2.4.6. Ведущие мосты

Рейтинг пользователей: / 0
ХудшийЛучший 
Машиностроение
Ведущий мост воспринимает все силы, действующие между опорной поверхностью и рамой или кузовом автомобиля, в том числе силы тяги и торможения.
Ведущий мост обычно включает несущий картер моста и механическую передачу, связы­вающую карданный вал трансмиссии с веду­щими колесами. Передача ведущего моста состоит из главной передачи, привода колес, промежуточной передачи, дифференциала. Ведущие мосты можно разделить на управляе­мые и неуправляемые. Если ведущий мост управляемый, то его передача включает кар­данные шарниры, обеспечивающие возмож­ность привода колес при изменяющемся угле между валами передачи. На рис. 2.4.21 пока­зан передний управляемый ведущий мост гру­зового автомобиля.
Характеристика ведущих мостов. По вза­имному расположению на автомобиле мосты могут быть передними, задними, промежуточ­ными (средними в случае трехосного автомо­биля). Ведущие мосты могут быть как одно-, так и многоступенчатыми, чаще двухступенча­тыми. В зависимости от числа передач веду­щий мост может иметь любое число скорос­тей, чаще две. 
Важнейшим кинематическим параметром трансмиссии является передаточное отноше­ние моста, выбираемое из условий удовлетво­рения тяговых и скоростных требований к автомобилю при движении в хороших дорож­ных условиях на последней (прямой) передаче в коробке передач. Для легковых автомобилей, обладающих значительным запасом мощности двигателя, а также для междугородних автобу­сов, имеющих высокую максимальную ско­рость, передаточное отношение может быть приблизительно рассчитано 
Для прочих автомобилей передаточное отношение /qвыбирается на 10 ... 20 % боль­ше, чем по приведенной выше формуле, чтобы создать достаточный запас силы тяги за счет некоторого снижения максимальной скорости. 
Наибольшее распространение имеют од­ноступенчатые ведущие мосты вследствие сравнительной простоты конструкции. Такие мосты применяются для легковых автомоби­лей, междугородных и пригородных автобусов, грузовых автомобилей малой и средней грузо­подъемности, тягачей магистральных автопоез­дов, предназначенных для эксплуатации на равнинных дорогах с усовершенствованным покрытием. 
Передаточное отношение одноступенча­тых ведущих мостов 3 - 6,5. В таких мостах используются конические или гипоидные зуб­чатые пары. Конические зубчатые пары имеют криволинейные зубья, выполненные по дуге окружности (типа "глисон"), по дуге ало иды (типа "эрликон") либо реже по дуге эвольвен­ты (типа "клингельнберг"). К преимуществу таких передач относятся: наличие локализо­ванного пятна контакта, что делает зацепление менее чувствительным к неточностям взаимно­го расположения колес, а также возможность обработки зубьев с использованием высоко­производительного оборудования. 
Гипоцдные передачи занимают промежу­точное положение между коническими пере­дачами с криволинейными зубьями и червяч­ными и отличаются от конических наличием гипоидного смещения шестерни относительно оси ведомого зубчатого колеса. Гипоидное смещение обычно составляет не более 0,12 диаметра делительной окружности ведомого колеса для грузовых автомобилей и 0,2 диа­метра делительной окружности ведомого коле­са для легковых автомобилей.
Гипоидные шестерни, также как кони­ческие, имеют форму зуба в виде дуги окруж­ности, дуги ало иды или эвольвенты. В автомо­бильных главных передачах обычно применя­ют гипоидные зубчатые пары с нижним на­правлением смещения и левым направлением зуба. По сравнению с коническими передача­ми, при одинаковой прочности, гипоидные передачи обладают меныййы размером, созда­ют Меньший уровень тйума, позволяют умень­шить вертикальный размер тоннеля в салоне легкового автомобиля, служащего для разме­щения карданного вала. 
Гипоидные передачи обусловливают не­сколько большие потери мощности вследствие продольного скольжения профилей зубьев,
требуют использования специальных смазоч­ных материалов с антизадирными присадками. Вместе с'тем, снижение наружного диаметра ведомого колеса связано с уменьшением по­терь на разбрызгивание смазочного материала, которые составляют значительную долю общих потерь в передаче ведущего моста.
Основным размерным показателем одно­ступенчатого ведущего моста является диаметр deделительной окружности ведомого коничес­кого или гипоидного колеса. Он характеризует прочность передачи, а также такие важные показатели, как дорожный просвет, собствен­ную массу моста. Нагруженность передачи ведущего моста на автомобиле определяется силой тяги на колесах, которая тем выше, чем больше масса тПщ^ транспортного средства, движимая одним мостом. На рис. 2.4.22 пред­ставлен график deот /Яда, построенный на основании изучения отечественного и зару­бежного опыта использования гипоидных пе­редач на тягачах магистральных автопоездов и автопоездов универсального назначения, б табл. 2.4.15 приведен пример типоразмерного ряда одноступенчатых гипоидных передач грузовых автомобилей и автобусов. иаметра делительной окружности ведомого колеса для грузовых автомобилей и 0,2 диа­метра делительной окружности ведомого коле­са для легковых автомобилей. Гипоидные шестерни, также как кони­ческие, имеют форму зуба в виде дуги окруж­ности, дуги ало иды или эвольвенты. В автомо­бильных главных передачах обычно применя­ют гипоидные зубчатые пары с нижним на­правлением смещения и левым направлением зуба. По сравнению с коническими передача­ми, при одинаковой прочности, гипоидные передачи обладают меныййы размером, созда­ют Меньший уровень тйума, позволяют умень­шить вертикальный размер тоннеля в салоне легкового автомобиля, служащего для разме­щения карданного вала. 
1 и 2 - расчетные кривые, соединяющие точки, соответствующие главным передачам с одинаковыми контактными напряжениями зубьев зубчатых колес
для автомобилей, эксплуатируемых в США (7 соответствует передачам тягачей магистральных автопоездов); 3 - линия, соединяющая точки, соот­ветствующие передачам мостов, предназначенных для . эксплуатации в Европе; 4 - линия, соединяющая точки, соответствующие передачам ведущих мостов  
отечественных автомобилей поколения конца 80-х гг.; расчетная кривая, соединяющая точки, соответствующие передачам с одинаковыми контактными напряжениями зубьев гипоидных колес; 5 - расчетная кривая равных контактных на­пряжений, проходящая через одну из точек линии 3 �вующие главным передачам с одинаковыми контактными напряжениями зубьев зубчатых колес для автомобилей, эксплуатируемых в США (7 соответствует передачам тягачей магистральных автопоездов); 3 - линия, соединяющая точки, соот­ветствующие передачам мостов, предназначенных для . эксплуатации в Европе; 4 - линия, соединяющая точки, соответствующие передачам ведущих мостов 
 

