Розрахунок привода ведучих коліс.

Передача крутного момента від диференціала до ведучих коліс в залежності від типу підвіски коліс здійснюється за допомогою суцільних валів півосей або карданних передач. Півосі використовуються в приводі ведучих некерованих коліс; карданні передачі з простими карданними шарнірами – в приводі некерованих коліс з підресореною головною передачею; карданні передачі з синхронними шарнірами – в приводі керованих коліс. Привод до ведучих коліс повинен забезпечити відсутність пульсацій момента і частоти обертання як до керованих, так і до некерованих коліс при повному ході колеса, що допускається підвіскою автомобіля.

Півосі ведучого моста з жорсткою балкою в залежності від навантажень, що діють на них, умовно поділяються на піврозвантажені, розвантажені на три чверті і повністю розвантажені.

Піврозвантажена піввісь має зовнішню опору, встановлену в середині балки моста. При цьому з боку колеса піввісь сприймає всі зусилля і моменти, які діють від дороги.

Піввісь, розвантажена на три чверті, має зовнішню опору між маточиною колеса і балкою моста. При цьому згинаючі моменти від реакцій R_zk, Pі R, сприймаються одночасно і піввіссю, і балкою моста через підшипник.

Повністю розвантажена піввісь має зовнішню опору з маточиною колеса, встановлену на двох рознесених роликових або кулькових радіально-упорних підшипниках. Піввісь теоретично навантажується тільки крутним моментом, який передається від диференціала до коліс.

Для автомобіля, який конструюється в курсовому проекті, необхідно обрати і обґрунтувати тип і конструкцію приводу коліс. Потім креслять його кінематичну схему і описують особливості конструкції.

В загальному випадку руху на колесо діють крутний момент від тягової або гальмової сили М_к і М; тягова або гальмова сила при гальмуванні центральним гальмом Р_к і Р; бічна сила Ð_у, яка виникає під час поворотів або заносів, і нормована реакція R_zk. Одночасне виникнення максимальної повздовжної і поперечної сили в контакті колеса з дорогою неможливе, оскільки їх спільна дія обмежується силою зчеплення:

(6.24)

Розрахунок півосей проводять на статичну міцність і втому. Розрахунок на міцність виконується за максимальним динамічним моментом, який має місце при різкому включенні зчеплення, або за зчепленням ведучих коліс з грунтом при максимальному .

Перший розрахунковий режим – прямолінійний рух

На піввісь діють сили R_zk і моменти:

Р

або

M

або M

Відповідні складні напруги згинання і кручення визначаються за такими формулами:

- для напіврозвантаженої півосі:

- для півосі, розвантаженої на три чверті:

Для повністю розвантаженої півосі при обчисленні тільки кручення:

де d – діаметр півосі в небезпечному перерізі;

- коефіцієнт зчеплення ().

Другий розрахунковий режим – поворот або занос.

Найбільші значення осьової сили при повороті або заносі будуть мати місце при Р, або Р.

Діючі сили .

Відповідні напруги згинання визначаються за такими формулами:

- для напіврозвантаженої півосі:

- для півосі, розвантаженої на три чверті:

Величина реакції на внутрішній кінець півосі з боку диференціала визначається за формулою:

Якщо не враховувати можливі деформації згинання, які виникають при встановленні півосі внаслідок технологічних неточностей, то повністю розвантажена піввісь під час повороту або заносу не піддається деформації згинання, розтягування або стискування, оскільки відповідні сили і моменти сприймаються підшипниками маточин коліс і балкою моста.

Третій розрахунковий режим – максимальне динамічне навантаження при різкому включенні зчеплення.

Момент, який діє на піввісь при різкому включенні зчеплення (для автомобіля типу 44):

M

де Ммаксимальний крутний момент, який передається від двигуна до трансмісії;

- відповідно передаточні числа першої передачі коробки передач, головної передачі, роздаточної коробки;

- коефіцієнт динамічності, який приймається в залежності від умов експлуатації в межах К;

- коефіцієнт блокування. При повністю заблокованому диференціалі К, тобто момент від двигуна передається на одну піввісь.

Напруга згинання в небезпечному перерізі півосі:

.

Півосі також розраховуються на міцність в режимі переїзду ведучими колесами через перешкоду. В цьому випадку враховується тільки вертикальне зусилля:

де - коефіцієнт динамічності від дороги (для легкових автомобілів =1,75, для вантажних =2,5).

Розміри півосей визначають, виходячи з найбільш небезпечного випадку навантажування. Небезпечний переріз для напіврозвантаженої півосі знаходиться в зоні встановлення підшипника. При першому навантажувальному режимі еквівалентне напруження від згинання і крутіння:

де d – діаметр півосі в небезпечному перерізі.

Під час заносу згинаючі моменти і напруження, які діють на піввісь:

;

(верхні знаки відносяться до внутрішньої півосі, нижні – до зовнішньої по відношенню до напрямку заносу).

При переїзді ведучих коліс через перешкоду напруження:

.

Повністю розвантажена піввісь підлягає розрахунку тільки на кручення на режимі максимальної тяглової сили.

Піввісь розраховують також на максимальний кут закручування:

де l – довжина півосі;

- момент інерції перерізу півосі при крученні.

Припустимий кут закручування на 1 м довжини півосі. Максимальний кут закручування до руйнування 300⁰.

Півосі виготовляються з легованих сталей марок 30ХГС, 40ХНМА, 40Х і піддають гартуванню СВЧ.

Напруження конструкцій півосей при максимальних навантаженнях складають (К_д=1): складні напруження згинання і кручення =(600…750)МПа; =(500…650)МПа.

Розрахунок шліцьового з’єднання півосі з шестернею півосі і шпильок кріплення півосі виконується на основі загальних методик розрахунків на міцність.