управляемости и комфорта вождения, а также снижению износа и повышению срока службы запчасти.

Благодаря использованию передовых технологий и высококачественных материалов, ступичные узлы B-RING отличаются прочностью, стабильностью и долговечностью. Они способны выдерживать высокие нагрузки и устойчивы к экстремальным условиям эксплуатации. Кроме того, ступичные узлы B-RING проходят строгие тестирования и контроль качества, что гарантирует их надёжность и соответствие международным стандартам. Компания B-RING предлагают широкий ассортимент ступичных узлов, подходящих для различных марок и моделей автомобилей. Если вы ищете надёжные и высококачественные запчасти для вашего автомобиля, ступичные узлы B-RING могут стать отличным выбором.

Рисунок 2. Ступица в сборе

2.Типы и устройство ступицы

Можно выделить четыре типа ступиц:

* Ступицы ведущих неуправляемых колес;

* Ступицы ведомых неуправляемых колес;

* Ступицы ведущих управляемых колес;

* Ступицы ведомых управляемых колес.

Все эти ступицы отличаются по конструкции и способам установки.

Ступицы ведущих неуправляемых колес. Эти ступицы устанавливаются на задние ведущие оси грузовых автомобилей и легковых автомобилей с задним приводом. Такая ступица жестко соединяется с полуосью ведущего моста, обычно соединение выполняется с помощью предусмотренного на полуоси фланца.

В грузовых автомобилях ступица неуправляемых колес устанавливается через подшипники на полую цапфу, которая монтируется на оконечность балки моста. Таким образом, крутящий момент от редуктора через фланец этой полуоси передается на ступицу, а от ступицы уже на колесо. При такой конструкции тормозной барабан крепится к ступице, а тормозной механизм -- на тормозной щит, жестко установленный на фланце балки моста или непосредственно на цапфе. В итоге достигается поставленная цель -- тормозной механизм всегда статичен, а колесо вместо с тормозным барабаном вращается.

В легковых автомобилях ступица устроена аналогичным образом, однако роль цапфы обычно выполняет непосредственно балка моста. Зачастую ступица и полуось выполнены заодно, причем на них сразу напрессовывается подшипник со стопорным кольцом и крепится фланец для установки всей этой конструкции на балку моста (такое решение используется на автомобилях ВАЗ «Классика»).

Ступицы ведомых неуправляемых колес. Такие ступицы устанавливаются на задние колеса переднеприводных легковых автомобилей. Ступица устанавливается на цапфу, которая жестко монтируется на балку заднего моста или рычаг задней подвески. Так как колесо в этом случае должно просто вращаться, то цапфа изготавливается в виде цельнометаллического цилиндра переменного диаметра с фланцем, а установка ступицы на цапфу производится через подшипники.

Ступицы ведущих управляемых колес. Такие ступицы устанавливаются на передних мостах переднеприводных легковых и полноприводных грузовых автомобилей. В целом устройство этих ступиц повторяет устройство ступиц задних ведущих колес, однако в этом случае обеспечивается возможность отклонения колес на тот или иной угол. Это достигается установкой цапфы на шкворне или на шаровом шарнире (или на двух шаровых) -- в этом случае весь узел называется поворотным кулаком. А передача крутящего момента на ступицу колеса осуществляется через шарниры равных угловых скоростей (ШРУС).

Ступицы ведомых управляемых колес. Такие ступицы используются для установки передних колес заднеприводных легковых и грузовых автомобилей. Как и в предыдущем случае, ступица ставится на поворотном кулаке, монтируемом к подвеске через шкворень или шаровые шарниры. Так как в такой конструкции передавать крутящий момент не нужно, то цапфа выполняется цельнометаллической, и никаких ШРУС здесь нет.

Независимо от типа ступицы, ее фиксация на цапфе производится одинаково -- с помощью двух гаек и стопорной шайбы на торце цапфы. Стопорение гаек может производиться обычным шплинтом или деформацией гайки -- ее накернением и подгибом кромки. Гайки просто фиксируют ступицу на цапфе, при этом ступица устанавливается на подшипники с минимальным усилием. Так что состояние гаек и сила из затяжки играет очень важную роль в нормальной работе всего колеса и безопасности автомобиля.

Установка ступицы на цапфу, как уже было сказано, производится через подшипники. Сегодня чаще всего можно встретить два варианта:

* Установка ступицы на двух радиально-упорных конических роликовых подшипниках, обращенных в разные стороны и разнесенных на некоторое расстояние -- это «классическое» решение, используемое на многих отечественных автомобилях и грузовиках;

* Установка на сдвоенном (двухрядном) радиально-упорном подшипнике закрытого типа -- более современное (и более дорогое) решение, используется на отечественных и зарубежных легковых автомобилях.

