Расчет поектируемого узла

 

При расчете условно считаем, что  разгон на каждой передаче осуществляется до максимальной угловой скорости вала двигателя. Время переключения для первой передачи примем 1,5 с, для остальных передач – 1 с.

Падение скорости за время  переключения передач определяется по формуле:

,

где   - коэффициент учета вращающихся масс АТС, для случая, когда двигатель отсоединен от ведущих колес, можно принять .

Y - суммарный коэффициент дорожного сопротивления.

- время переключения.

Расчет времени на следующей передаче производится с учетом уменьшения скорости за время переключения.

Путь разгона определяется графическим  интегрированием графика времени разгона. При этом путь разгона целесообразно определять в тех же интервалах скоростей, в которых определялось время. Для определения пути разгона подсчитывают площади, заключенные между кривой и осью ординат. Путь разгона в каждом интервале определяется по формуле:

,

где   - путь разгона в i-ом интервале скоростей, м;

- площадь между кривой  и осью ординат, ;

с – масштабный коэффициент  времени, равный количеству мм на графике  в 1с,  

.

Таблица 1.7 Данные для  построения графика пути разгона  АТС

Параметры
	-	37	63	140	162	300	120	143	167	223	253	282	305	450	1275	1659	2315	2940	85	1370	1810	2470
S, мм	0	5,14	13,89	33,3	55,83	97,5	114,1	133	156,2	187,2	222,3	261,4	303,8	366,3	483,4	713,8	31,6	38,5	12,6	60	71,2	87,5

 

1.8. Построение графика тормозного пути автомобиля:

	Значение  скоростей
Значение φ	7	14	21	28	35	42	49	56	63	70
0,1	1,1	4,6	10,3	18,4	28,7	41,3	56,3	73,5	93,0	114,8
0,2	0,6	2,3	5,2	9,2	14,4	20,7	28,1	36,8	46,5	57,4
0,3	0,4	1,5	3,4	6,1	9,6	13,8	18,8	24,5	31,0	38,3
0,4	0,3	1,1	2,6	4,6	7,2	10,3	14,1	18,4	23,3	28,7
0,5	0,2	0,9	2,1	3,7	5,7	8,3	11,3	14,7	18,6	23,0
0,6	0,2	0,8	1,7	3,1	4,8	6,9	9,4	12,3	15,5	19,1
0,7	0,2	0,7	1,5	2,6	4,1	5,9	8,0	10,5	13,3	16,4
0,8	0,1	0,6	1,3	2,3	3,6	5,2	7,0	9,2	11,6	14,4

2. Обзор конструкций

Карданные передачи применяются  в трансмиссиях автомобилей - для  силовой связи механизмов, валы которых не соосны или расположены под углом, причем взаимное положение их может меняться в процессе движения. Карданные передачи могут иметь один или несколько карданных шарниров, соединенных карданными валами, и промежуточные опоры. Карданные передачи применяют также для привода вспомогательных механизмов, например, лебедки. В ряде случаев связь рулевого колеса с рулевым механизмом осуществляется при помощи карданной передачи.

К  карданным   передачам   предъявляют следующие 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;

На схемах 3 и 4 приведены  классификации   карданных   передач   и   карданых шарниров.

 

Закрытые карданные  передачи .

 Для легковых и  грузовых автомобилей, в которых реактивный момент на заднем мосту воспринимается трубой, карданная передача размещается внутри трубы. Иногда эта труба служит также для передачи толкающих усилий. Поскольку длина карданного вала в такой конструкции не изменяется при относительных перемещениях кузова и заднего моста, компенсирующее (телескопические) соединение в карданной передаче такого типа отсутствует и используется только один карданный шарнир. При этом неравномерность вращения карданного вала в некоторой степени компенсируется его упругостью.

Существуют конструкции легковых автомобилей, в которых связь коробки передач и главной передачи осуществляется торсионным валом, а карданные шарниры отсутствуют. Это возможно в автомобилях, где

 

 

 

 главная передача установлена в кузове (Вольво-600).

Открытые карданные передачи

 Для автомобилей, в которых                       

                       

 

 Схемы карданных  передач:

а— закрытой; б— открытой

реактивный момент воспринимается рессорами или реактивными тягами, карданная передача должна иметь не менее двух шарниров и компенсирующее соединение, так как расстояние между шарнирами в процессе движения изменяется.

На длиннобазных автомобилях часто карданная передача состоит из двух валов: промежуточного и главного (переднего и заднего). Это необходимо в тех случаях, когда применение длинного вала может привести к опасным поперечным колебаниям, в результате совпадения его критической угловой скорости с эксплуатационной. Короткий вал обладает более

высокой критической частотой. Промежуточный вал устанавливается на промежуточной  опоре.   Если  промежуточный  вал связывает ведомый вал коробки передач с главным   карданным   валом   (автомобили ВАЗ,   ЗИЛ),   то   промежуточная   опора должна   иметь   некоторую   эластичность. Это необходимо по той причине, что сило-вой агрегат автомобиля (двигатель, сцепление,  коробка  передач),  установленный на   упругих  подушках,   имеет   некоторую свободу как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскостях. По этой причине корпус     подшипника     промежуточной опоры  установлен  в  кронштейне с резиновым кольцом /, а кронштейн укреплен на поперечине рамы .

