Короткі теоретичні відомості. Коробка передач і зчеплення разом з двигуном або окремо кріпляться на рамі автомобіля майже нерухомо

Коробка передач і зчеплення разом з двигуном або окремо кріпляться на рамі автомобіля майже нерухомо, а ведучий міст, у якому розміщена головна передача і до якої необхідно підвести крутний момент від коробки передач (роздавальної коробки), прикріплений до рами за допомогою пружного елемента – ресори. Ресори дають можливість ведучому мосту, а отже, і головній передачі різко і значно переміщува­тися відносно рами при зміні навантаження і при поштовхах під час руху автомобіля по нерівній дорозі. При цьому ресори, вирівнюючись, подовжуються і відводять ведучий міст від коробки передач, завдяки чому відстань між коробкою передач і ведучим мостом під час руху ав­томобіля також змінюється. Щоб забезпечити силовий зв’язок і надійне передавання крутного моменту від коробки передач (роздавальної ко­робки) застосовують карданну передачу з ковзним шліцьовим з’єднанням, яка і забезпечує передавання крутного моменту від коробки до ведучих мостів під кутом на будь-якій відстані.

Карданна передача призначена для передачі крутного моменту від одного механізму до іншого, осі вихідних валів яких розміщені під постійно змінними кутами.

Карданна передача повинна задовольняти такі вимоги:

– забезпечувати передачу крутного моменту від ведучого до веденого вала при частоті обертання і кутах між осями цих валів, які можуть бути допущені в усіх діапазонах експлуатаційних режимів;

– передавати крутний момент при заданих межах змінювання кутів між валами без створення додаткових навантажень у трансмісії;

– ККД карданної передачі повинен бути високим навіть при значних кутах між валами;

– мати високу довговічність, просту і надійну конструкцію;

– вібраційні навантаження і шум під час роботи карданної передачі повинні бути мінімальними.

Найпоширеніші схеми і розміщення карданних передач різних типів автомобілів показано на рисунку 7.1.

У загальному випадку карданна передача складається з основних і допоміжних карданних валів, карданних шарнірів, проміжних опор і компенсувальних пристроїв.

Карданні шарніри забезпечують передачу крутного моменту між валами, осі яких розміщені під змінними кутами γ₁ і γ₂(рисунок 7.2).

Розрізняють карданні шарніри за значеннями кута γ між валами: напівкарданні (допускають роботу під кутом 6…8°) і повні карданні шарніри (допускають роботу під кутом 30…40°). Повні карданні шарніри за кінематичними ознаками діляться на карданні шарніри рівних і нерівних кутових швидкостей.

Карданні шарніри рівних кутових швидкостей за конструкцією бувають кулькові з ділильними канавками, кулькові з ділильним важелем, кулачкові та подвійні.

а, б – з одним заднім ведучим мостом без проміжної опори; в – із заднім ведучим мостом і проміжною опорою; г – із середнім і заднім ведучими мостами; д – з переднім і заднім ведучими мостами; е, є – з трьома ведучими мостами.

1 – коробка передач; 2 – карданний шарнір; 3 – компенсувальний пристрій; 4 – основний карданний вал; 5 – задній ведучий міст; 6 – проміжний карданний вал; 7 – проміжна опора; 8 – середній ведучий міст; 9 – карданний вал заднього ведучого моста; 10 – роздавальна коробка; 11 – карданний вал переднього ведучого моста; 12 – передній ведучий міст; 13 – карданний вал середнього ведучого моста.

Рисунок 7.1 – Схеми карданних передач автомобілів

Співвідношення між кутами повороту валів 1 і 5 визначається за виразами:

; (7.1)

. (7.2)

При повороті ведучого вала на кут α ведений повертається на кут β.

З рівняння (7.2) випливає, що кут β стає то більшим, то меншим за кут α . Рівність цих кутів наступає через кожні 90 ° повороту вала 1. Отже, при рівномірному обертанні вала 1 кутова швидкість ва­ла 5 буде нерівномірною, синусоїдальною. Нерівномірність тим більша, чим більший кут (γ₁ між осями цих валів).

а – з двома карданними шарнірами; б – з трьома карданними шарнірами.

1 – вторинний вал коробки передач; 2 – компенсувальний пристрій; 3 –карданний шарнір; 4 – основний карданний вал; 5 – вал ведучої шестерні головної передачі; 6 – проміжна опора; 7 – проміжний вал.

Рисунок 7.2 – Кінематичні схеми карданних передач

На рисунку 7.3 показано кутове зміщення веденого вала відносно ведучого при трьох значеннях γ₁= 10, 20, 30°.

У результаті нерівномірності обертання вала, розміщеного після карданного шарніра нерівних кутових швидкостей, у трансмісії виника­ють пульсуючі додаткові навантаження. При γ₁= 5…10 ° ці наванта­ження порівняно невеликі, але при збільшенні γ₁ до 15…20 ° вони перевищують навантаження від крутного моменту двигуна. Щоб усунути нерівномірності обертання веденого вала, у карданній передачі потрібно використовувати два карданних шарніра і встановлювати їх так, щоб кути γ₁і γ₂між валами були рівними, а вилки карданних шарнірів, закріплені на нерівномірно-обертовому валі, розміщеними в одній площині (рисунок 7.2).

Рисунок 7.3 – Криві залежності кутового зміщення веденого вала відносно ведучого від кута повороту ведучого вала