Введение

Процесс развития автомобиля продолжается уже второе столетие, заключаясь в постоянном усовершенствовании существующих моделей и реализации новых идей.

Современный автомобиль состоит из огромного количества конструктивных элементов, которые играют существенную роль в составлении образа транспортного средства, непосредственно влияя на такие показатели как динамические характеристики, экономичность, комфорт.

Шарниры равных угловых скоростей, относясь к базовой и неотъемлемой части конструкции транспортного средства, имеют различные формы конструкций, которые полностью выполняют возложенные на них требования. Данное разнообразие позволяет конструкторам и инженерам максимально точно реализовать потенциал автомобиля, в зависимости от его назначения.

Представленная в данной работе информация позволит разобраться в устройстве и принципе работы шарниров равных угловых скоростей и углубить и дифференцировать знания по поднимаемой проблеме.

1. Литературный обзор по теме «принцип работы и устройство шарниров равных угловых скоростей»

Работа шарниров неравных угловых скоростей при больших углах между осями валов сопровождается рядом неприятных явлений: значительно увеличивается пульсация крутящего момента, сильно уменьшается КПД шарниров, снижается их долговечность. Стремление избежать этих явлений заставляет конструкторов использовать в приводе ведущих управляемых колес более сложные и дорогие шарниры равных угловых скоростей.

Шарниры равных угловых скоростей применяются для передачи крутящего момента от дифференциала на ведущие управляемые колеса. При соединении валов шарнирами равных угловых скоростей ведомый вал вращается равномерно с постоянной угловой скоростью, соответствующей угловой скорости ведущего вала.

Устройство используемых в настоящее время ШРУС весьма разнообразно, однако, несмотря на разнообразие конструктивных решений, можно выделить несколько групп таких шарниров, а именно:

• сдвоенные;

• кулачковые;

• шариковые;

• трехшиповые.

Бытующие названия шарниров часто определяются именами их изобретателей. Часто шарниры носят названия фирм, их изготовляющих, поэтому не имеющие принципиальных отличий конструкции в разных источниках могут называться по-разному [1].

1. Сдвоенные шарниры равных угловых скоростей

Рассмотрим карданную передачу с двумя шарнирами неравных угловых скоростей, выполненную по схеме, которая показана на рисунке 1.1. При укорочении вала шарниры будут сближаться, и в предельном случае (длина вала равна нулю) мы получим так называемый сдвоенный карданный шарнир. Если положение входного и выходного валов шарнира жестко определено (например, они установлены в подшипниках, закрепленных в деталях ведущего моста, и смещение вдоль осей валов невозможно), то такой шарнир не будет порождать пульсации крутящего момента. Однако если хотя бы один из соединяемых шарниром валов имеет возможность смещения в каком-либо направлении, то равенство углов на входе и выходе из шарнира уже не гарантировано.

Рисунок 1.1 – Взаиморасположение валов, обеспечивающее минимум динамических нагрузок

Поэтому в таких случаях используется изображенный на рисунке 1.2 сдвоенный карданный шарнир, снабженный центрирующим устройством, в котором используются подвижные сферические и цилиндрические соединения. Точное равенство входного и выходного углов, а следовательно, и равенство угловых скоростей несоосных входного и выходного валов возможно только в том случае, когда центр сферы находится на одинаковом расстоянии от центров обеих крестовин. Однако при изменении взаимного положения осей валов, соединяемых таким шарниром, центр сферы будет смещаться, но, поскольку порождаемая этим пульсация угловой скорости невелика, практически можно считать такой шарнир шарниром равных угловых скоростей.

Рисунок 1.2 – Сдвоенный карданный шарнир

Иногда применяется изображенная на рисунке 1.3 упрощенная конструкция сдвоенного карданного шарнира, имеющего меньшее количество деталей. В этой конструкции подшипники, принадлежащие среднему звену шарнира, попарно объединены. Интересной конструктивной особенностью этого шарнира является асимметричная форма вилок, которая позволяет сделать их взаимозаменяемыми.

Рисунок 1.3 – Упрощенная конструкция сдвоенного карданного шарнира

Сдвоенный карданный шарнир может работать при углах между осями валов до 40° [1], [2].