Использование радиально-упорного подшипника для монтажа ступицы обусловлено теми особенностями, в которых ей приходится работать. Дело в том, что ступица испытывает не только поперечные (или радиальные, направлены по радиусу колеса), но и продольные (направленные вдоль оси) нагрузки, поэтому применение обычного шарикоподшипника недопустимо -- даже при повороте автомобиля такой подшипник просто-напросто развалился бы. Поэтому и приходится применять радиально-упорные подшипники, одинаково хорошо работающие при радиальных и поперечных нагрузках.

Однако одним радиально-упорным подшипником обойтись нельзя, так как он хорошо работает при приложении поперечной нагрузки только в одном направлении. Поэтому приходится применять сразу два подшипника, обращенных в разные стороны -- это позволяет ступице и колесу нормально работать на всех режимах и допустимых нагрузках.

Подшипники должны работать в смазке и быть защищенными от негативных воздействий окружающей среды, поэтому они с внешней стороны ступиц легковых автомобилей закрываются колпачками, а в ступицах грузовиков -- с помощью фланца полуоси (фланцем закрыты и подшипники заднеприводных легковых авто). С внутренней стороны подшипники защищены тормозным щитом или упорной шайбой, но всегда дополнительно устанавливается один или два сальника.

Ступицы легковых и грузовых автомобилей устанавливаются по-разному, поэтому они имеют ряд конструктивных отличий.

Ступицы легковых автомобилей обычно представляют собой короткий полый цилиндр, на внешней поверхности которого имеется фланец под крепление колесного диска и тормозного диска. Внутри ступиц передних ведущих колес выполнены шлицы, а на внешней поверхности -- выточки под подшипники. То есть, такая ступица вставляется в поворотный кулак своей внешней поверхностью. В заднеприводных автомобилях ступица, как указывалось выше, обычно объединяется с полуосью, на которую сразу напрессовываются подшипники.

Ступицы грузовых автомобилей выполняются в виде цилиндров достаточно большого диаметра и длины, на их внешней поверхности также имеется фланец для монтажа тормозного барабана и колес. На внутренней поверхности ступицы выполнены выточки под установку подшипников, также нередко предусмотрены стенки, разделяющие внутреннее пространство ступицы на полости для подшипников. На наружном торце ступицы имеются отверстия с резьбой для крепления фланца полуоси.

Однако в последние годы все чаще применяются ступицы грузовых автомобилей для бездисковых колес, выполненные в форме звезды. Отличие такой ступицы заключается в наличии пяти «лучей», предназначенных для установки бездискового колеса. Данный тип ступиц наиболее широко применяется на отечественных автомобилях КАМАЗ.

Нужно отметить, что сегодня ступицы грузовых автомобилей зачастую объединяются с тормозными барабанами, что многократно облегчает задачу обслуживания и ремонта тормозных механизмов.

Наконец, в современных ступицах часто предусмотрено место под установку разнообразных датчиков, трубопроводов для подачи сжатого воздуха в колесо и другие устройства.

Конструкция ступицы состоит из обода со шпильками или отверстиями - они нужны для крепежа колеса. Во внутренней части изделия есть специальное посадочное место для подшипника. В запчасти есть также отверстие, чтобы установить полуось. А в дорогих современных авто можно также увидеть «гнездо» - это посадочное место для датчика АБС. Конструкция подшипника может отличаться: бывают конусообразные и роликовые. Бывают ещё шариковые, но их сейчас использовать не рекомендуют.

Рисунок 3. Детали передней подвески

1 - подшипники ступицы переднего колеса; 2 - колпак ступицы; 3 - регулировочная гайка; 4 - шайба; 5 - цапфа поворотного пальца; 6 - ступица колеса; 7 - сальник; 8 - тормозной диск; 9 - поворотный кулак; 10 - верхний рычаг подвески; 11 - корпус подшипника верхней опоры; 12 - буфер хода сжатия; 13 - ось верхнего рычага подвески; 14 - кронштейн крепления штанги стабилизатора; 15 - подушка штанги стабилизатора; 16 - штанга стабилизатора; 17 - ось нижнего рычага; 18 - подушка штанги стабилизатора; 19 - пружина подвески; 20 - обойма крепления штанги амортизатора; 21 - амортизатор; 22 - корпус подшипника нижней опоры; 23 - нижний рычаг подвески.

