Контрольные вопросы

1. Рассказать работу любого узла (по выбору преподавателя) трансмиссии рассчитываемого автомобиля.

2. Произвести расчет скоростного и нагрузочных режимов валов трансмиссии в общем случае.

3. Для чего необходимо знать скоростной и нагрузочный режимы работы механизмов автомобиля?

4. Какие режимы движения или приемы управления автомобилем вызывают рост: а) скоростного режима; б) нагрузочного режима работы механизмов трансмиссии?

5. Какие конструктивные и эксплуатационные мероприятия обеспечивают снижение динамических нагрузок трансмиссии автомобиля?

6. Какой вариант расчета нагрузочного режима подходит для "вашего" автомобиля и почему?

ЗАДАЧА № 2

Определить критическую частоту вращения карданного вала. Рассчитать на прочность крестовину карданного шарнира при наличии смазки в шлицах компенсатора длины и без нее.

Варианты:

Вариант	Тип автомобиля	Длина большого вала L, мм	Внутренний диаметр вала d, мм	Толщина стенки вала δ, мм	Диаметр шипа крестовины dш, мм	Расстояние между торцами шипов H, мм
0	АЗЛК	1164	71	1,8	12,23	74,2
1	ВАЗ	790	66	2,0	14,73	51,17
2	УАЗ	958	45	2,5	16,3	80
3	ГАЗ	1300	71	2,1	22,0	90
4	ПАЗ	1540	71	2,1	22,0	90
5	ЗИЛ	1430	71	3,0	25,0	108
6	МАЗ	1654	82	3,5	33,65	147
7	Урал	1118	82	3,5	33,65	147
8	КрАЗ	863	82	3,5	33,65	147
9	КамАЗ	890	82	3,5	33,65	147

Примечание: для всех вариантов принять длину шипа крестовины l_ш=d_ш, средний радиус приложения к шипу боковой силыR= 0,5(H–d_ш), средний радиус шлицевого зацепления муфтыr= 0,5R, угол между осями валовα= 0⁰. Коэффициент трения в шлицевом соединении при смазке принятьμ= 0,05, без смазки –μ= 0,3.

Пример решения:

1. КЧВ – такая фиксированная частота вращения вала, при которой наблюдается потеря поперечной устойчивости вала вследствие резонанса поперечных колебаний (поперечный прогиб резко возрастает вплоть до разрушения).

При вращении вала в докритической зоне возникает центробежная сила из-за смещенного центра масс вала относительно его центра вращения (это смещение вызвано погрешностью при изготовлении и сборке). Центробежная сила возмущает поперечные колебания на поперечной упругости вала. Каждому текущему значению частоты вращения будет соответствовать своя амплитуда прогиба. При достижении критической скорости вращения частота вынужденных колебаний от центробежных сил сов падает с собственной частотой поперечных колебаний – возникает резонанс поперечных колебаний. Амплитуда прогиба резко увеличивается и возможно разрушение деталей карданной передачи.

Для критической частоты вращения была выведена эмпирическая зависимость /2 с.169/:

,

где: n_кр– критическая частота вращения карданного вала,min^-1;D– наружный диаметр вала трубчатого сечения (находится прибавлением к внутреннему диаметру двух толщин стенок), м;d– внутренний диаметр вала, м;L– длина вала, м.Обратить внимание на размерность!

Необходимо, чтобы: , иначе со временем в эксплуатации критическая частота может уменьшиться до рабочей.

По методике предыдущей задачи определяется n_maxи далее вычисляется запас вала по устойчивости:

n_кр/ n_max.

2. Производится проверочный расчет крестовины /2 с.172-173/ при наличии смазки. В этом случае осевой силой со стороны шлицевой муфты можно пренебречь и заняться расчетом шипов крестовины на срез и изгиб в опасном сечении от действия только крутящего момента.

Вначале по методике задачи № 1 определяется максимальный крутящий момент на карданном валу из условий максимального крутящего момента двигателя при динамическом нагружении (коэффициент запаса рекомендуется принять для грузовых - β= 1,7, легковых – 1,25):

М_кр=М_еmax∙ β ∙ u_кн,

Затем момент, действующий на шипы крестовины раскладывается на пару сил из формулы:

М_кр= 2∙Q∙R

и определяется величина силы Q.

Далее рассчитывается напряжение среза шипа и напряжение изгиба:

, (1)

, (2)

здесь S– площадь шипа сплошного сечения, м;W_X– момент сопротивления изгибу (для сплошного круглого сечения).

Сравниваем расчетные напряжения с допускаемыми. Допускаемые напряжения будут завышены, поскольку используется динамический режим нагружения (максимальный момент двигателя умножается на коэффициент запаса сцепления β, являющийся по сути коэффициентом динамичности) в котором коэффициент запаса прочности берется меньшим (к_з= 1,25…1,5 вместок_з= 2,0…3,0):

[σ_из]= 500 МПа,[τ_ср]= 100…120 МПа.

3. Производится расчет шипов крестовины, когда на них дополнительно действует осевая сила трения со стороны шлицевой муфты компенсатора длинны вала.

Шлицы в компенсаторе прижаты друг к другу передаваемым крутящим моментом. При этом они вынуждены перемещаться вдоль оси, когда ведущий мост совершает вертикальные колебания на подвеске. Если шлицы не смазаны, то продольная сила Fстановится значительной.

,

Р– приведенная к одному шлицу сила, с которой шлицы давят друг на друга, Н;μ– коэффициент трения (сухое трение металла по металлуμ= 0,3).

,

величина rоговаривается под таблицей.

Получаем:

.

Такая осевая сила действует через вилку одновременно на два шипа крестовины, поэтому на один шип (вид на крестовину сверху):

Далее определяется результирующая сила:

Q'= .

Новое значение силы Q'подставляется в формулы (1) и (2) и определяются напряжения среза и изгиба. Затем, как и в первом случае, производится сравнение с допускаемыми напряжениями.

Последним этапом расчета необходимо оценить насколько увеличились напряжения при учете несмазанных шлицев:

σ_из/ σ'_из

и

τ_ср/ τ'_ср .