Развитие конструкции карданных и главных передач

В автомобилях с приводом на задние колеса вращающий момент от коробки передавался при помощи карданной переда­чи к главной передаче, дальше - конкретно ведущим колесам при помощи полу­осей. Задние колеса, основная передача и полуоси могли свободно подниматься и опускаться вниз, как один узел. Полуоси находились снутри труб, и весь узел именовался Развитие конструкции карданных и главных передач опорой заднего моста. Время от времени корпус главной передачи крепился к кузову автомобиля, тогда и полуоси должны были иметь шарниры и устройства, компенсирующие маленькие конфигурации длины, когда колеса двигались независимо ввысь и вниз (независящая задняя подвеска). В неких автомобилях коробка пере­мещалась вспять и объединялась в один узел Развитие конструкции карданных и главных передач с главной передачей. Все такие авто имели независимую заднюю подвеску, хотя большая часть заднеприводных и грузовых автомо­билей в текущее время имеют зависи­мые задние подвески.

Основная передача в переднеприводных автомобилях составляет единый узел с коробкой, что дает возможность обойтись без карданных валов, снижая вес и цена, демонст­рируя огромные Развитие конструкции карданных и главных передач достоинства фронтального привода. Недо­статком привода является необходимость в более сложных и дорогих шарнирах, которые должны передавать вращающий момент к фронтальным колесам, поворачивающим­ся на огромные углы. Если ведущими являются два колеса автомобиля, нужна только одна основная передача, действующая как понижающая передача, умень­шая обороты выходного вала коробки до Развитие конструкции карданных и главных передач оборотов ведущих колес. Наибольшее применение получили одинарные шестеренчатые главные передачи (Рис. 5).

Рис. 5. Схемы основных передач:

а - коническая, б - гипоидная, в – цилиндрическая; 1, 2 - соответственно ведущая

и ведомая конические шестерни; 3, 4 - соответственно ведущая и ведомая

цилиндрические шестерни

Основная передача содержит в себе дифференциал для раз­деления вращающего момента меж 2-мя колесами, что дает возмож­ность Развитие конструкции карданных и главных передач колесам крутиться с различными угловыми скоростями, когда автомобиль поворачивает (внутреннее колесо проходит наименьший путь, чем на­ружное). Понижающая передача в обыденных основных передачах со­стоит из малеханькой ведущей зубчатой шестерни, находящей­ся в зацеплении с намного большей. Передаточное отноше­ние обычно находится меж 3:1 либо 5:1. Двухступенчатое понижение оборотов приводит к легкости Развитие конструкции карданных и главных передач и компактности (суммарное передаточное число коробки на первой передаче составляет обычно от 16:1 до 20:1). Передаточное число основных передач обычно меняется конфигурацией числа зубьев на ведущей и ведомой шестернях. Число зубьев на ве­домой шестерне не всегда кратно числу зубьев на ведущей во избежание резо­нанса, приводящего к поломке Развитие конструкции карданных и главных передач, потому боль­шинство основных передач употребляет нечетное число зубьев на ведомой шестерне (обычно 37, 41, 43 либо 47).

Конические шестерни главной передачи (Рис. 5, а) могут быть с прямыми либо со спиральными зубьями. У конических шестерен со спираль­ными зубьями крепкость зубьев более высочайшая по сопоставлению с шестернями с прямыми зубьями. Не считая того, увели­чение Развитие конструкции карданных и главных передач числа зубьев, сразу на­ходящихся в зацеплении, делает рабо­ту шестерен более плавной и бесшум­ной, увеличивает их долговечность. По этой же причине цилиндрическая пе­редача, применяемая в переднеприводных автомобилях с по­перечным расположением мотора, имеет косые зубья, а не прямые.

Современные главные передачи для ав­томобилей Развитие конструкции карданных и главных передач с приводом на задние колеса употребляют «гипо­идную передачу» (появилась в 1920-е годы), когда зубья имеют спиральную форму (Рис. 5, б). Главные передачи с гипоидным зацеплением используются, когда оси ведущей и ведо­мой шестерен не пересекаются в от­личие от обычный конической пере­дачи, где эти оси пересекаются. Сме­щение оси ведущей шестерни Развитие конструкции карданных и главных передач гипоид­ной передачи ввысь позволяет увели­чить дорожный просвет (клиренс) и проходимость автомобиля, а смещение оси вниз позволяет понизить центр тя­жести и повысить его устойчивость. Гипоидная передача более чувстви­тельна к нарушению корректности за­цепления и просит более четкой регу­лировки. Не считая того, в гипоидной Развитие конструкции карданных и главных передач передаче при зацеплении происходит скольжение зубьев, сопровождающееся нагреванием. Следствием этого являет­ся разжижение и выдавливание смаз­ки, приводящее к завышенному изно­су зубьев, для устранения которого не­обходимо использовать специальную смазку.

