Запитання для самоконтролю

1. Класифікація карданних передач.

2. Конструкція карданної передачі.

3. Конструкція, принцип роботи карданних шарнірів рівних кутових швидкостей.

4. Конструкція, принцип роботи карданних шарнірів з ділильними канавками

5. Конструкція, принцип роботи карданних шарнірів з ділильним важелем

6. Конструкція, принцип дії кулачкових карданних шарнірів

§ 17. Механізми ведучих мостів та привод до ведучих коліс

17.1. Призначення, загальна будова та робота головної передачі

Головною передачею називається зубчастий механізм, який підвищує передавальне число трансмісії автомобілів і служить для збільшення обертового моменту двигуна, який підводиться до ведучих коліс, та зменшення швидкості їх обертання до необхідних значень.

Передавальне число головної передачі залежить від типу та призначення автомобіля, потужності та швидкохідності двигуна. Для вантажних автомобілів передавальне відношення головної передачі становить 6,5…9,0, а для легкових – 3,5…5,5.

Рис. 17.1. Класифікація головних передач

Компонування головних передач. Залежно від кількості зубчастих пар головні передачі поділяються на одинарні (мають одну зубчасту пару) і подвійні (складаються з двох зубчастих пар).

Одинарні головні передачі можуть бути циліндричними, конічними, гіпоїдними та черв’ячними.

Рис. 17.2. Схеми одинарних головних передач: а) конічна; б) гіпоїдна; в) черв’ячна

Найпростішу конструкцію має головна передача легкового автомобіля з поперечним розташуванням двигуна. Це одинарна циліндрична головна передача з косозубими шестернями.

Рис. 17.3. Циліндрична головна передача з прямозубими шестернями

Особливістю роботи конічної передачі є значні зусилля, які діють на опори валів у трьох взаємно перпендикулярних площинах. Під дією цих зусиль вали зубчастих коліс намагаються зміститись. Разом з тим, довговічність конічної головної передачі залежить від правильного зачеплення зубів. У разі зміщення вершин їх початкових конусів різко погіршуються умови роботи, що супроводжується пришвидшенням зношування та підвищенням шуму. Для забезпечення правильного зачеплення зубчастих коліс встановлюють підшипники з попереднім натягом, створюють додаткові опори валів і зубчастих коліс, збільшують жорсткість картера.

Рис. 17.4. Конічна головна передача

У гіпоїдній головній передачі осі шестерні і колеса не перетинаються. Вісь шестерні розташована зазвичай нижче за вісь колеса на деяку величину.

Внаслідок великого кута спіралі довжина зуба шестерні гіпоїдної передачі більша, ніж у конічної. За однакових діаметрів колеса і передавальних чисел діаметр шестерні гіпоїдної передачі більший, ніж конічної. Все це підвищує міцність і довговічність гіпоїдної передачі, зумовлює плавність зачеплення її зубчастих коліс і менший шум під час роботи. Через підвищене ковзання зубів для мащення гіпоїдної передачі застосовують спеціальну гіпоїдну оливу.

Рис. 17.5. Гіпоїдна головна передача: 1 – ведений зубчастий вінець; 2 – ведучий вал з шестернею

Черв’ячні головні передачі характеризуються великими передавальними числами при відносно невеликих розмірах та відсутністю гуркоту під час роботи. Проте через менший ККД порівняно з конічними та гіпоїдними передачами, необхідність застосування дорогих матеріалів і високу вартість виробництва черв’ячні головні передачі застосовують обмежено.

Рис. 17.6. Черв’ячна головна передача

Подвійні головні передачі встановлюють на вантажних автомобілях при необхідності отримання великих передавальних чисел. Зазвичай вони складаються з пари конічних і пари циліндричних шестерень. Подвійні головні передачі поділяють на центральні та рознесені.

Рис. 17.7. Схеми подвійних головних передач: а) центральна; б) рознесена 1 – циліндричні колісні редуктори; 2 – конічна передача

В центральній головній передачі обидві пари зубчастих коліс складають центральний редуктор. В рознесеній головній передачі одна пара зубчастих коліс утворює центральний редуктор, а інша переноситься до ведучих коліс, утворюючи два колісних редуктори з однаковими передавальними числами.

При розділенні головної передачі на дві частини знижується навантаження на піввісь і деталі диференціала, а також зменшуються розміри середньої частини ведучого моста. Крім того, застосування колісних редукторів дає змогу збільшити дорожній просвіт і тим самим підвищити прохідність автомобіля.

За типом зубчастих зачеплень подвійні головні передачі поділяють на:

• конічно-циліндричні;

• циліндрично-конічні;

• конічно-планетарні.

Рис. 17.8. Конструктивні схеми рознесених головних передач

Існують конструкції, в яких перша або друга пара шестерень утворює не конічне, а гіпоїдне зачеплення.

Головна передача називається прохідною, якщо має прохідний вал, за допомогою якого вона зв’язана з іншою головною передачею. Якщо ця умова не виконується, то головна передача називається непрохідною.

Забезпечення жорсткості зачеплення та регулювання взаємного розташування шестерень. Конічні та гіпоїдні зубчасті пари дуже чутливі до порушення розрахункового взаємного положення контактуючих профілів зубів, при порушенні якого збільшується їхня шумність, знижується ККД та термін служби.

Неправильне взаємне розташування шестерень можливе через неточне складання передачі чи через пружне прогинання деталей під дією робочих навантажень. Для зменшення прогинів необхідно підвищувати жорсткість головної передачі. Вона залежить від конструкції підшипникових вузлів, типу підшипників, довжини консольних ділянок, щільності посадки деталей тощо.

Оскільки вали головних передач навантажені великими осьовими силами, в конструкції головних передач використовують радіально-упорні підшипники. Для збільшення жорсткості головної передачі їх розташовують так, щоб вершини конусів, утворених нормалями до робочих поверхонь підшипників, знаходились зовні підшипникового вузла. Таке розташування підшипників викликає нерівномірність їх навантаження і потребує використання різних за розміром підшипників. В цьому випадку жорсткість підшипникового вузла суттєво збільшується, зменшуючи прогин шестерні під дією радіальної сили, яка виникає в зачепленні.

Додаткове підвищення жорсткості забезпечується розсуванням підшипників на певну відстань або встановленням додаткового радіального підшипника.

Рис. 17.9. Способи встановлення підшипників ведучого вала головної передачі

Важливим заходом, який підвищує жорсткість підшипникового вузла, є попередній натяг підшипників, в результаті якого радіальні та осьові сили після прикладання робочого навантаження перерозподіляються між підшипниками, а всередині підшипника – між тілами кочення.

Правильне взаємне розташування робочих поверхонь зубців важливе для зниження шумності та забезпечення довговічності передачі. Для регулювання положення шестерні необхідно переміщати її вздовж осі обертання. Це забезпечується шляхом встановлення регулювальних шайб визначеної товщини. Оптимальність взаємного розташування шестерень визначається за мінімальним рівнем шуму.