Расчет трубы карданного вала.

- определяется критическая частота вращения;

- напряжение кручения трубы под действием расчетного момента;

- угол закручивания трубы под действием расчетного момента:

,

где М -момент;

L – длина;

J – полярный момент инерции;

G – модуль упругости при кручении.

Расчет шарниров равных угловых скоростей.

Расчет сдвоенных ШРУС аналогичен расчету одинарных шарниров, остальные типы ШРУС рассчитываются по элементам конструкции, при этом расчет вилки аналогичен расчету вилки ШНУС, остальные элементы рассчитываются в зависимости от типа прилагаемых нагрузок.

Ведущие мосты.

Ведущий мост - конструкция упруго соединяющая кузов (раму с ведущими колесами, в котором располагаются механизмы трансмиссии, передающие крутящий момент от КПП или кардана к ведущим колесам.

Ведущий мост, как несущая конструкция является элементом ходовой части АТС.

Конструкция ведущего моста в значительной мере зависит от типа подвески ведущих колес. Основными элементами ведущего моста являются механизм изменения крутящего момента по величине и направлению (главная передача), механизм перераспределения мощности между ведущими колесами (дифференциал). Механизм передачи крутящего момента от главной передачи к колесам (полуоси). Все механизмы могут быть заключены в единый картер либо часть механизмов может быть выполнена в едином картере, что зависит от типа подвески.

Требования к ведущему моту.

1. Передача момента от кардана (входного вала КПП) к ведущим колесам.

2. Увеличение крутящего момента в постоянном или переменном отношении, определяемым из динамического расчета АТС.

3. Передача сил инерции кузова к колесам, а реакции оперной поверхности от колес к кузову, так, чтобы вертикальные силы воспринимались упругими элементами, а продольные и поперечные – направляющими элементами подвески.

В зависимости от того к какому мосту АТС передается момент различают мосты:

- передние и задние (2-х осные АТС);

- передние, промежуточные и задние (многоосные АТС).

В зависимости от вида конструктивной связи ведущих колес с шасси АТС различают жесткие (при зависимой подвеске) и шарнирные (при независимой подвеске) мосты.

Общим свойством жестких мостов является отсутствие непосредственной связи с рамой. Исключения составляют ведущие мосты тракторов где подресоривание не предусмотрено и мосты выделены в отдельный агрегат.

Мосты с независимой подвеской.

Промежуточным решением между жесткой и мостом с независимой подвеской является мост типа Додион.

Общим признаком ведущих мостов с независимой подвеской является отсутствие единого картера моста, лишь главная передача находиться в картере, прикрепленном к раме (кузову). Задние ведущие мосты с независимой подвеской разделяются на 2 группы: с параллельным перемещением колес и с качающимися полуосями.

Мосты с параллельным перемещением колес могут быть с продольными балансирами (ЗАЗ) и поперечными балансирами, обеспечивающими параллельное перемещение колес.

Существуют конструкции, когда ось шарнира продольных балансиров расположена перпендикулярно продольной оси и параллельно оси полуосей. При этом осуществляется возможность качения колеса параллельно без изменения колеи и плоскости наклона (ЗАЗ).

Существуют конструкции в которых колеса при движении по неровностям остаются примерно параллельными сами себе, а направляющим устройством является отдельный балансир, листовые рессоры или из комбинация.

Качающиеся мосты подразделяются:

- со средней шарнирной точкой;

- с боковыми шарнирными точками;

- в шарнирными точками, лежащими в плоскости, расположенной наклонно относительно полуосей.

Передачи мостов.

Одноступенчатые главные передачи.

Обычно конические с углом между осями 90°, иногда на автобусах с углом ¹90°. Конические передачи могут быть выполнены с помощью конических колес, имеющих линию зуба в виде окружности типа "Глиссон", в виде эвольвенты типа "Клингельмбург", дуг элоиды, типа "Эрликон", дуг спирали типа "Фиатмамано".

При разных типах линии зуба зубья могут иметь различное направление. Наибольшее распространение получила главная передача с круговыми зубьями типа "Глиссон". Коническая передача с криволинейными зубьями позволяет выполнить требования по прочности и кинематике.

Основные преимущества: возможность нарезки зубьев на высокопроизводительных станках, наличие локализованного пятна контакта делает зацепление менее чувствительным к неточностям расположения ведущего и ведомого колес.

Реже применяют конические передачи и зацеплением по дуге эвольвенты (полоидные передачи "Клингельмбург") однако колеса с эвольвентными зубьями проще в зацеплении.

Недостатки: невозможность шлифовки и выбора угла наклона зуба, т.к. он однозначно определяется числом зубьев, углом конуса и шириной зубчатого венца.

