Государственный экзамен (пнипу)

Шасси автомобиля.

Элементы расчета и эксплуатационная надежность

 

Требования, предъявляемые к карданным передачам

Карданная передача предназначена для передачи крутящего момента от одного агрегата к другому, если оси их валов изменяют свое взаимное положение или не лежат на одной прямой.

Карданные передачи подразделяются по следующим основным классификационным признакам:

по конструкции карданной передачи:

- открытая или закрытая (внутри картера, трубы и т.п.);

- однозвенная (два шарнира, один карданный вал без промежуточной опоры) или многозвенная (с двумя и более карданными валами и промежуточными опорами);

по конструкции карданных шарниров:

- неравных угловых скоростей (упругие — у < 3…5° и жесткие — у < 15… 20°);

- равных угловых скоростей

Основные требования к карданным передачам следующие:

- передача крутящего момента при всех возможных в эксплуатации значениях угловых скоростей и углов у между осями валов;

- высокий КПД даже при значительных углах;

- минимальные вибрации и шум;

- отсутствие значительных осевых усилий и износов в компенсирующем соединении.

К карданным передачам (КП) предъявляют следующие основные требования:

- передача крутящего момента без создания дополнительных нагрузок в трансмиссии (изгибающих, скручивающих, вибрационных, осевых);

- возможность передачи крутящего момента с обеспечением равенства угловых скоростей ведущего и ведомого валов независимо от угла между соединяемыми валами;

- высокий КПД;

- бесшумность;

- надежная передача крутящего момента, минимальный момент инерции, хороший отвод теплоты от поверхностей трения.

- обеспечение необходимой равномерности вращения валов двух соединяемых агрегатов при расчете вращения и углах между осями валов на всем диапазоне эксплуатационных режимов;

- отсутствие резонансных явлений в диапазоне эксплуатационных скоростей, для чего собственные частоты крутильных колебаний трансмиссии должны лежать вне эксплуатационных режимов автомобиля;

- обеспечение минимальных динамических нагрузок, вызванных неравномерностью вращения и несбалансированностью вала, а также минимального шума при работе карданной передачи;

обеспечение критической частоты вращения карданной передачи, более высокой, чем частота вращения максимально возможная по условиям эксплуатации;

- большие долговечность и надежность конструкции.

Кроме того, к карданным передачам, как и к остальным механизмам автомобиля, предъявляют также общие требования:

- обеспечение минимальных размеров и массы

- высокая надежность

- минимальное обслуживание.

 

Общие принципы расчёта карданного вала на работоспособность

В карданной передаче рассчитывают следующие элементы:

- карданный вал (на кручение, растяжение – сжатие, угол закручивания);

- вилку и крестовину (на прочность и износ);

- подшипники карданного шарнира (на долговечность);

- критическую частоту вращения вала.

5.5.1. Расчет карданного вала, вилки и крестовины на прочность

Опытные данные показывают, что при резком включении сцепления инерционный момент двигателя может быть в 2,5-3,5 раза больше максимального крутящего момента двигателя.

Для ориентировочных расчетов коэффициент динамичности К_д (отношение максимального 'пикового' момента к максимальному моменту М_д двигателя) может быть определен по следующей эмпирической формуле:

К_д = β_с ,

где: и = и_к ∙ и_д ∙и_о – передаточное число трансмиссии (коробки передач, дополнительной коробки, главной передачи);

β – коэффициент запаса сцепления.

Величина углов закручивания карданного вала:

θ = ,

где: I_кр – момент инерции сечения вала при кручении;

G – модуль упругости при кручении;

ℓ - длина вала.

Угол θ может составлять на низшей передаче от 3 до 9^о на 1 м длины (в зависимости от сечения вала).

Относительный угол сдвига трубы карданного вала, соответствующий пределу текучести:

Ψ = ,

где: γ - допустимый, для передачи текучести остаточный сдвиг (0,3 %);

Д – диаметр вала.