2.4.15. Пример типоразмерного ряда одноступенчатых галоидных передач грузовых автомобилей н автобусов

 

Номинальная

Движимая

Диаметр ведомого

 

Ведущий мост

нагрузка на

масса Шдх,

зубчатого колеса de

Назначение

 

мост GUtкН

т

(ориентировочно), мм

 

Одиночный

26

5,5

240

Грузовые автомобили грузоподъ­емностью 1,5 и 2,0 т

и

60

15,5

365

Грузовые автомобили грузоподъ­

Мост тележ­

55

 

 

емностью 4,5 т, с колесной фор­

ки

 

 

 

мулой 4*2, грузоподъемностью 8 т, с колесной формулой 6x4, автобусы 7 м

Одиночный

80

23,5/26*

426

Грузовые автомобили грузоподъ­

Мост тележ­

90

 

 

емностью 6 т, с колесной форму­

ки

 

 

 

лой 4*2, тягачи автопоездов грузоподъемностью 30 т, с колес­ной формулой 6*4, автобусы пригородные, междугородные, туристские длиной 10 ... 11 м

Одиночный

100

27,0

440

Седельный тягач автопоезда гру­зоподъемностью 16 т, с колесной формулой 4x2

и

100

37,0

480

Седельный тягач автопоезда гру­зоподъемностью 24 т, с колесной формулой 4*2

Если к транспортным средствам предъяв­ляются специальные требования, например, увеличения дорожного просвета, снижения высоты пола кузова грузовою автомобиля- фургона или пола салона городского автобуса, увеличения нагрузочной способности при ра­боте в составе тяжелых автопоездов на специа­лизированных дорогах, используются конст­рукции л-ступенчатых (чаще двухступенчатых) ведущих мостов, позволяющие обеспечить высокое передаточное отношение (6,5 - 11), а также снизить максимальный вертикальный размер в зоне расположения главной передачи Двухступенчатые главные передачи могут быть выполнены по одной из четырех схем, показанных на рис. 2.4.23, конструкция веду­щего моста с двухступенчатой главной переда- емых в США (7 соответствует передачам тягачей магистральных автопоездов); 3 - линия, соединяющая точки, соот­ветствующие передачам мостов, предназначенных для . эксплуатации в Европе; 4 - линия, соединяющая точки, соответствующие передачам ведущих мостов показана на рисунке 2.4.24. 
Редуцирование момента в л-ступенчатых ведущих мостах может осуществляться как в главной передаче, так и в колесных и борто­вых передачах. Наибольшими возможностями (по условиям реализации значительных нагру­зок в передаче) располагают ведущие мосты, имеющие привод колес, однако они отличают­ся сложностью конструкции и изготовления. В таких мостах одноступенчатая главная кони­ческая или гипоидная передача располагается в средней части, а дополнительные передачи (привод колес) - вблизи ведущих колес или внутри них. 
Привод колес может осуществляться по­средством непланетарных передач с зубчатыми колесами внешнего или внутреннего зацепле­ния, колесной планетарной передачи, выпол­ненной по одной из четырех кинематических схем (рис. 2.4.25) Конструкция с планетарной колесной передачей представлена на рис. 2.4.26. Двухскоростные ведущие мосты выпол­няют с планетарной или непланетарной пере­дачей, обеспечивающей ступенчатое изменение передаточного отношения главной передачи, включающей планетарный редуктор, приведе­на на рис 2.4.27.
Передаточное отношение двухскоростной передачи подбирается таким образом, чтобы передаточные числа трансмиссии образовали ряд близкий к геометрической прогрессии. При этом высшее передаточное отношение /ов главной передачи выбирается как для одно скоростной главной передачи Пщ^ транспортного средства, движимая одним мостом. На рис. 2.4.22 пред­ставлен график deот /Яда, построенный на основании изучения отечественного и зару­бежного опыта использования гипоидных пе­редач на тягачах магистральных автопоездов и автопоездов универсального назначения, б табл. 2.4.15 приведен пример типоразмерного ряда одноступенчатых гипоидных передач грузовых автомобилей и автобусов. иаметра делительной окружности ведомого колеса для грузовых автомобилей и 0,2 диа­метра делительной окружности ведомого коле­са для легковых автомобилей. Гипоидные шестерни, также как кони­ческие, имеют форму зуба в виде дуги окруж­ности, дуги ало иды или эвольвенты. В автомо­бильных главных передачах обычно применя­ют гипоидные зубчатые пары с нижним на­правлением смещения и левым направлением зуба. По сравнению с коническими передача­ми, при одинаковой прочности, гипоидные передачи обладают меныййы размером, созда­ют Меньший уровень тйума, позволяют умень­шить вертикальный размер тоннеля в салоне легкового автомобиля, служащего для разме­щения карданного вала. 
Применение двухскоростных мостов хьма ограничено, особенно после распрост- шения многоступенчатых коробок передач с ироким диапазоном передаточных чисел.
