146847 (730313), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

2. Проверочный расчет карданной передачи

Карданная передача имеет два вала – основной и промежуточный – и три жестких карданных шарнира на игольчатых подшипниках.

По своей кинематической характеристике карданная передача автомобиля ЗИЛ-130 простая, с шарнирами неравной угловой скорости. Карданная передача рассчитывается на прочность, долговечность, жесткость и критическое число оборотов вала.

Проверочный расчет карданной передачи производится в следующей последовательности:

1. Устанавливается нагрузочный режим.

2. Определяется максимальное напряжение кручения и угол закручивания карданного вала.

3. Определяется осевая сила, действующая на карданный вал.

4. Проводится оценка неравномерности вращения карданного вала и инерционного момента, возникающего от неравномерности вращения.

5. Рассчитывается крестовина карданного шарнира.

6. Рассчитывается вилка карданного вала.

7. Определяются допустимые усилия, действующие на игольчатый подшипник.

8. Определяется критическое число оборотов карданного вала.

9. Проводится тепловой расчет карданного шарнира.

2.1.Нагрузочные режимы карданной передачи.

На карданные валы действует крутящий момент, передаваемый от коробки передач, и осевые силы, возникающие при колебаниях ведущего моста на рессорах. При увеличении скорости вращения могут возникнуть поперечные колебания карданного вала. Поперечный изгиб вала происходит за счет центробежных сил, возникающих вследствие несовпадения оси вращения вала с его центром тяжести. Несовпадение может иметь место за счет неизбежных неточностей изготовления, прогиба вала под действием собственного веса и других причин.

2.2.Расчет карданного вала

Карданный вал работает на кручение, растяжение или сжатие и изгиб (при поперечных колебаниях).

Максимальное напряжение кручения вала определяется для случая приложения максимального момента двигателя и при действии макс. динамических нагрузок.

К_д - коэффициент динамичности - меняется в пределах 1-3.

Вал карданной передачи автомобиля ЗИЛ-130 (полый).

Наружный диаметр вала D=75 мм.

Внутренний диаметр вала d=70 мм.

Момент сопротивления кручению определяется по формуле:

Максимальное напряжение кручения вала определяется по формуле:

кгс/см² =460 МПа

[ ] = 300 400 МПа

Расчет вала на угол закручивания

Величина угла закручивания вала определяется по формуле:

12⁰

где: G - модуль упругости при кручении , G = 850000 кг/см²

Lкр - момент инерции сечения вала при кручении для полого вала

см²

L - длина карданного вала моста, равна 142,5 см

Величины углов закручивания составляют при Кд = 1 от 3 до 9⁰ на метр длины вала.

[ ]= 7 8⁰

2.3.Определение осевой силы действующей на карданный вал

Кроме крутящего момента, на карданный вал действуют осевые силы Q, возникающие при перемещениях ведущего моста.

Рис.15. Схема качения заднего моста при движении автомобиля.

1 – ведущий вал А; 2 и 4 – вилки карданного вала; 3 –

карданный вал В; 5 – ведомый вал С; - угол поворота

вала А, - угол поворота вала В, - угол поворота

вала С, ₁ и ₂ – углы наклона между валами А, В и С.

Задний мост при движении автомобиля (рис.15) по неровностям совершает качание относительно оси серьги рессоры (точка О) по радиусу R₁ . Карданный вал заднего моста колеблется вокруг точки О₂ по радиусу R₂.

Вследствие неравенства радиусов R₁ и R₂ совершаются осевые перемещения карданного вала.

Величина осевого перемещения на преобладающих режимах эксплуатации составляет 2 - 5 мм.

Величина осевой силы Q действующей на карданный вал при колебаниях автомобиля определяется по формуле:

где D_ш и d_ш - диаметры шлицев по выступам и впадинам;

- коэффициент трения в шлицевом соединении.

Коэффициент зависит от качества смазки:

при хорошей смазке =0,04 – 0,6; при плохой смазке =0,11 – 0,12.

В случае заедания при недостаточной смазке величина =0,4 – 0,45.

Для шлицевого соединения карданного вала автомобиля ЗИЛ-130 D_ш = 62 мм d_ш = 54 мм.

Тогда величины осевой силы будут составлять:

при хорошей смазке - =0,05,

=1050 кгс;

при плохой смазке - =0,115,

=2400 кгс;

при заедании - =0,45,

=9480 кгс;

Осевые усилия, возникающие в карданной передаче, нагружают подшипники К.П. и главной передачи.

