Файл: Бухарин Н.А. Автомобили. Конструкции, нагрузочные режимы, рабочие процессы, прочность агрегатов автомобиля учеб. пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.04.2024
Просмотров: 227
Скачиваний: 2
ts — торцовый шаг по основанию начального конуса; b — длина зуба по образующей начального конуса; z — фактическое число зубьев.
Напряжение смятия, характеризующее износ профиля зуба, определяются, по формуле
|
|
ас = 0,418 л Г — И -----( Д - + |
- Ц . |
(IX.14) |
||||
|
|
с |
| / |
Ь sin а cos а ( ^ |
1 |
) |
' |
' |
Гэ |
Эквивалентные радиусы ведущего и ведомого зубчатых колес |
|||||||
и г'э |
подсчитываются по |
формуле |
|
|
|
|
||
|
|
|
3 |
cos2 ß cos б |
|
|
|
|
|
Выполненные конструкции автомобилей имеют на низшей пе |
|||||||
редаче сгс = 700 -т- 900 МПа |
(7000—9000 |
кгс/см2) в |
зависимости |
|||||
от |
типа |
автомобиля |
и режима его работы. |
|
|
|
В преобладающих условиях эксплуатации напряжения со ставляют 20—60% от приведенных.
Допустимые нагрузки на зубья шестерен главной передачи зависят от типа трансмиссии. При применении в трансмиссии автомобиля гидротрансформатора или гидромуфты величины ди намических нагрузок, передаваемых на карданный вал и главную передачу, снижаются по сравнению с аналогичной трансмиссией, имеющей механическую ступенчатую коробку. Поэтому для авто мобилей с гидродинамической передачей допускаются нагрузки на зубья шестерен главной передачи в.,1,5 раза"выше, чем для авто мобилей со ступенчатыми коробками передач, что позволяет соот ветственно снизить вес главной передачи.
На рис. IX.7 представлена фотография ведущеіНцнлиидрической шестерни двойной главной передачи автомобиля;— само свала с. номинальной грузоподъемностью в 4,5 т после пробега 28 300 км. Фактический вес перевозимого груза был выше номи нального на 10—20%.
Как видно из фотографии, кроме поломки зубьев с призна ками усталостных перенапряжений имел место «осповидный износ» (питтинг) на боковых поверхностях зуба.
Наибольшее значение в оценке выносливости имеют экспери ментальные данные, полученные в результате многочисленных испытаний. На рис. IX.8 приведены результаты испытаний на выносливость конических и гипоидных передач общего назначе ния с цементированными шестернями [IX.4] в зависимости от числа циклов нагружения (по данным фирмы «Глисон»), Ниже линии, обозначенной цифрой 95%, выходит из строя не свыше 5% шестерен от общего числа. Выше линии 5% лишь 5% передач не выходит из строя. Практически надежность конструкции может быть признана удовлетворительной в случае если напряжения не превысят линии 95%.
250
Как было сказано в гл. IV, пиковые нагрузки в трансмиссии автомобиля возникают относительно редко. Поэтому число циклов пиковых нагрузок за весь срок службы автомобиля невелико и лежит в левой части графика IX.8 с высокими напряжениями по пределу выносливости.
Рис. IX.8. Кривые выносливости зубьев шестерен глав ной передачи
Напряжения в зубьях, приведенные в данном графике, под считаны по формулам, применяемым фирмой «Глисон».
Наиболее нагружена в главной передаче ведущая шестерня, число оборотов которой в і 0 раз больше, чем ведомой.
Список литературы к гл. IX
1.Д е х т я р Б. А. Задний мост автомобиля ГАЗ-24. — «Автомобильная промышленность», 1969, № 9, с.
2.Д е X т я р Б. А. Расчет гипоидных передач — «Автомобильная промыш ленность», 1960, № 2, 3, с. 26—31.
3.П и с м а н и к К- М. Гипоидные передачи. М. «Машиностроение», 1964.
227 с.
4. Проектирование зубчатых конических и гипоидных передач. Под ред. В. Ф. Родионова. М., Машгиз, 1963, 243 с.
5. С о 1 е ш а п W. Design and manufacture of spiral bevel and hypoid gears for heavy duty axles. — EAE. Spec. Publi, 1962, N 221, 22 p.
Г Л А В А X
ДИФФЕРЕНЦИАЛЫ
§ 44. ТРЕБОВАНИЯ К КОНСТРУКЦИИ. КЛАССИФИКАЦИЯ
Дифференциалы должны удовлетворять следующим требо ваниям.
1. Распределять в заданном соотношении моменты, подво димые к корпусам дифференциалов межколесных, межосевых и межбортовых. Для повышения проходимости автомобиля распре деление ведущих моментов по отдельным колесам и мостам должно
осуществляться пропорционально их сцепному весу. |
различное |
2. Одновременно с подводом момента обеспечивать |
число оборотов ведущих колес при повороте, движении автомо биля по неровной дороге и в других случаях.