Подвод мощности к колесам ведущих эстов с обеспечением независимой частоты >ащения этих колес осуществляется с помо- ью системы дифференциальных механизмов ифференциалов). 
По назначению дифференциалы .подраз­деляются на межколесные и межосевые. По конструкции дифференциалы могут быть шес­теренчатыми (с коническими или цилиндри­ческими зубчатыми колесами), червячными, кулачковыми, а по характеру распределения момента - симметричными (/дф = 1) и несим­метричными (/дф = 1). Кинематические схемы шестеренчатых дифференциалов приведены на рис. 2.4.28.
Максимальный тяговый момент на веду­щем колесе автомобиля определяется суммой тягового момента на колесе, находящемся в наихудших условиях сцепления с дорогой, и момента внутреннего трения дифференциала, приведенного к колесу.
Повышение тяговых свойств автомобилей обеспечивается применением блокируемых и блокирующихся дифференциалов. Для предот­вращения относительного вращения ведомых звеньев в блокируемый дифференциал уста­навливают жесткую связь (например, зубчатую муфту) одного из выходных звеньев и корпуса, либо выходных звеньев между собой. Конст­рукция блокируемого межколесного диффе­ренциала показана на рис. 2.4.29.
В блокирующемся дифференциале, уст­ройство, препятствующее относительному вращению ведомых звеньев, действует автома­тически. К таким механизмам относится об­ширная группа дифференциалов, повышенно­го внутреннего трения: червячных; кулачко­вых; дисковых со встроенными фрикционны­ми дисковыми муфтами; с гидравлическим сопротивлением; с муфтами вязкого трения, в которых используется силиконовая жидкость. 
Перераспределение моментов на выход­ных звеньях обеспечивается путем искусствен­ного повышения внутреннего трения, кото­рое характеризуется коэффициентом блоки­ровкиKq- максимальным отношением моментов на отстающем и опережающем зве­ньях. Для шестеренчатых дифференциалов Kq= 1,1 + 1,3, для дифференциалов с повы­шенным внутренним трениемKq= 2,0 + 15, при блокированном дифференциалеKq= оо. К блокирующимся дифференциалам мо­гут быть отнесены также дифференциалы с переменным передаточным числом, у которых устройство, препятствующее относительному вращению звеньев, действует по принципу изменения передаточного числа при относи­тельном вращении звеньев. Реализация такого дифференциала в конструкции может быть осуществлена, в частности, с помощью эллип­тических зубчатых пар.
В специальных транспортных средствах повышенной проходимости используют от­ключающие дифференциалы, функции кото­рых выполняют двухсторонние зубчатые муф­ты, обеспечивающие отключение опережающе­го ведомого звена при повороте автомобиля.
Расчет основных элементов ведущих мос­тов. Методика определения напряжений в зубьях конических, гипоидных и цилиндрических зубчатых колес общепринятая. Специфика расчета передач мостов состоит в выборе рас­четного режима и оценке полученных резуль­татов.
Зубчатые колеса пере^дч ведущих мостов рассчитывают: на сопротивление усталости по напряжениям изгиба и по контактным напря­жениям; на долговечность по усталостному изгибу и поверхностному выкрашиванию; на пере1рузку по усталостному изгибу.
Расчет зубчатых колес на сопротивление усталости - основной расчет для передач ве­дущих мостов, ему подлежат все зубчатые ко­леса за исключением зубчатых колес диффе­ренциала, которые имеют несоизмеримо меньшее (чем другие зубчатые колеса передач мостов) число циклов нагружения зубьев. Дос­товерность расчета в значительной степени определяется правильностью выбора режима и соответствующего допускаемого напряжения. Допускаемые напряжения (МПа), соответ­ствующие пределу усталости, представлены ниже (в числителе изгибные, а в знаменателе контактные) для разных передач.
Коническая и гипоидная...............        210 / 1750
Цилиндрическая:
прямозубая..................................... 260 / 1200
косозубая........................................ 180 / 1200
Согласно рекомендациям фирмы Глисон для обеспечения необходимого сопротивления усталости зубчатых колес передачи ведущего моста необходимо, чтобы нагрузка (момент М), соответствующая пределу усталости (МуСТ), отсекала не более 0,001 площади под кривой распределения (рис. 2.4.30).
Многообразие режимов эксплуатации ав­томобилей может быть охарактеризовано неко­торой определяемой опытно величиной услов­ного подъема дороги, на котором в элементах передачи возникают напряжения, равные пределу усталости. При этом вероятность превы­шения такого режима должна быть не более 0,001. Момент Муст на входном валу ведущего моста, соответствующий напряжению, равному пределу усталости, подсчитывают с учетом условного подъема, для сочетания типа авто­мобиля и условий эксплуатации 
 
