6. Ведущие мосты

6.1. Вопросы, решаемые в ходе выполнения курсового проекта

6.1.1. Назначение, требования, предъявляемые к конструкции, классификация ведущих мостов и особенности рабочих процессов его механизмов.

6.1.2. Обосновать принятую схему ведущего моста (количество шестерен, ступеней, тип дифференциала, полуосей, балки моста), проанализировать основные конструктивные решения и начертить кинематическую схему моста.

6.1.3. Рассчитать главную передачу.

6.1.4. Рассчитать дифференциал.

6.1.5. Рассчитать полуоси и подшипники колес.

6.1.7. Вычертить сборочный чертеж ведущего моста в масштабе 1:1 со всеми необходимыми разрезами и сечениями. На другом листе формата А1 вычертить рабочие чертежи четырех-шести основных деталей (ведущего вала-шестерни, фланца ведущего вала, ведомой шестерни, полуоси, полуосевой шестерни).

6.2. Назначение, требования, предъявляемые к конструкции и

классификация

Ведущие мосты предназначены для осуществления привода к ведущим колесам и передачи сил и моментов на подрессоренную часть через элементы подвески.

Основные составляющие ведущих мостов – главная передача, межколесный дифференциал, полуоси или карданные балки моста.

Назначение главной передачи – постоянное увеличение крутящего момента и передача его через дифференциал и полуоси (карданные передачи) к ведущим колесам.

Назначение межколесного дифференциала – распределение подводимого к нему крутящего момента между полуосями и обеспечение их вращения при движении автомобиля на повороте и по неровной поверхности дороги с разными угловыми скоростями.

Назначение полуосей (карданных передач) – передача крутящего момента от дифференциала на ведущие колеса.

Назначение балки моста – восприятие всех сил, возникающих в зонах контакта, реактивных тягового и тормозного моментов и передача их на подрессоренную часть через элементы подвески, а также надежная защита от проникновения воды, грязи и повреждений механизмов трансмиссии, расположенных в балке.

Ведущий мост должен удовлетворять требованиям:

иметь передаточное число (или числа), соответствующие оптимальным тяговым качествам и топливной экономичности;

осуществлять кинематическую согласованность с направляющим устройством подвески, а в случае управляемого ведущего моста – с рулевым приводом;

обеспечить возможность различной частоты вращения ведущих колес;

не создавать колебаний угловой скорости в трансмиссии;

обеспечивать низкий уровень шума;

иметь небольшие габаритные размеры для осуществления простой компоновки и обеспечения необходимого дорожного просвета;

обладать достаточными прочностью и жесткостью при минимальной массе.

В зависимости от вида конструктивной связи ведущих колес с шасси различают жесткие (с зависимой подвеской колес) и шарнирные (с независимой подвеской колес) ведущие мосты. В зависимости от функционального назначения ведущие мосты подразделяют на собственно ведущие и управляемые ведущие.

6.3. Методические указания и справочные данные

6.3.1. Главная передача. Главные передачи подразделяются на одинарные, двойные с центральными редукторами, двойные с разнесенными редукторами и двухступенчатые.

Одинарная передача выполняется конической, гипоидной или червячной. Последняя в настоящее время используется редко (на тяжелых многоприводных автомобилях и некоторых дорогостоящих легковых автомобилях) вследствие низкого КПД и высокой стоимости. Число зубьев ведущей конической шестерни выбирают на основании требуемого значения и анализа конструкций. Для применяемых в настоящее время конических передач с круговым (спиральным) зубом , гипоидных . Число зубьев ведущей конической шестерни , причем для лучшей приработки не должно быть кратным . Используются одинарные передачи в легковых и грузовых автомобилях малой и средней грузоподъемности.

Гипоидные передачи отличаются от конических передач со спиральным зубом смещением осей валов на величину

,

где-диаметр зубчатого колеса.

Поэтому углы наклона зубьев шестерни и колеса различны (, меньшее значение относится к грузовым автомобилям, большее – к легковым). С учетом этого передаточное число гипоидной передачи

.

Гипоидные передачи по сравнению с коническими менее шумные, упрощают компоновку, имеют меньшие размеры при одинаковой прочности, но более низкий КПД. Передаточное число одинарных передач (в червячных может быть больше). Используются одинарные передачи в легковых и грузовых автомобилях малой и средней грузоподъемности.

