2015-03-20
3170
Карданная передача автомобиля – это механизм трансмиссии, состоящий из одного или нескольких карданных валов и карданных шарниров, предназначенный для передачи крутящего момента между агрегатами, оси валов которых не совпадают или могут изменять свое относительное положение (рисунок 6.6).
Основными элементами карданной передачи являются шарниры, которые подразделяют по кинематическим свойствам на карданные шарниры неравных и равных угловых скоростей, а по наличию фиксированных осей качания – на полные и полукарданные шарниры.
Полным карданным шарниром называют шарнир, имеющий фиксированные оси качания, полукарданным шарниром – шарнир, не имеющий фиксированных осей качания. Упругие полукарданные шарниры допускают угловые отклонения осей валов до 5°, а жесткие – до 2° и некоторое их продольное перемещение.
В трансмиссиях современных автомобилей преобладают полные карданные шарниры, осевая компенсация в которых обеспечивается установкой на шлицах карданного вала скользящей вилки.
|
|
|
На рисунке 6.6, а показана схема карданной передачи, получившей распространение на двухосных автомобилях и с одним задним ведущим мостом. Мощность от коробки передач I передается к заднему ведущему мосту 5 через два карданных вала 2 и 4 и три шарнира. Последний вал имеет промежуточную опору 3.
Двухосные полноприводные автомобили имеют три двухшарнирные карданные передачи (рисунок 6.6, б). В этом случае между карданными передачами устанавливают раздаточную коробку 6. На рисунке 6.6, в показана схема трансмиссии автомобиля с индивидуальным приводом мостов.
Рисунок 6.6 Карданные передачи
а – с шарнирами, имеющими крестовину; б – двухшарнирная привода ведущего управляемого колеса с независимойподвеской; в – с шарниром, имеющим крестовину, и с упругим полукарданным шарниром; г – с жесткими полукарданными шарнирами.
Карданная передача заднего моста 5 имеет два карданных вала 4 и 7, четыре шарнира и промежуточную опору 3. Карданные валы 2, 9 и 10 обеспечивают привод соответственно к раздаточной коробке 6, промежуточному 8 и переднему 11 мостам. В современных полноприводных автомобилях применяют схему с промежуточным проходным мостом (рисунок 6.6, г). В этом случае карданный вал 4 обеспечивает привод дополнительного редуктора 12, от которого мощность раздается непосредственно к промежуточному 8, а через карданный вал 7 к заднему мосту
Для привода ведущего управляемого колеса используют конструкцию (рисунок 6.6, д), вкоторой имеется несколько шарниров 13 с промежуточной опорой 3 и шлицевым соединением 14.
Расчет шарнира производят при допущении, что расчетная окружная сила Рр (рисунок 6.7), нагружающая каждый шип крестовины и выступ вилки, приложена в точке, лежащей посередине длины шипа, и равна
|
|
|
(6.25)
где Мр – расчетный крутящий момент, кН∙м;
R – расстояние от середины шипа С до оси вала, м.
Рисунок 6.7 Схемы для расчета шарнира:
а) крестовины; б) вилки.
Шипы крестовины проверяют на изгиб и срез (рисунок 6.7, а). При этом в опасном сечении А – А шипа должны соблюдаться следующие условия прочности:
МПа, (6.26)
МПа, (6.27)
где Wu и Fср – соответственно момент сопротивления изгибу (м3) и площадь (м2) среза шипа в сечении А–А.
Под действием силы Рр вилка (рисунок 6.7, б) изгибается и скручивается. Поэтому прочность вилки обеспечивается, если в наиболее опасном ее сечении Б–Б соблюдаются условия:
МПа, (6.28)
МПа, (6.29)
где Wu и Wк – моменты сопротивления соответственно изгибу и скручиванию, м3.
Для прямоугольного сечения:
; (6.30)
, (6.31)
где К – коэффициент, зависящий от соотношения h/в сторон сечения:
| h/в | 1,5 | 1,75 | 2,5 | ||||
| К | 0,208 | 0,231 | 0,239 | 0,246 | 0,258 | 0,267 | 0,282 |
Карданный вал рассчитывают на кручение и критическую частоту вращения. Условие прочности при кручении:
МПа, (6.32)
где Dн и Dв – соответственно наружный и внутренний диаметры трубы, м.
Условие жесткости вала при кручении равно:
, (6.33)
где θ – угол закручивания вала на 1м его длины при передаче расчетного крутящего момента Мр;
Gк – модуль упругости при кручении; для стали Gк = 8,5∙104 МПа;
Jк – момент инерции сечения вала.
Чтобы не возникало явление резонанса при вращении карданного вала, надежная работа его обеспечивается при частоте
, (6.34)
где ℓ – расстояние между центрами крестовин шарниров, м.