Снижение осевой нагрузки будет иметь место при наличии соединения, в котором трение скольжения при осевом перемещении будет заменено трением качения (шлицы с шариками).

2.4.Оценка неравномерности вращения карданных валов.

Схематично карданная передача ЗИЛ-130 представлена на рис.

Для одиночного карданного шарнира соотношение между углами и (см. рис.15) может быть представлено выражением:

Дифференцируя, получим:

,

,

- угловая скорость вала А; - угловая скорость вала В.

Отношение

, в то же время .

Представим

Умножим правую часть на тогда

отсюда получим:

Отсюда следует, что = только когда ,в общем случае , т.е. при равномерной скорости вращения вала А вал В будет вращаться неравномерно.

Величина разности между значениями и зависит от угла между валами

Задаваясь углом поворота вала А, можно оценить неравномерность вращения валa В при постоянном угле между валами ,

при =0 при =270⁰

; ;

при =90⁰ при =360⁰

; ;

при =360⁰

;

Угловая скорость вторичного вала для а\м ЗИЛ-130 при движении на первой передаче с М_max (n = 1700 об/мин)

24 1/сек.

Построим график (рис.16) колебаний угловой скорости карданного вала заднего моста (В) в зависимости от поворота ведущего вала А и угла .

Примем угол перекоса валов А и В близким к максимальному .

,1/сек.

,град.

Рис.16. График зависимости угловой

скорости вала В от угловой

скорости вала А и угла

перекоса валов.

Соотношение между углами поворота вала В и С имеет вид:

.

Докажем, что = при . Учитывая положение вилок вала В и смещение ведущих вилок I и II на 90⁰, друг относительно друга, получим, отсчитывая угол поворота от положения вала А,

или

,

; ,

Отсюда

при , , .

При движении а\м из-за неравномерности вращения вал В будет дополнительно нагружаться инерционным моментом

где I_A, I_B - моменты инерции вращающихся частей, приведенные соответственно

к валам А и В .

2.5.Расчет крестовины карданного шарнира

На шип крестовины карданного шарнира действует сила Р.

Величина силы Р определяется по формуле:

7821,6 кгс,

где R - расстояние от оси крестовины до середины шипа, R = 39 мм.

Сила Р действует на шип крестовины, вызывая его смятие, изгиб и срез. Напряжение смятия не должно превышать 800 кгс/см², напряжение изгиба - 3500 кгс/см²,

напряжение среза - 1700 кгс/см².

Напряжение смятия определяется по формуле:

=1040 кгс/см²

где d - диаметр шипа, d = 3,05 см

l - длина шипа, l = 2,5 см

Напряжение изгиба:

=3480 кгс/см²

для шипа

=2,8 кгс/см²

Напряжение среза

=1080 кгс/см²

Силы Р, приложенные к шипам, дают равнодействующие N, вызывающие напряжение на разрыв в сечении II-II.

Напряжение на разрыв крестовины определяется по формуле:

=760 кгс/см²

Площадь F сечения определяется из чертежа (А-А).

2.6.Расчет вилки кардана.

Р ис.17. График зависимости коэффициента

от

Сечение лапы вилки находится под одновременным воздействием изгиба и кручения.

Сечения лапы вилки выполнено близким к прямоугольному.

Моменты сопротивления на изгиб для сечений вилки определяется по формулам:

относительно оси Х - Х

относительно оси V - V

Моменты сопротивлений кручению:

при определении напряжений в точках 1 и 3

при определении напряжений в точках 2 и 4

- коэффициент, зависящий от отношения сторон прямоугольника и определяемый по

этому отношению из диаграммы (рис.17).

Для крестовины ЗИЛ-130 а = 60 мм, b = 27 мм, n = 2,22 , = 0,25

Плечи сил равны (см.КП 00.00.00 РЧ) с = 25 мм, m = 26,2 мм, R = 39 мм.

Напряжение изгиба в точках 2 и 4

= = =1200 кгс/см²

напряжение изгиба в точках 1 и 3

=2670 кгс/см²

напряжение кручения в точках 2 и 4

= = =845 кгс/см²

напряжение кручения в точках 1 и 3

=1980 кгс/см²

Наибольшие результирующие напряжения определяются по напряжениям изгиба и кручения, возникающим в одной и той же точке. В точках 1 и 3

=2300 кгс/см²

в точках 2 и 4.

=1044 кгс/см²

Величины допускаемых напряжений в выполненных конструкциях (500 - 1500) кгс/см²

7.Определение допустимого усилия, действующего на игольчатый подшипник.

Характеристики

Список файлов реферата