Двойная главная передача состоит из двух понижающих передач, установленных последовательно. Первая передача выполняется конической (гипоидной), реже – цилиндрической. В существующих конструкциях двойных центральных редукторов передаточные числа конических пар равны1,5…3,0, в большинстве случаев – 1,7…2,5. Вторая передача выполняется, как правило, цилиндрической, значительно реже – конической и планетарной. По сравнению с одинарными двойные главные передачи имеют большие размеры, массы, и стоимость, однако позволяют получить при допустимом значении дорожного просвета большие значения передаточных чисел . Такие передачи применяются для грузовых автомобилей средней и большой грузоподъемности и автобусов.

Разнесенная двойная главная передача по сравнению с центральной позволяет уменьшить массу и габаритные размеры дифференциала, полуосей и карданных механизмов разных угловых скоростей (в ведущих управляемых мостах), вследствие чего увеличивается дорожный просвет. Недостатки ее – относительная сложность конструкции в связи с увеличением числа зубчатых колес и необходимость использования двух дополнительных картеров. Колесные редукторы выполняются с параллельными и соосными валами. Последние, в свою очередь, могут быть непараллельными (при неподвижном водиле) и планетарными ( при неподвижном коронном колесе). При одинаковых размерах планетарный редуктор имеет большее на единицу передаточное отношение, что является существенным преимуществом , где - число зубьев коронной и солнечной шестерен.

6.3.2. Межколесный дифференциал. По конструкции дифференциалы бывают цилиндрические, конические, червячные, кулачковые, с гидравлическим трением и свободного хода. По значению коэффициента блокировки

,

где и - моменты соответственно на отстающей и забегающей полуосях; - момент трения в дифференциале; - момент, подводимый к дифференциалу, дифференциалы бывают с малым внутренним трением (), с повышенным внутренним трением () и блокированные ().

6.3.3. Полуоси. Передача крутящего момента на ведущие колеса осуществляется с помощью полуосей (в приводе неуправляемых колес с зависимой подвеской), карданных передач с простыми карданными шарнирами (в приводе неуправляемых колес с независимой подвеской ) и карданных передач с синхронными шарнирами (в приводе управляемых колес).

Полуоси ведущего моста в зависимости от степени восприятия ими изгибающего момента, вызванного силами взаимодействия колес с дорогой, условно делятся на полуразгруженные (широко применяются на легковых автомобилях), на три четверти разгруженные (имеют ограниченное применение) и полностью нагруженные ( применяются на всех грузовых автомобилях). Полуразгруженные полуоси полностью воспринимают все изгибающие моменты от реакций дороги на ведущее колесо. На три четверти разгруженные полуоси воспринимают только часть изгибающих моментов. Вторая часть изгибающих моментов воспринимается балками мостов. Доля изгибающей нагрузки, приходящейся на полуось, зависит от конструкции подшипника и его жесткости. Так, при использовании роликового цилиндрического подшипника большой длины полуось почти полностью разгружается от изгибающих моментов. Полностью разгруженная полуось теоретически не нагружается изгибающими моментами. Однако вследствие технологических неточностей изготовления (несоосности ступицы и полуосевой шестерни, неперпендикулярности фланца к полуоси) в полуоси могут возникать напряжения изгиба в пределах 5…70МПа.

6.3.4. Балки мостов. Балки ведущих мостов в основном выполняются по двум конструктивным схемам:

цельная штампованная сварная (ГАЗ-66, ЗИЛ-131) или литая (МАЗ-500, УРАЛ-375) балка, в средней части которой крепится картер главной передачи:

Составная балка, образованная цельным (в ряде легковых автомобилей) или разъемным в поперечной плоскости (М-21 “Волга”, ГАЗ-63, ЗИЛ-157) картером главной передачи, в которой запрессованы кожухи полуосей.

Балки ведущих управляемых мостов выполняются, как и балки ведущих мостов, цельными и разъемными.

Для обеспечения нормальных условий работы зубчатых зацеплений элементов трансмиссии, размещенных в балке, и сключения создания дополнительных напряжений изгиба в полуосях балка моста должна иметь высокую надежность (максимальный статический прогиб не должен превышать 1,5мм на 1м колеи).