В переднеприводных автомобилях с поперечным движком цилиндрическая основная передача (Рис. 5, в) располагается в общем картере с коробкой и сцеплением. Шестерня Развитие конструкции карданных и главных передач главной передачи закрепляется на ведомом валу коробки, а время от времени производится как одно целое с этим валом и устанавливается консольно. При консольной установке шестерни главной передачи и дифференциала могут быть не­сколько смещены в сторону двига­теля, тем миниатюризируется разница длины полуосей. С той же целью коле Развитие конструкции карданных и главных передач­со закрепляется на картере дифференциала, обычно с левой по ходу авто­мобиля стороны.

Дифференциалслужит для распре­деления подводимого к нему крутяще­го момента меж выходными валами и обеспечивает возможность их враще­ния с неодинаковыми угловыми ско­ростями. Вращение колес с схожей скоростью привело бы к проскальзыванию и пробуксовыванию колес Развитие конструкции карданных и главных передач, вызывая завышенный износ шин, повышение нагрузок в механизмах коробки, издержки мощности дви­гателя на работу скольжения и буксо­вания, увеличение расхода горючего, трудность поворота. Неведущие колеса установ­лены свободно на оси и каждое из их крутится независимо друг от друга. У ведущих колес это обеспечи­вается установкой в их приводе Развитие конструкции карданных и главных передач диф­ференциалов.

Дифференциалы делят на междуколесные (распре­деляющие вращающий момент меж ве­дущими колесами одной оси) и меж­осевые (распределяющие вращающий момент меж главными передачами 2-ух ведущих мостов).

В автомобилях 4WD межосевой дифференциал (в конструкциях раздаточной коробки) может де­лить входной вращающий момент в любом хотимом соотно­шении Развитие конструкции карданных и главных передач. Недочет симметричного дифференциала, распределяющего вращающий момент в соотношении 50:50, в том, что, когда одно из 2-ух ведущих колес попадает на скользкую поверхность либо на сто процентов отрывается от дороги при резком повороте, и тогда на дру­гом колесе не может быть достаточного момента, автомо­биль стопроцентно теряет вращающий момент Развитие конструкции карданных и главных передач на колесах.

Всегда существовал энтузиазм к созданию дифференциалов «повышенного трения», способных «почувствовать» возникновение увеличивающейся различия в угловых скоростях ведущих колес и приложить определенное значение тормозного момента к более стремительно вращающе­муся колесу: медлительно крутящееся колесо с наилучшим сцеплением передает собственный наибольший мо­мент и дополнительный момент от буксующего Развитие конструкции карданных и главных передач колеса. Для передачи вращающего момента с одной стороны дифференциала на другой употребляются фрикционные диски, конусные сцепления либо вязкостные муфты.

Вязкостная муфта (Рис. 6) похожа на многодисковое сцепление, в каком находится набор близко расположенных друг к дру­гу дисков (в первый раз стала применяться в 1979 году). Примыкающие диски присоединяются к противополож Развитие конструкции карданных и главных передач­ным валам муфты, а корпус заполнен вязкой жидкостью. Половина промежных дисков соединяется с центральным валом, другая половина - с наружной частью корпуса муфты. Валы муфты могут свободно крутиться с маленький разни­цей в угловых скоростях, но если разница в скоростях уве­личивается, жидкость снутри муфты начинает действовать как жесткое тело и Развитие конструкции карданных и главных передач предутверждает чрезмерное проскальзы­вание и обеспечивает передачу вращающего момента с одной стороны муфты на другую.Конструкции с внедрением вязкостной муфты применимы в трансмиссиях автомобилей как с приводом на зад­ние колеса, так и переднеприводных авто­мобилей.

В дифференциале Torsen (TORque SENsing) (чувствующий вращающий момент) (Рис. 6) применяется непростой червячный механизм Развитие конструкции карданных и главных передач, пе­редающий чисто механическим методом вращающий момент на ту сторону, где растут скорость вращения. Устройство фактически одномоментно реагирует на про­скальзывание и прогрессивно распределяет момент, а сте­пень ограничения проскальзывания определяется геометри­ей устройства.

Рис. 6. Схемы дифференциала Torsen (слева) и вязкостной муфты (справа)

Главные недочеты дифференциала Torsen заключены Развитие конструкции карданных и главных передач в высо­кой цены вследствие огромного числа сложных деталей, требующих машинной обработки, и трудности сборки.