Схемы расположения межколесных и межосевых дифферен циалов в трансмиссии автомобилей даны на рис. 11.13.
На схеме рис. 11.13, г вместо межосевого дифференциала при менен межбортовой дифференциал, при наличии которого на ве дущие колеса правого и левого бортов автомобиля подводятся одинаковые моменты (если пренебречь трением в механизме диффе ренциала). Наличие межбортового дифференциала не исключает возможности возникновения циркулирующей мощности в блоки рованном приводе колес соответствующего борта.
Применение межосевых дифференциалов усложняет и удоро жает трансмиссию автомобиля, а также в некоторых случаях увеличивает число органов для управления (блокировки).
Трансмиссия многоосного автомобиля упрощается при при менении вместо межосевых дифференциалов механизмов свобод ного хода (см. гл. VI). Классификация механизмов дифференци
ала приведена в табл. |
Х.1. |
|
§ 45. ВЛИЯНИЕ |
ДИФФЕРЕНЦИАЛА НА ТЯГОВЫЕ |
|
СВОЙСТВА АВТОМОБИЛЯ |
\ |
|
|
|
У многих грузовых автомобилей и автомобилей высокой про ходимости сила тяги на колесах по двигателю обеспечивает устой чивое движение автомобиля по наиболее плохим дорогам и по этому предельные тяговые свойства определяются сцеплением ведущих колес с дорогой. В зависимости от наличия и типа диффе ренциала в трансмиссии автомобиля предельная сила тяги по сцеп лению существенно меняется.
252
|
Т а б л и ц а X.l |
Классификация механизмов дифференциалов |
|
Классификация |
Характеристика дифференциалов |
Назначение »
Степень автоматичности
Конструкция
|
\ |
Величина |
коэффициента |
блокировки |
Aß = —гг—, где |
|
MQ |
М г — момент трения диффе ренциала; М й — момент на
обеих полуосях (корпус диф ференциала)
Межколесный
Межосевой:
симметричный, делит подводимый к корпусу момент М 0 пополам (пола гая М г = 0)
несимметричный, делит М 0 в заданном соотношении
Межбортовой
Без блокировки (Аб ==« 0)
С ручной блокировкой, осуществляемой водителем
Самоблокирующийся
С коническими шестернями
С цилиндрическими шестернями |
і |
Повышенного трения с фрикционными элементами:
кулачковые
червячные
Сгидравлическим трением
Спеременным передаточным числом
Свободного хода |
" |
Смалым внутренним трением k$ = 0-э0,2
Сповышенным внутренним трением, k§ =
=0,21-4-0,7
Блокированный дифференциал Аб > 0,7
253
Если обозначить через М 0 момент, приложенный к корпусу межколесного дифференциала, то величина моментов на забегаю щей М ' и отстающей М " полуосях будет:
М' |
іуо. __ |
2 |
. |
(Х.1) |
||
|
|
2 |
|
’ |
||
|
|
|
|
|||
М" — |
2 |
4- |
Мг |
|
(Х.2) |
|
. |
|
^ |
2 ' |
|
|
Если момент трения в дифференциале М г = 7И0, то дифферен циал будет полностью заблокирован.
Коэффициент блокировки дифференциала кй гподсчитывается по формуле
, _ М" — М' |
_ |
Mr |
(Х.З) |
|
М" + М' |
~ |
м 0 |
||
|
При отсутствии потерь на трение в механизме дифференциала М г = 0. Тогда кб = 0.
В этом случае предельная сила тяги автомобиля по сцеплению без буксования одного из колес может быть достигнута лишь при одинаковых величинах ср под всеми ведущими колесами.
При полностью |
заблокированном дифференциале М г — М 0 |
|
и коэффициент блокировки |
дифференциала Аб = 1. |
|
Однако для того |
чтобы |
использовать полностью силу сцепле |
ния ведущих колес с грунтом даже при весьма значительной раз нице в коэффициентах сцепления под отдельными колесами, -нет надобности иметь полностью заблокированный дифференциал с k6 = 1. Максимальные величины коэффициента блокировки могут быть найдены из формулы (Х.З), если подставить в нее зна чения М " и М' для практически максимально возможной разницы в коэффициентах <р.