Учитывая, что конструктивно на такую деталь возлагается огромное усилие, изготавливается она из прочных материалов. Причём делается это из цельнолитой «болванки», которую далее обрабатывают на специальном станке. Устройство и назначение отдельных узлов ступицы:

1. Обод располагает на себе отверстия либо же шпильки, для установки колеса.

2. Внутренняя часть, состоящая в основе из посадочного места под подшипник.

Рисунок 4.Внутреннее строение ступицы

3. Далее следует отверстие, предназначенное для установки полуоси.

4. На современных моделях на ступице можно также найти посадочное «гнездо» под датчик АБС.

В ступицу также входит подшипник. Без него правильная работа всего компонента была бы невозможна. Вместе подшипник и ступица позволяют колесу вращаться на неподвижных осях подвески. В настоящее время на рынке существует три типа компонентов с точки зрения конструкции:

1 поколение - компактные сменные подшипники. Они состоят из двух элементов, заключённых в герметичный корпус. Это поколение поставляется с заводской смазкой и настройкой обратного напряжения. В большинстве случаев этот компонент состоит из пар шариковых или конических роликоподшипников;

е поколение - это подшипниковый модуль со ступицей, который невозможно разобрать. Поэтому замена отдельных элементов невозможна. Это поколение также имеет заводскую смазку и предварительную нагрузку, указанные производителем;

3-е поколение - это последнее поколение подшипника и ступицы, оснащённое дополнительным фланцем для крепления тормозного диска, колеса и поворотного кулака. Эти типы подшипников часто оснащены модулем считывания скорости вращения, поддерживающим ABS и ESP.

3. Принцип работы ступицы и расчёты размеров ступицы

Ступица в сборе расположена между тормозными барабанами или дисками и ведущей осью. К ней привинчено колесо. В зависимости от конструкции, конец ступицы снабжён шлицевыми зубьями. Они сопрягают зубья на осевом валу. Ступица оси вращается вместе с прикреплёнными к ней колёсами и обеспечивает питание колес для вращения.

Роликовый подшипник между ступицей оси и осевым валом обеспечивает лёгкое вращение неприводных колес. Со стороны оси она крепится к удерживающему кронштейну от шасси; со стороны диска колесо крепится к болтам WHA. При замене ступицу колеса в сборе следует затянуть в соответствии со спецификациями автомобиля, чтобы предотвратить поломку.

Рисунок 5. Составляющие ступицы

Приведены следующие рекомендации по расчёту ступицы колеса.

Выступающую часть ступицы располагают по направлению действия осевой силы в зацеплении.

В одноступенчатых редукторах колеса делают со ступицей, симметрично выступающей в обе стороны от диска колеса.

Диаметр dст ступицы назначают в зависимости от материала колеса:

для стали -- dст = (1,5...1,55)d;

для чугуна -- dст = (1,55...1,6)d;

для лёгких сплавов -- dст = (1,6...1,7)d.

Меньшие значения принимают для шлицевого соединения вала с колесом, большие -- для шпоночного и соединения с натягом.

4.Типы и характеристики ступичных подшипников

Ступичный подшипник подвергается различным нагрузкам, величина которых зависит от массы автомобиля, его конструкции и от качества дорожного покрытия, по которым он передвигается. Помимо всего прочего производители автомобилей стараются соблюдать требования по комфорту, безопасности автомобиля и выбросам вредных веществ. Для достижения этой цели и повышения эффективности и производительности автомобиля с помощью различных материалов и компонентов минимизируются вес и трение. Все эти критерии касаются каждого элемента автомобиля, и ступичные подшипники здесь не исключение.

В результате, мы видим эволюцию ступичных узлов.

Рисунок 6. Поколение ступиц №1

Поколение 0

В первых поколениях использовались однорядные подшипники, установленные на противоположных сторонах. Они устанавливались и затягивались вместе с предварительным усилием. Такой комплект подшипников должен был быть собран вместе с другими частями ступицы и требовал настройки преднатяга, а также технического обслуживания во время регулярного технического обслуживания автомобиля.

Поколение 1

Компактный ступичный подшипник (разработанный в 1960-х годах) включает в себя двухрядные радиально-упорные подшипники. Данный подшипник не требует предварительного усилия, выравнивания или смазки при установке, что делает его более надёжным и необслуживаемым. Эти компактные подшипники доступны как с, так и без уплотнения с магнитным кольцом для датчиков ABS и могут быть использованы на передней или задней осях.