Существует различие в прин­ципе деяния дифференциала Torsen и вязкостной муфты. Torsen - реальный дифференциал, который, получая крутя­щий момент, распределяет его в соотношении 50:50 меж 2-мя выходами, но имеет способность поменять соотно­шение, если меняются выходные скорости. Вязкостная Развитие конструкции карданных и главных передач муфта может соединять вход и выход в обыкновенной главной передаче, чтоб делить вращающий момент меж валами зависимо от их проскальзывания, либо действовать как ровная связь в этом случае, если существует достаточная раз­ница в скоростях входного и выходного валов.

Вращающий момент от полу­осевых шестерен дифференциала к Развитие конструкции карданных и главных передач ве­дущим колесам передается валами – полуосями(Рис. 7). Кроме вращающего момента, полуоси могут быть нагружены изгибающими мо­ментами от сил, действующих на ве­дущее колесо. Зависимо от испытываемых полуосью нагрузок принято деление на полуразгруженные, разгруженные на три чет­верти и на сто процентов раз­груженные.

Полуразгру­женная полуось принимает все уси­лия и Развитие конструкции карданных и главных передач моменты от до­роги.

Рис. 7. Схемы полуосей:

а - полуразгруженная, б - разгруженная на три чет­верти, в - стопроцентно

разгруженная

На три четверти разгруженная полуось имеет внешнюю опору меж ступицей колеса и опорой моста, поэ­тому изгибающие моменты от верти­кальных, продольных и боковых реак­ций воспринимают сразу и полуось, и опора моста Развитие конструкции карданных и главных передач через подшип­ник. Вполне разгруженная полуось передает только крутя­щий момент от дифференциала к веду­щим колесам, но для нее возмож­ны деформации извива, обусловлен­ные деформацией балки моста, несоосностью ступицы колеса с полуосевой шестерней, перекосом и смещением шлицевых концов полуосей относи­тельно шестерни и фланца при нали­чии Развитие конструкции карданных и главных передач зазоров в шлицевом соединении. Обычно полуоси грузовых автомобилей вы­полняются на сто процентов разгруженными, легковых автомобилей - полуразгру­женными, легковых автомобилей вы­сокого класса - разгруженными на три четверти.

Наружные концы полуосей передвигаются с колесами, а углы, под которыми они передают вращающий момент, больше. Вес является принципиальным фактором: валы образуют Развитие конструкции карданных и главных передач часть «неподрессо­ренной массы», влияющей на плавность хода и устой­чивость. Полуоси должны быть маленькими и должны проходить че­рез подвеску, оставляя место для тормозного механизма и привода. Потому полуоси делают трубча­тыми, но почаще – сплошными (возможность сделать их тоньше и дешевле).

Карданные передачииспользуются в трансмиссиях автомобилей Развитие конструкции карданных и главных передач для пере­дачи мощности меж агрегатами, валы которых не лежат на одной пря­мой, при этом их обоюдное положение может изменяться в процессе движения. Карданные передачи могут иметь один либо несколько карданных шарниров, соединенных карданными валами, и промежные опоры. Карданные валы должны выдерживать критические нагрузки при пе­редаче вращающего момента от Развитие конструкции карданных и главных передач коробки, быть равновесными для ликвидации вибра­ций, быть по способности маленькими и легкими.

1-ые карданные валы передавали вращающий момент от коробки к опоре заднего моста, которая могла передвигаться ввысь и вниз приблизительно на 30 см, и представ­ляли собой отдельный вал с карданными шарнирами нерав­ных угловых скоростей с Развитие конструкции карданных и главных передач каждой стороны (Рис. 8). В карданные валы вставлялся также скользящий шлицевой узел для компен­сации маленького конфигурации длины при перемещении под­вески автомобиля.

Рис. 8. Схема карданной передачи:

1, 4, 6 - карданные валы, 2, 5 - карданные шарниры нерав­ных угловых скоростей,

3 - компенсирующее соединение

При независящей подвеске перемещения главной передачи относительно коробки значитель­но наименьшие, но достаточные из-за Развитие конструкции карданных и главных передач извива ку­зова и реактивного эффекта при передаче вращающего момен­та, чтоб была необходимость установки карданных шар­ниров с каждой стороны, позволяющих учитывать далековато не совершенное выравнивание и упростить сборку.

У валов, крутящихся с большой скоростью, неважно какая не­сбалансирован-ность вызывает извив вала в средней части. Если Развитие конструкции карданных и главных передач дисбаланс вала значимый, а сам вал недостаточно жесткий, вал будет изгибаться, извив будет наращивать дисбаланс, пока вал не разорвется либо как минимум увеличатся вибрации на больших скоростях, что приведет к досрочному износу карданных шарниров. Для решения задачи можно сделать вал более жестким, применив трубу большего поперечника, увеличив сто­имость Развитие конструкции карданных и главных передач и размеры, либо поделить карданный вал на два, ус­тановив промежную опору с подшипником, что востребует дополнительных два шарнира и подшипник с опорой (сами валы могут быть изготовлены меньше, легче и дешевле).

