Главные передачи разделяют (рисунок 6.8) на одинарные, двойные разнесенные, двухступенчатые и проходные.
Рисунок 6.8 Кинематическая схема главной передачи:
а – одинарной; б – двойной; в – двойной разнесенной;
г – двухступенчатой; 1 – зубчатая муфта.
Расчет зубчатых колес главной передачи и дифференциала рассмотрен в курсе теории механизмов и машин.
Привод к задним ведущим колесам осуществляют обычно с помощью цельных валов — полуосей. Характер нагружения полуоси зависит от конструкции подшипникового узла ведущего колеса. На рисунке 6.9,а изображена схема типичного подшипникового узла ведущего колеса грузового автомобиля. Ступица 1 колеса автомобиля при помощи двух радиально-упорных роликоподшипников 2 установлена непосредственно на цапфе балки 3 моста. Вследствие этого силы, воздействующие на колеса (вертикальная Z, продольная Р и боковая Y реакции дороги), воспринимаются непосредственно балкой, а полуось 4 нагружена только крутящим моментом. Такую полуось называют разгруженной.
На рисунке 6.9,б приведена схема типичной конструкции подшипникового узла ведущего колеса легкового автомобиля. Колесо прикреплено непосредственно к фланцу 6 полуоси, наружный конец которой посредством подшипника 5 опирается на полуосевой рукав. В этом случае полуось нагружена не только крутящим моментом, но и изгибающими моментами: Za – от нормальной реакции дороги и Yr – от боковой реакции, действующими в плоскости чертежа, и Рr – от продольной реакции (силы тяги Рт или тормозной Рτ сил), действующей в горизонтальной плоскости. Такую полуось называют полуразгруженной.
Полуось состоит из стержня, фланца для соединения с колесом и утолщенного конца для шлицевого соединения с полуосевой шестерней.
1
Рисунок 6.9 Полуоси: а – разгруженная; б – полуразгруженная
Ее изготовляют из сталей 30ХГСА, 35ХГСА, 40X, 10XHMA. Концевые участки формируют горячей высадкой на горизонтально-ковочной машине. Для повышения предела выносливости готовую полуось подвергают поверхностному упрочнению – накаткой роликами или дробеструйной обработкой.
Разгруженную полуось рассчитывают только на кручение. Ее минимальный диаметр dпo определяют из условия прочности
МПа.
При расчете полуразгруженной полуоси, опасным сечением которой является сечение под подшипником, рассматривают три расчетных случая нагружения: 1) при движении автомобиля с максимальной силой тяги Рmах на ведущем колесе; 2) при заносе (движении с боковым скольжением); 3) при переезде колеса через препятствие (динамическое нагружение).
В первом случае на колесо действуют крутящий момент Мр и результирующая сила , лежащая в плоскости, перпендикулярной полуоси и отстоящей от опасного сечения на расстоянии а. Напряженному состоянию полуоси соответствует условие прочности
МПа. (6.35)
В случае заноса боковая сила достигает максимального значения Z∙φmах при Рт = 0, вследствие чего второму расчетному случаю соответствует условие прочности
МПа. (6.36)
При предварительных расчетах можно принимать φmах = 1, а значение силы Z в соответствии со статическим распределением веса автомобиля.
В третьем расчетном случае рассматривают изгиб полуоси под воздействием только динамической вертикальной реакции Zд, что соответствует условию прочности
МПа, (6.37)
где G – вертикальная нагрузка на одно колесо, кН;
Кд – коэффициент динамичности (для легковых автомобилей
Кд = 1,5÷1,75; для грузовых Кд = 1,8÷2,0