Рисунок 7. Поколение ступиц №2

Поколение 2

Для удовлетворения спроса на большую простоту и снижение веса, был разработан компактный подшипник с фланцем. Изготовленный в различных исполнениях, он либо имеет форму ступицы или монтажного фланца. Этот ступичный подшипник включает в себя преимущества 1-го поколения с улучшенной жёсткостью, повышенной точностью и лучшей адаптацией к условиям работы. Такой компактный подшипник поставляется с магнитным или обычным уплотнением или с зубчатым венцом для датчиков ABS. Он используется на передней или задней, ведущих и не ведущих осях автомобиля.

Ступичный подшипник поколения 2.1 должен запрессовываться только с созданием усилия запрессовки по наружному кольцу. Для удержания наружного кольца требуются специальные инструменты, эти инструменты позволяют запрессовывать подшипник в посадочное отверстие поворотного кулака, не повреждая при этом подшипник.

Поколение 3

Эти подшипники выполняют две монтажные функции -- одна часть является ступицей, а другая фиксирует подшипниковый узел в поворотном кулаке. Преднатяг данных подшипников уже обеспечен на заводе, поэтому они надёжны и просты в установке. Смазка в подшипник также закладывается единоразово на заводе, поэтому данный подшипник не требует обслуживания. Эти подшипники поставляться в различных вариантах исполнения в зависимости от требований автопроизводителя (например, с датчиком ABS или без него). Они могут использоваться на передней или задней ведущей и не ведущей осях.

Тормозные диски со встроенным ступичным подшипником

В некоторых автомобилях -- в частности, Renault и Peugeot/Citroлn - на задней оси используются тормозные диски со встроенным ступичным подшипником. Такой вид сборки позволяет значительно снизить вес, так как тормозной диск также выполняет роль ступицы колеса. Этот тип диска/подшипника в сборе может быть оснащён зубчатым венцом или уплотнением с магнитным кольцом для датчика ABS.

Подобные предварительно собранные детали делает замену быстрой и простой, обеспечивая идеальную посадку и исключая риск установки подшипника с неправильным зазором или расположением уплотнений. Это очень важно для корректной работы и сохранения безопасности данного компонента.

Подшипники ступицы в сборе для автомобильных колес состоят из опорных колец, тел качения и сепараторов, и схожи со стандартными подшипниками качения. Ступичные узлы первого поколения (HUB I), второго поколения (HUB II), и третьего поколения (HUB III) отличаются друг от друга по используемым в них подшипникам и периферийным компонентам. Кроме того, их конструкции классифицируются по условиям работы (вращение по наружному или внутреннему кольцу) и расположению компонентов (для ведущих или не ведущих колес).

Для ступичных узлов типа HUB I компания NSK использует шарикоподшипники с собственным обозначением “BWD” и конические роликоподшипники - “KWD”. В ступицах HUB I применяются двухрядные радиально-упорные шарикоподшипники (BWD) и двухрядные конические роликоподшипники (KWD) со сдвоенными (по схеме «спина к спине») наружными кольцами.

На сборочной линии не требуется проводить настройку предварительного натяга (включая настройку размеров при помощи регулировочных прокладок).

Начальный осевой зазор настраивается таким образом, что после установки предварительный натяг попадает в указанный диапазон. Кроме того, благодаря наличию встроенного уплотнения автопроизводителям не надо устанавливать дополнительное уплотнение.

KWD (Конические роликоподшипники) для ведущих и ведомых колес Компания NSK использует обозначения для подшипников ступицы, которые классифицируют габаритные размеры, типы и коды спецификации.

Для классификации ступичных узлов типа HUB II по типу подшипника, компания NSK применяет собственные обозначения, такие как “BWK” для шарикоподшипников и “KWH” для конических роликоподшипников. Конфигурация ступицы HUB II представляет собой конструкцию HUB I типа BWD или KWD с фланцевыми наружными кольцами.

* Тип с вращением по наружному кольцу (для ведомых колес): Колеса и тормозные диски монтируются на фланцы. Шпильки вставляются во внутреннее кольцо и фиксируются гайками.

* Тип с вращением по внутреннему кольцу (для ведомых колес): Фланцы крепятся к каркасу автомобиля. Шпильки ступицы запрессовываются во внутреннее кольцо и фиксируются гайками.