Более принципиальной считается конструкция шарниров на каждом конце вала. Хоть какой карданный шарнир должен пере­давать вращающий момент при Развитие конструкции карданных и главных передач изменяющихся углах меж валами. Такая неувязка может быть значимой, так как опора крепится в районе спинок фронтальных сидений. Чтоб не допустить вибраций, шарнир должен обес­печивать неизменное равенство угловых скоростей соединя­емых валов, работать при огромных углах меж валами, восполнить продольные перемещения и иметь малое трение. Делему можно Развитие конструкции карданных и главных передач решить при­менением шарниров равных угловых скоростей (ШРУС) заместо обыденных карданных шарниров (Рис. 9).

Более всераспространенным шарниром является универсальный карданный шарнир неравных угловых скоростей (Рис. 9), владея одним недочетом: если два соединенных шар­ниром вала крутятся под углом и ведущий вал крутится с неизменной скоростью, скорость ведомого вала будет Развитие конструкции карданных и главных передач из­меняться при каждом обороте вала (возрастать отно­сительно ведущего вала либо уменьшаться). Повышение угла меж валами наращивает разницу в угловых скоростях. Это свойство может не приниматься во внимание, если углы меж валами маленькие либо они крутятся медлительно.

Рис. 9. Слева - схема карданного шарнира равных угловых скоростей

(1 - ведущий вал, 2, 3 - рычаги, 4 ведомый вал Развитие конструкции карданных и главных передач), справа - карданный шарнир неравных угло­вых скоростей (1, 4 - вилки, 2 - корпус, 3 - крестовина,

5 - масленка, 6 - шлицевое соединение, 7 - игловатые подшипники)

В приводе к перед­ним ведущим и управляемым колесам шарнир ведущей полуоси в фронтальном при­воде должен обеспечивать равенство угловых скоростей ве­дущего и ведомого валов привода.

Французский инженер Ж. Грегуар (Gregoir) в Развитие конструкции карданных и главных передач 1926 году начал теоретические исследования синхронных шарниров ШРУС (Рис. 10). В 1930-е годы Citroen для этой же цели использовал «сдвоенные» карданные шарниры не­равных угловых скоростей. Значимый вклад в развитие конструкции ШРУС был внесен компанией GKN. Большая часть ШРУС соединяют два вала через «сепаратор»: ведомый вал крутится с той же скоростью, что и ведущий Развитие конструкции карданных и главных передач.

Рис. 10. Схемы карданных шарниров равных угловых скоростей:

а) сдвоенный шарнир; б) шарнир «Вейс»: 1, 5 - внешняя и внутренняя полуоси,

2, 4 - делительные канавки для шариков, 3 - шарики, 6 - центрирующий шарик,

7 - палец, 8 - сто­порный штифт; в) шарнир «Рцеппа»: 1 - внешняя чашечка,

2 - сепаратор, 3 - звездочка, 4 - шарики, 5- внутренняя чашечка, 6 - делительный рычаг; г) и д) дисковый и сухарный шарниры соответственно Развитие конструкции карданных и главных передач: 1 и 7 - внешняя и внутренняя

полуоси, 2 и 6 - вилки, 3 и 5 - сухари, 4 - диск; е) шарнир «Трипод»: 1 - вал, 2 - втулка

с 3-мя шинами, 3 - ролик, 4 - стопорное кольцо, 5 -сепаратор; ж) шарнир «Бирфильд»:

1 - внутренняя делительная канавка, 2 - центрирующий сепаратор, 3 – внешняя

делительная канавка, 4 - шарик, 5 - чашечка, 6 – звездочка

Заместо цикли­ческого конфигурации скорости ведомого вала, циклические движения совершают шарики либо ролики, перемещающиеся в канав­ках Развитие конструкции карданных и главных передач, выполненных на концах обоих валов. Можно так­же обеспечить осевое перемещение шариков либо роликов в корпусе шарнира, для компенсации конфигурации длины та­кой передачи. В полуосях, приводящих в движение фронтальные колеса, таким производится внутренний шарнир, так как ему не надо работать под такими большенными углами, как внешнему.


razvitie-materialno-tehnicheskoj-bazi-shkoli-obrazovatelnaya-politika-rossii-napravlena-na-razrabotku-i-vnedrenie.html
razvitie-medicini-v-sibiri.html
razvitie-mehanizma-razresheniya-sporov-ot-gatt-k-vto.html