При сртах = 0,8 и фт1п = 0,1
М 2 = 0 ,5 Х2фтахгк; М х = 0,5гафтІпгк,
тогда коэффициент блокировки для автомобиля с колесной фор
мулой |
4x 2 |
(нагрузка |
на |
правое и левое ведущие колеса одина |
|||||
ковы) будёт |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
и |
_ |
0|5Za ( ф т а х |
Фтіп) г,< |
0,8 0,1 |
г, уо |
|
|
|
|
|
® |
0 ,5 Z o ( ф т а х ~Ь Ф т і п ) г к |
0 , 8 -f- 0 ,1 |
’ |
’ |
||
где |
|
— радиус колеса. |
|
|
|
|
|||
|
Более высокие значения /гб не улучшат тяговых свойств авто |
||||||||
мобиля.1 Так |
как столь значительная разница в коэффициентах |
||||||||
Ф т а |
х |
и |
Ф т іредка,п |
то |
обычно |
ограничиваются |
величиной |
||
Ігб |
0,Зч-0 |
5. |
|
|
|
|
|
|
1 Кроме частного случая, когда одно из колес моста утратило контакт с доро гой (вывешивание колеса), желательно иметь k§?=
254
Следует иметь в виду, что при высоких значениях кй ухуд шается управляемость автомобиля, возрастает износ шин.
Для дифференциала обычной конструкции с коническими сателлитами, величина коэффициента блокировки составляет
k 6 = 0,1.
Нередко коэффициент блокировки дифференциала рассматри вается как отношения моментов на отстающей и забегающей полуосях
в |
Отметим, что если значения коэффициента /г- изменяются |
|
пределах от |
0 до 1, то значения коэффициента кв изменяются |
|
в |
пределах от |
1 до оо. С точки зрения физического существа во |
проса первый коэффициент является более наглядным и поэтому может быть рекомендован для расчетов.
При отсутствии межосевого дифференциала (блокированный привод) и при заблокированных межколесных дифференциалах
предельная |
сила |
тяги сцеплению для |
/г-осиого автомобиля |
||
будет |
|
|
|
|
|
|
Рр = Zicpi -)- Zіфі —J—- • *—|—Znф,і -j- Z„(pn, |
(x -5) |
|||
где ZI, Z'I, |
. . ., |
Z'n, Z'h — вертикальные |
реакции дороги |
на со |
|
ответствующие колеса ведущих мостов; |
фі, |
ф", — значения |
коэф |
||
фициентов |
сцепления для отдельных |
колес. |
|
Если привод блокированный, а межколесные дифференциалы обычного типа, то, пренебрегая потерями на трение в механизме дифференциала (т. е. полагая, что дифференциал делит пополам момент, подведенный к корпусу дифференциала, что соответствует
k6 — 0), можно |
представить предельную силу тяги по сцеплению |
||
в следующем |
виде: |
|
|
|
Р р = ^іфтіп - ] - • • • - j2„фт- |
іп, |
(Х-6) |
где Z lt Zn — вертикальные реакции дороги на отдельные мосты;
Фшіп. фтіп и т. д. — минимальная величина коэффициента сцеп ления с дорогой колеса для соответствующего моста.
Последняя формула справедлива в случае, если на каждое колесо приходится половина силы тяжести (веса) моста.
При наличии межосевого дифференциала симметричного типа и межколесных дифференциалов без блокировки сила тяги по сцеплению будет (для двухосного автомобиля с колесной форму
лой 4x4) |
|
|
Р р = 22дтіпФтіп- |
. |
(х -7) |
В этом случае при большой разнице в величинах Z или коэф фициентах ф под отдельными колесами тяговые свойства автомо биля будут падать особенно значительно.
255
Сила тяги на ведущих колесах в зависимости от коэффициента блокировки дифференциала /гб может быть подсчитана по следую щим формулам:
забегающее колесо
|
|
б , = |
І 7 (1 — *«>; |
(Х8) |
отстающее колесо |
|
|
|
|
|
|
Р'-Ъ'+Ь). |
(Х.9) |
|
График |
Р'р — / (/гб) |
и Pp — f' (ka) для |
грузового автомобиля |
|
с колесной |
формулой |
4 x 2 |
полной массой |
5,4 т представлен иа |
|
|
|
5) |
|
Рис. Х.1. Графики тяговых усилий на колесах Рр и Р р в зави симости от коэффициента блокировки кв
рис. Х.1, а. Правая часть линий Р"р показана штрихами, так как столь высокие значения силы тяги возможны лишь при ср > > 0,75.
Влияние коэффициента блокировки k6 на тяговые свойства того же автомобиля при существенно различающихся коэффи
циентах сцепления ф (фт1п = 0,1; фтах = 0,7) |
видно из рис. Х.1,б. |
|
Сила Рр подсчитана по формуле |
|
|
1Рп — •*Рг, |
1+ кб |
(Х.10) |
I - *б ’ |
||
где |
|
|
§ 46. МЕЖОСЕВЫЕ |
ДИФФЕРЕНЦИАЛЫ |
Межосевой дифференциал распределяет подводимый к нему момент на отдельные мосты обычно пропорционально их сцеп ному весу. При этом полагается равенство коэффициентов сцеп ления ф под всеми колесами автомобиля.
256