Расчетно-пояснительная записка

к курсовому проекту

КАРДАННАЯ ПЕРЕДАЧА

АВТОМОБИЛЯ ЗИЛ-130

КП 49.00.00.000 ПЗ

Задание

Спроектировать карданную передачу автомобиля ЗИЛ-130 с увеличенным на 100% крутящим моментом.

Оглавление

Задание.

Введение.

1. Обзор конструкций...............................................

2. Проверочный расчет карданной передачи...........................

   1. Нагрузочные режимы карданной передачи...................

   2. Расчет карданного вала..................................

   3. Определение осевой силы действующей на карданный вал ...

   4. Оценка неравномерности вращения корданных валов.........

   5. Расчет крестовины карданного шарнира....................

   6. Расчет вилки кардана....................................

   7. Определение допустимого усилия, действующего на игольчатый подшипник.........................................

   8. Расчет критического числа оборотов карданного вала......

   9. Материал деталей карданного вала........................

Выводы.............................................................

Литература.........................................................

Перечень графического материала:

1. Крестовина кардана (КП 00.00.00 )

2. Вилка кардана заднего моста (КП 00.00.00 )

3. Карданная передача автомобиля ЗИЛ-130 в сборе (КП 00.00.000 СБ)

Введение

ЗИЛ-130 один из распространенных автомобилей, выпуск которых был освоен в 1964 году. Хотя в данное время автомобиль ЗИЛ-130 не выпускается, число таких машин в автохозяйствах достаточно высокое. Высокие цены на бензин и большой расход топлива двигателя автомобиля ЗИЛ-130 ограничивают его применение. Однако, учитывая экономическую ситуацию в стране и финансовые возможности автопредприятий, особенно в сельском хозяйстве, а именно: невозможность вовремя обновлять автомобольный парк, ЗИЛ-130 еще будет использоваться.

В городах, где существует сеть газонаполнительных станций, многие автохозяйства переводят ЗИЛ-130 на использование сжатого газа. Но слишком высокая стоимость газонаполнительных станций ограничивает их массовое внедрение.

Поэтому следует рассмотреть вариант установки более мощного дизельного двигателя, что позволит использовать а/м ЗИЛ-130 в составе автопоезда с 2-мя и более прицепами, тем самым понизить себестоимость перевозок. Данный вариант особенно актуален на уборке урожая, перевозка зерна с элеватора на мельницу и т. д., один такой автопоезд заменит два три одиночных серийных автомобиля. При этом также повысятся экологические показатели. Понизится количество отработанных газов на тонну перевозимого груза. Выброс вредных веществ (СО, NO, CH) в дизельных двигателях меньше, а при использовании современной топливной аппаратуры также снизить содержание сажи.

Допустим, что дизельный двигатель, требующий наименьшей переделки двигательного отсека автомобиля ЗИЛ-130, имеет крутящий момент 820 нМ, что на 100% больше чем у серийного двигателя. Установку данного двигателя можно без проблем произвести в любом автохозяйстве.

Двигатель и к.п.п. поставляются вместе, задний мост серийный, поэтому целью работы является проектирование карданной передачи.

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 промежуточной опоры. Карданные передачи применяются также для привода вспомогательных механизмов.

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;

• Углы наклона карданных валов должны быть по возможности минимальными, так как при этом карданная передача будет работать с более высоким КПД (однако слишком малые углы могут вызывать эффект бринелления);

• Жесткость карданной передачи надо выбирать с учетом динамических характеристик всех элементов трансмиссии;

• Критические числа оборотов карданной передачи должны быть выше чисел оборотов максимально возможных по условиям эксплуатации.

Элементами карданной передачи являются карданный вал (валы) карданный шарнир (Рис.3), промежуточная опора и упругие муфты. Из этих элементов карданные шарниры, отличаются большим разнообразием конструкций и в набольшей степени влияют на характеристику карданной передачи.

Тип карданной передачи определяется, как её расположением относительно автомобиля, так и типом карданов и наличием или отсутствием компенсирующего устройства.