Ниже приведены значения угла а услов­ного подъема, %.
 
Легковые автомобили......................... 8
 
Грузовые автомобили на дорогах с усовершенствованным покрытием ... 3,5 ... 9
 
Городские автобусы............................ 5 ... 9
 
Междугородные автобусы.................. 6 ... 10
 
Внедорожные автомобили.................. 9 ... 30
Ниже приведены суммарные значения а' = а + /, рассчитанные по распределению крутящего момента, измеренного на полуосях при режимометрировании, %, для дорожных условий различных категорий.
Загородное асфальтовое шоссе (I) ........          6,8
Загородная булыжная дорога (III).................. 9,4
Улица большого города (III)..................           12
Горная дорога (III), грунтовая дорога
(IV) ...........................................................     12,37
Фактор энергообеспеченности автомоби­ля может быть рассчитан по следующей эмпи­рической зависимости:
ав = 16 - 0,195 G/Мтах,
гдеG- вес автомобиля; Мт^ - максимальный момент двигателя. Величина ае = 0 приG/ Л/тах>82 и ев > 0 приG/ Л/тах0 только для легко­вых автомобилей высшего класса или мощных спортивных автомобилей. Для всех остальных легковых автомобилей, а также для всех авто­бусов и грузовых автомобилей ае = 0.
Ниже приведены значения КПД г)^ (%) ведущего моста (в числителе для гипоидной первой ступени, а в знаменателе для спираль­но-конической).
Одноступенчатый ......................  85 ... 90 / 95
Двухступенчатый или двухско-
ростной........................................ 80... 85 /90
Меньшие значения берутся для передач с передаточным отношением больше 6. Внедорожные автомобили.................. 9 ... 30 Ниже приведены суммарные значения а' = а + /, рассчитанные по распределению крутящего момента, измеренного на полуосях при режимометрировании, %, для дорожных условий различных категорий.