Основной недостаток конических передач с криволинейными зубьями – большие осевые силы, меняющие направление при изменении направления движения.

Гипоидная главная передача.

Практически все легковые АТС и 2/3 грузовых с одним ведущим мостом.

Свойства гипоидных передач:

- менее шумны, однако более шумные по сравнению с червячными;

- КПД выше червячных, ниже конических;

- При одинаковой прочности размеры меньше конических;

- Возможность достижения более низкого положения кузова.

Линия зуба гипоидных передач может быть выполнена в виде дуг окружности типа "Глиссон", эвольвенты типа "Клингельмбург", элоиды типа "Эрликон", спирали типа "Фиатмамако".

Особенности работы гипоидной передачи.

Гипоидные передачи могут иметь как нижнее, так и верхнее смещение.

Направление смещения, угол спирали зуба и направление спирали связаны между собой. Обычно смещение ведущей шестерни на превышает 0,2 диаметра делительной окружности в легковых АТС и 0,12 в грузовых.

Увеличение смещения приводит к большой разнице между углом спирали ведущей и ведомой шестерни. Обычно угол спирали шестерни больше чем колеса. Увеличение угла приводит к росту осевых нагрузок

.

Отношение находиться в пределах 1,2…1,5. Учитывая величины передаваемых моментов

,

где Р₁, Р₂ – окружные силы на шестерне и колесе, выражая через нормальную силу:

Повышение прочности гипоидных передач обусловлено увеличением среднего диаметра шестерни. Так, при одинаковом передаточном числе и диаметра колеса, начальный диаметр шестерни больше в число раз К_г равное отношению косинусов соответствующих углов наклона:

.

При увеличении диаметра шестерни повышается прочность, т.к. увеличивается шаг по нормали, а значит и толщина зуба. Чем больше угол спирали, тем длиннее зуб, а значит больше число зубьев участвующих в зацеплении, примерно в 1,5 раза.

Перечисленные достоинства позволяют выполнить гипоидную передачу малогабаритной, а также вместо двойной главной передачи на ЗИЛ-133Г, ЗИЛ-433100.

КПД гипоидной передачи 0,96…0,97.

Гипоидное зацепление приводит к продольному скольжению, что ухудшает условия смазки трущихся поверхностей. Условия образования масляной пленки тем хуже, чем меньше угол между касательной, проведенной к рабочим поверхностям зуба и направлением скольжения. Обе шестерни гипоидной передачи выполняются из одинакового материала, как правило стали, поэтому при уничтожении масляной пленки происходит задир рабочих поверхностей.

Свойства гипоидной смазки – добавки серы, хлора, фосфора для создания масляной пленки высокой прочности.

Двойные главные передачи.

Используются на АТС большой грузоподъемности. Наличие 2-х ступеней у передачи позволяет выполнить компоновку моста с учетом требований эксплуатации. Существует центральная главная передачи при которой валы располагаются в горизонтальной плоскости.

Схема позволяет уменьшить длину кардана, но увеличивает угол его наклона. Коническая шестерня передачи устанавливается кон сольно, поэтому требуется использование более жестких подшипников.

Коническое колесо (ведомое) монтируется на одном валу с цилиндрической косозубой шестерней. Угол наклона косозубой шестерни, направление наклона выбирают так, чтобы уравновесить осевую силу (при движении передним ходом). При движении задним ходом осевые силы складываются, что необходимо учитывать при выборе подшипника и деталей крепления.

Двойная главная передача с расположением валов в разных плоскостях.

Подобная передача на КрАЗ – гордость отечественного автомобилестроения.

На автомобилях "Урал", ЗИЛ-131, КрАЗ-6505 устанавливаются главные передачи при которых валы располагаются в разных плоскостях, но вал ведомой конической шестерни и ведущей цилиндрической располагаются в одной плоскости.

На автомобилях ЗИЛ-1335 устанавливается мост следующей компоновки.

Разнесенные главные передачи.

Центральный редуктор обыкновенная гипоидная или коническая передача с передаточным числом 2…3, и 2 редуктора размещенные по бортам или в колесах АТС. Подобные редукторы используются на АТС полной массой свыше 14 т. и автомобилях повышенной проходимости независимо от их массы.

Используются на МАЗ-500 (и модификации) и с цилиндрическими боковыми редукторами на УАЗ-469 (УАЗ-3151), ЛуАЗ. На некоторых АТС устанавливаются центральные 2-х ступенчатые главные передачи с повышенной или пониженной передачами. Управление передачами осуществляется дистанционно, передачи не оснащены синхронизаторами, поэтому переключение происходит при остановленном автомобиле.