* Тип с вращением по внутреннему кольцу (для ведущих колес): Фланцы крепятся к картеру ведущего моста. Ступица колеса и ведущий вал находятся в зацеплении с внутренними кольцами. Во всех типах ступиц HUB II, также как и в случае с HUB I, начальный осевой зазор предварительно настраивается таким образом, чтобы после монтажа преднатяг попадал в установленный техническими условиями диапазон.

Для классификации ступичных узлов типа HUB III по типу подшипника, компания NSK использует для шарикоподшипников собственное обозначение “BWKH”. Конфигурация ступицы HUB III представляет собой HUB I типа BWD с фланцевыми наружными и внутренними кольцами.

* Тип с вращением по наружному кольцу (для ведомых колес): Колеса и тормозные диски монтируются к фланцам наружного кольца. Фланцы внутреннего кольца крепятся к кузову, и производится настройка преднатяга.

* Тип с вращением по внутреннему кольцу (для ведомых колес): Колеса и тормозные диски монтируются к фланцам внутреннего кольца. Фланцы наружного кольца крепятся к кузову, и производится настройка преднатяга.

* Тип с вращением по внутреннему кольцу (для ведущих колес): Колеса и тормозные диски монтируются к фланцам внутреннего кольца подшипника. Наличие шлиц на внутренней поверхности подшипников позволяет зацеплять их с концом вала ШРУСа. Фланцы наружных колец крепятся на картер ведущего моста. Начальный осевой зазор предварительно настраивается таким образом, чтобы после затягивания всех гаек, преднатяг попадал в установленный техническими условиями диапазон.

5. Выбор ступичного подшипника и расчёт размера подшипников ступиц

Наряду с тем, что к ступичным подшипникам предъявляются повышенные требования по рабочим характеристикам, условия и области их применения становятся значительно разнообразнее. Выбор оптимального типа подшипника, соответствующего определенным областям и условиям применения, требует изучения ряда аспектов.

*Требования к подшипникам (тип транспортного средства, новые изменения в устройстве/конструкции);

*Условия применения (передние/задние колеса, ведущие/ ведомые колеса, спецификации транспортного средства);

*Описание размеров для крепления подшипников;

*Особые предпочтения клиента (марки и количество заложенной смазки, нагрузка на внутреннее кольцо, уплотнения, болты ступицы, задатчики скорости вращения, датчики и зажимное устройство внутреннего кольца);

*Оценочные испытания/критерии выбора;

*Допустимое пространство для подшипника (ограничения на периферийные компоненты);

*Вращающиеся кольца подшипника (внутреннее/наружное);

*Условия эксплуатации (ускорение при вращении);

*Жёсткость (нагрузка при вращении и угол наклона);

*Уплотнение (с уплотнением/без уплотнения);

*Ликвидность и экономическая эффективность (распределение задач между периферийными компонентами).

Особенности типов ступичных подшипников.

Ступица с двумя однорядными подшипниками:

* Большое расстояние между центрами приложения нагрузки (для ведомых колес);

* Сложная настройка предварительного натяга;

* Сложный процесс монтажа;

* Требуется заполнение смазкой;

* В собранном виде занимает много места.

HUB I (по сравнению с конструкцией с двумя однорядными подшипниками):

* Более простая и надёжная настройка предварительного натяга;

* Меньшее расстояние между центрами приложения нагрузки;

* Простой процесс монтажа;

* Не требуется подгонка с помощью прокладок;

* Не требуется заполнение смазкой;

* Компактный размер;

* Нет необходимости запрессовывать уплотнения в ступицу (возможна поставка со встроенными уплотнениями).

HUB II:

* Простая настройка предварительного натяга;

* Простой процесс монтажа;

* Не требуется тугая посадка в кулачке;

* Встроенное уплотнение (повышенная надёжность);

* Возможна поставка со встроенным задатчиком скорости вращения (для наружного вращающегося кольца);

* Малый размер и вес.

HUB III:

* Преднастройка оптимального предварительного натяга (для ведомых колес);

* Более простой процесс монтажа;

* Увеличенная жёсткость;

* Простая установка датчиков АБС.

Подшипники ступиц управляемых колес устанавливают с максимально возможным расстоянием между их центрами для уменьшения усилий, действующих на подшипники от боковых сил. При этом внутренний подшипник обычно имеет большую грузоподъёмность, чем наружный.

Расчёт подшипников ступиц колес, как и в предыдущих случаях, состоит в определении их долговечности. Для этого необходимо знать значения усилий, действующих на подшипники.