открытая

закрытая

Карданная передача

Закрытая карданная передача (Рис.1) применяется для легковых и грузовых автомобилей, в которых реактивный м

Рис.1 Закрытая карданная передача

омент в заднем мосту воспринимается трубой, карданная передача размещается внутри трубы. Иногда эта труба служит для передачи толкающих усилий. Поскольку длина карданного вала в такой конструкции не изменяется при относительных перемещениях кузова и заднего моста, компенсирующе

е

с оединение в карданной передаче такого типа отсутствует и используется только один карданный шарнир. При этом неравномерность вращения карданного вала в некоторой степени компенсируется его упругостью.

Открытые карданные передачи (Рис.2) применяются для автомобилей в которых 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.

Н

Рис.2 Открытая карданная передача

а длиннобазных автомобилях часто карданная передача состоит из двух валов: промежуточного и главного. 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 скоростью.

Карданный шарнир

полный

полукарданный

жесткий

упругий

Неравных

Угловых

Скоростей

(асинхронный)

Равных

Угловых

Скоростей

(синхронный)

простой

универсальный

шариковый

шиповой

сдвоенный

кулачковый

С делительными

канавками

С делительным

рычажком

простой

универсальный

четырехшариковый

Шести- и восьми-

шариковый

простой

универсальный

Рис.3 Классификация карданных шарниров

Карданные передачи равных угловых скоростей (синхронные), применяют в приводе ведущих и одновременно управляемых колес, угол наклона ведомого вала в зависимости от конструкции шарнира может достигать 45⁰. Некоторые конструкции синхронных шарниров выполняются с компенсирующим устройством внутри механизма, т.е. универсальными. Простые шарниры отличаются от универсальных тем, что компенсация осевого перемещения осуществляется не в них, а в шлицевом соединении.

В основе всех конструкций карданных шарниров равных угловых скоростей (далее ШРУС) лежит единый принцип: точки контакта, через которые передаются окружные силы, находятся в биссекторной плоскости валов.

Конструкции таких ШРУСов разнообразны. Рассмотрим наиболее применяемые.

Четырехшариковый карданный шарнир с делительными канавками (типа «Вейс»)(Рис.4). Установлен на ряде отечественных автомобилей в приводе управления колес. При движении автомобиль вперед усилие передается одной парой шариков; придвижении задним ходом – другой парой. ШРУС этого типа обеспечивает угол между валами .

2

1

Канавки в кулаках 2 и 3 нарезаны по дуге окружности радиуса R’. Четыре шарика 6 распологаются на пересечении симметрично расположенных канавок 5 в биссекторной плоскости, что обеспечивает равенство угловых скоростей валов 1 и 4. Шарик 7 центрирующий.

Рис.4 Карданный шарнир типа "Вейс"

Достоинства:

• Малая трудоемкость изготовления (наименьшая по сравнению с ШРУСами других типов);

• Простота конструкции;

• Высокий КПД, т.к. в нем преобладает трение качения;

Недостатки:

• Передача усилия только двумя шариками при теоретически точечном контакте приводит к возникновению больших контактных напряжений (устанавливается на машины с нагрузкой на ось не выше 25 – 30 кН);

• При работе возникают распорные нагрузки, особенно если центр шарнира не лежит на оси шкворня;

• Долговечность в эксплуатации обычно не превышает 25 – 30 тыс. км.

Шестишариковый ШРУС с делительным рычажком (типа «Рцепп»)(Рис.5). Основными элементами этого шарнира являются сферический кулак 4, закрепленный на шлицах вала 5 и сферическая чашка 3, связанная с другим валом 1. На кулаке и на внутренней стороне чашки выфрезерованно по шесть меридиональных канавок полукруглого сечения. В канавках размещено шесть шариков, которые связаны сепаратором 6. При наклоне валов шарики устанавливаются в биссекторной плоскости при помощи делительного рычажка 2, который поворачивает направляющую чашку 7, а вместе с ней и сепаратор. Пружина 8 служит для поджатия делительного рычажка к

гнезду в торце вала 5 при изменении положения рычажка в результате наклона валов. Точность установки шариков в биссекторной плоскости зависит от подбора плеч делительного рычажка. (на схеме рис. в).