На некоторых автомобилях  применяют промежуточные опоры с жестко установленными в корпусе подшипниками, но сам корпус в этом случае может качаться на цапфах, которые связаны с кронштейном, закрепленным на поперечине рамы.

Карданные шарниры неравных угловых  скоростей (асинхронные), имеющие две  фиксированные оси качания, используют в карданной передаче при наклоне ведомого вала обычно на угол не более 20°. Универсальные карданные шарниры отличаются по конструкции от простых тем, что в них осевая компенсация осуществляется в самом механизме шарнира, а не в шлицевом соединении (универсальный шарнир в приводе ведущих колес ЗАЗ-968).

Карданные шарниры равных угловых  скоростей (синхронные) применяют в приводе ведущих и одновременно управляемых колес, угол наклона ведомого вала в зависимости от конструкции шарнира может достигать 45°. Некоторые конструкции синхронных шарниров выполняются с компенсирующим устройством внутри механизма, т. е. универсальными.

Упругие полукарданные шарниры устанавливаются главным образом в карданных передачах легковых автомобилей, и в зависимости от конструкции угол наклона вала может быть 8...10°.

Жесткие полукарданные шарниры  используют для компенсации неточности монтажа соединяемых механизмов в случае установки соединяемых механизмов на недостаточно жестком основании. Они допускают угол наклона вала не более 2°.

Развитие конструкций карданных шарниров  неравных угловых скоростей связано с непрерывным улучшением их эксплуатационных свойств: надежности, возможности  передачи вращения  при  повышенном  угле  между  валами,  повышения КПД.

Требование обеспечения высокого КПД карданного шарнира связано с необходимостью увеличения его износостойкости, а следовательно, и долговечности. Необходимо также учитывать, что в некоторых конструкциях автомобилей число карданных шарниров в трансмиссии может быть значительным: так, например, в ряде многоосных автомобилей больше 20, причем часть шарниров размещена последовательно, что заметно снижает общий КПД трансмиссии.

Применяемые в современных автомобилях карданные шарниры неравных угловых скоростей на игольчатых подшипниках удовлетворяют поставленным требованиям при условии, если шарнир имеет рациональную конструкцию, технология производства строго соблюдается, а игольчатые подшипники надежно смазываются.

В существовавших ранее конструкциях шарниров предусматривалось обязательное периодическое заполнение полости крестовины жидким (трансмиссионным) маслом через масленку, а для предохранения сальников от пробоя при нагнетании масла служил клапан. Периодическое пополнение смазочного материала было необходимо, так как масло недостаточно надежно удерживалось сальниковыми уплотнениями. Кроме того, наличие клапана не позволяло надежно смазывать все подшипники и удалять отработанный смазочный материал. В настоящее время на ряде автомобилей применяются карданные шарниры, не требующие частого периодического смазывания в процессе эксплуатации. В таких шарнирах применяется пластичный смазочный материал: смазка № 158, ЛИТОЛ-24 или ФИОЛ-2У, который удерживается надежными сальниковыми уплотнителями. Смазочный материал закладывается в стаканчики с игольчатыми подшипниками в сборке шарнира (автомобили ВАЗ) или небольшие углубления в торцах шипов крестовины. Для удаления отработанного смазочного материала и заполнения новым шарнир необходимо демонтировать. В этих шарнирах нет масленок и клапанов.

В ряде современных карданных шарниров, смазываемых пластичным смазочным материалом, сохраняется масленка или резьбовое отверстие, закрытое резьбовой пробкой, а клапан отсутствует. Нагнетаемый смазочный материал заполняет полость крестовины и поступает к подшипникам, а излишки его выдавливаются через резиновые сальниковые «проточные» уплотнения.

Уплотнение состоит из радиального  сальника и двухкромочного торцового сальника, предохраняющего подшипник от попадания пыли и грязи.

КПД карданного шарнира  зависит от угла у между соединяемыми валами. С увеличением угла у КПД резко снижается. В некоторых автомобилях для уменьшения этого угла двигатель располагают с наклоном 2...3⁰. Иногда для той же цели задний мост устанавливают так, что ведущий вал главной передачи получает небольшой наклон. Однако уменьшать угол между валами до нуля недопустимо, так как это может привести к быстрому выходу шарнира из строя вследствие бринеллирующего воздействия игл подшипников на поверхности, с которыми они соприкасаются.

Бринеллирующее воздействие игл увеличивается при большом суммарном межигловом зазоре, когда иглы подшипника перекашиваются и создают высокое давление на шип крестовины. Суммарный межигловой зазор в карданных шарнирах различных автомобилей колеблется в широких пределах (0,1...1,5 мм). Считается, что суммарный межигловой зазор должен быть меньше половины диаметра иглы подшипника. В большинстве карданных шарниров легковых и грузовых автомобилей применяют подшипники, диаметр игл которых 2...3 мм (допуск по диаметру не свыше 5 мкм, а по длине — не свыше 0,1 мм). Иглы для подшипника подбираются с одинаковыми размерами по допускам. Перестановка или замена отдельных игл не допускается.