При расчёте рассматривают прямолинейное и криволинейное (R = 50 м) движение автомобиля со скоростью 40 км/ч. При этом считают, что автомобиль движется прямолинейно 90% пути, а на поворотах вправо и влево - по 5% пути, причём влиянием силы тяги и углами установки управляемых колес пренебрегают.

При прямолинейном движении автомобиля вертикальную реакцию, действующую на ступицу управляемого колеса, определяют по формуле:

Рисунок 8. Расчёт ступичных подшипников

(1)

где -масса, приходящаяся на мост.

Боковую реакцию, действующую на ступицу колеса, рассчитывают по формуле:

 (2)

Под действием реакций и при прямолинейном движении радиальные нагрузки на внутренний 1 и наружный 2 подшипники соответственно, будут равны:

; (3;4)

где a и l - расчётные размеры.

Действием осевой нагрузки на подшипники на этом режиме пренебрегают.

При криволинейном движении автомобиля вертикальную реакцию, действующую на ступицу колеса, определяют по формуле:

(5)

где «+» - для внутреннего по отношению к центру поворота колеса, «-» - для внешнего колеса.

Боковую реакцию, действующую на ступицу колеса, рассчитывают по формуле:

(6)

Нагрузки на внутренний и наружный подшипники наружного и внутреннего колес автомобиля при криволинейном движении определяются следующим образом.

Радиальные нагрузки на подшипники ступицы наружного колеса определяют по формулам:

; (7;8)

Радиальные нагрузки на подшипники ступицы внутреннего колеса рассчитывают по формулам:

;(9;10)

Осевые нагрузки на подшипники ступицы наружного колеса будут, соответственно, равны:

; (11;12)

Для подшипников ступицы внутреннего колеса:

; (13;14)

Заключение

В заключении курсовой работы по ступице в сборе можно отметить, что правильный выбор и расчёт ступицы в сборе играют важную роль в обеспечении надёжности и долговечности автомобильных агрегатов. Рассмотрены различные типы ступиц и их особенности, а также методы расчёта и проектирования соединений типа «вал-ступица». Разработаны научно обоснованные методы сравнительного анализа, проектирования и расчёта таких соединений, которые повышают надёжность автомобильных систем.

Ступичные подшипники делятся на два основных типа: подшипники качения и подшипники скольжения. Подшипники качения являются наиболее распространёнными и используются в большинстве автомобилей. Они состоят из двух колец (внешнего и внутреннего), тел качения (шариков, роликов или иголок) и сепаратора, который разделяет и направляет тела качения.

Подшипники скольжения работают на основе трения скольжения между поверхностями движущихся частей. Они используются в случаях, когда требуется высокая точность или когда подшипник подвергается большим нагрузкам.

Роликовые подшипники имеют ролики вместо шариков, что обеспечивает большую грузоподъёмность и снижает потери на трение. Игольчатые подшипники имеют длинные и тонкие ролики, что позволяет им работать в условиях ограниченного пространства. Упорные подшипники предназначены для восприятия только осевых нагрузок, а радиально-упорные подшипники способны воспринимать комбинированные нагрузки (радиальные и осевые).

При выборе типа подшипника учитываются условия работы, нагрузки, требования к точности и другие факторы. Расчёт размеров ступичного подшипника включает определение диаметра отверстия, наружного диаметра и ширины подшипника. Эти параметры зависят от марки и модели автомобиля, а также от производителя подшипника.

Список используемых источников

Скойбеда, А. Т. Проектирование механических передач. Эскизный проект : методическое пособие / А. Т. Скойбеда, А. М. Статкевич, А. А. Калина; под ред. А. Т. Скойбеды. - Минск : БНТУ, 2022. - 112 с. ISBN 978-985-550-074

Буянкин А. В., Основы конструирования автомобилей [Электронный ресурс]: учебное пособие для студентов направления подготовки 190700.62 «Технология транспортных процессов», профиль 190701.62 «Организация перевозок на автомобильном транспорте» и 190709.62 «Организация и безопасность движения» / А. В. Буянкин, В. Г. Ромашко. - Электрон. дан. - Кемерово: КузГТУ, 2021

Приложения

Рисунок 1. Внешний вид

Рисунок 2. Ступица в сборе

Рисунок 3. Детали передней подвески



Рисунок 4. Внутреннее строение ступицы

Рисунок 5.Составляющие ступицы

Рисунок 6. Поколение ступиц №1



Рисунок 7. Поколение ступиц №2

Рисунок 8. Расчёт ступичных подшипников

Размещено на Allbest.ru

...