2.4.16. Коэффициент сопротивления движению /, %, для различных дорожных условий (категорий условий эксплуатации)

Категория дорожных условий

Состояние опорной поверхности

 

Хорошее

Удовлетворительное

Плохое

I.Бетон, кирпич (клинкер), асфальтовый бру­

1,0

1,1

1,2

сок, асфальтовый щит, гранитный брусок, пес­

 

 

 

чаный асфальт, асфальтобетон, щебенка (вы­

 

 

 

сокого качества) битуминизированная, дере­

 

 

 

вянный брусок (торцовка)

 

 

 

II. Щебенка битуминизированная (низкого

1,2

1,6

2,0

качества)

 

 

 

III.Песчано-глинистое покрытие, гравий, бу­

1,5

2,0

2,5

лыжное покрытие

 

 

 

IV. Земля, песок

2,0

2,5

3,5

V. Пахота

-

-

Менее 20

Достоверный расчет передан ведущих мос­тов на долговечность может быть проведен только на базе достоверных кривых распреде­ления нагрузок по пробегу. Они должны быть построены по результатам измерений нагрузок в трансмиссии для условий эксплуатации ав­томобиля. При этом важно получить данные именно для зоны нагрузок, превышающих Л/у сг (Рис- 2.4.31). При наличии таких данных может бьггь принят следующий порядок расче­та на долговечность.
Расчет на перегрузку проводят для всех зубчатых колес, включая дифференциал, на максимально-возможный крутящий момент, возникающий при резком броске сцепления. На основании результатов исследований [2, 4], максимальный крутящий момент при броске сцепления целесообразно считать в 2 раза больше момента, соответствующего макси­мальному моменту двигателя.
Напряжения изгиба зубьев не должны превышать предела текучести материала зубча­тых колес с учетом их термической обработки с коэффициентом запаса 1,15.
При расчете картеров ведущих мостов оценивают: перегрузку от изгибающих момен­тов под действием вертикальных боковых и тормозных сил; сопротивление усталости; жес ткость. Вертикальная сила, действующая на мост со стороны кузова,
Рв = 0,5 вкДкП)
где - коэффициент динамичности, см. ни­же; Ки - коэффициент перераспределения нагрузки; определяется из уравнения движе­ния автомобиля.
Ниже приведены коэффициенты дина­мичности Ад для различных условий движе­ния.
Асфальтовое шоссе (I) .................  1,5
Грунтовая дорога, булыжное
шоссе (III)....................................... 1,7 ... 2,5
Бездорожье (IV)............................ Менее 4,2
Боковая сила, возникающая, например при заносе автомобиля,
Ра =0,5 G>,
где ф - коэффициент сцепления колеса с доро­гой.
Тормозная сила, действующая на одно колесо,
На рис. 2.4.32 показаны схема действия внешних сил на картер моста и эпюры их мо­ментов.
В практике конструирования картеров мостов широкое распространение нашла штампосварная конструкция с вваренными в центральной части картера косынками 7, обес­печивающая значительную экономию листово­го проката. При неправильном выборе разме­ров и угла Ок косынки имеет место усталост­ное разрушение косыночного шва. Проверка напряженности косыночного шва может быть проведена по нормальному напряжению стн в направлении, перпендикулярном к оси шва
Относительный провар при автоматичес­кой сварке без разделки кромок 5 =h/ t= = 0,5 ... 0,6.
По экспериментальным данным доста­точное сопротивление усталости шва обеспе­чивается, если напряжения, определенные по формуле, не превышают 36 МПа. Низкое зна­чение допускаемых напряжений является след­ствием высокой концентрации напряжений в случае, если относительная величина 5 превы­шает приведенные выше значения. Рекоменду­емый угол Ок = 15 ... 17
Расчет картеров мостов на жесткость ввиду сложности конфигурации наиболее це­лесообразно выполнять с помощью МКЭ. Картер можно считать достаточно жестким, если при нагружении удвоенной номинальной нагрузкойGпо схеме, представленной на рис. 2.4.33, прогиб измеренный под подрессорен­ной площадкой, не превышает 1,5 мм на 1 м колеи.

 



 

Поиск


Сейчас 30 гостей и 5 пользователей онлайн





Забыли данные входа на сайт?
Жнм содержание и ремонт фасадов www.юг-строй-монтаж.рф.