Ремонт карданного вала автомобиля ГАЗ 32217
Дипломная работа - Транспорт, логистика
Другие дипломы по предмету Транспорт, логистика
?оторой могут возникнуть крутильные колебания от переодических возмущающих моментов, одним из источников которых может быть карданная передача.
1.4.3 Определение прочности деталей карданной передачи
В карданном шарнире неравных угловых скоростей определяют нагрузки в крестовине и в вилке. Шипы крестовины испытывают напряжения изгиба и смятия, а крестовина - напряжение разрыва. Вилка подвергается изгибу и скручиванию. Как указывалось выше, момент, передаваемый шарниром при наклоне вала, не является постоянным в течение одного оборота, а следовательно, и силы, действующие на детали шарнира, также переменны. Для определения нагрузок будем считать, что шарниром передается максимальный крутящий момент двигателя с включенной первой передачей в коробке перемены передач.
p = Mдвmax UI(1.12)
где: Mp - расчетный крутящий момент, Нм;двmax - максимальный крутящий момент двигателя, Mдвmax =172,7 Нм;I - передаточное число I-й передачи коробки передач, UI = 4,05.
p = 172,7 ? 4,05 = 699,44
Напряжение изгиба шипа крестовины (рис. 1.4.3.1)
(1.13)
Где P - условно сосредоточенная нормальная сила, действующая в середине шипа, Н;
а - плечо силы Р,a =7мм;? - момент сопротивления сечения шипа, мм3.
Рис. 1.5 Расчетная схема карданного шарнира
Условно сосредоточенная нормальная сила будет равна:
(1.14)
гдеМр - расчетный крутящий момент, Нм;
r - расстояние между серединами игольчатых роликов противоположно расположенных карданных подшипников,
r = 66мм? - угол установки карданного вала, ? = 3.
Момент сопротивления сечения шипа определим по формуле:
(1.15)
Где d - диаметр наружной поверхности шипа, d = 16,3мм;0 - диаметр отверстия для смазывания, d0 = 5мм.
Момент сопротивления сечения шипа будет равен:
Значит, условно сосредоточенная нормальная сила будет равна:
Напряжение изгиба шипа крестовины:
,
Оценку напряженного состояния шипа при изгибе производят сопоставлением с допустимым значением [?и] = 200МПа.
?и] > ?и
Значит шипы крестовины карданного вала имеют запас прочности при изгибе шипа.
Напряжение среза шипа крестовины
восстановление карданный вал автомобиль
(1.16)
Напряжение среза шипа крестовины будет равно:
Оценку напряженного состояния шипа при срезе шипа производят сопоставлением с допустимым значением [?s] = 80МПа.
[?s] > ?s
Значит шипы крестовины карданного вала имеют запас прочности при срезе шипа.
Напряжение изгиба вилки (см. Рис.1.5.) определяется по следующей зависимости:
(1.17)
Где W?в -момент сопративления изгибу вилки, мм3;
с - плечо силы Р, с = 25мм.
Момент сопративления изгибу вилки:
(1.18)
Где b - ширина опасного сечения, b = 19мм;- длина опасного сечения, h = 46мм.
Момент сопративления изгибу вилки будет равен:
Напряжение изгиба вилки:
Оценку напряженного состояния вилки при изгибе производят сопоставлением с допустимым значением [?и] = 60МПа.
[?и] > ?и
Значит вилки карданного вала имеют запас прочности при изгибе.
Напряжение среза вилки (см. Рис.1.4.3.1) определяется по следующей зависимости:
(1.19)
Где W? -момент сопративления кручению вилки, мм3;
а - плечо силы Р, а = 7,5мм.
Момент сопративления кручению вилки:
(1.20)
гдеb - ширина опасного сечения, b = 19мм;- длина опасного сечения, h = 46мм;
? - коэффициент, учитывающий форму вилки, для соотношения
коэффициент ? = 0,258.
Момент сопративления кручению вилки будет равен:
Из этого следует, что напряжение кручения вилки равно:
Оценку напряженного состояния вилки при кручении производят сопоставлением с допустимым значением [? к] = 120МПа.
[? к] > ? к
Значит вилки карданного вала имеют запас прочности при кручении.
Согласно проведенного прочностного расчета можно сделать вывод, что детали карданного вала имеют достаточный запас прочности, который обеспечит максимальный срок службы, при соблюдении всех требований по эксплуатации карданного вала.
1.4.4 Опеделение прочности карданного вала при действии изгибающих и скручивающих нагрузок
Изгибающие нагрузки возникают в результате неуравновешенности карданного вала, и в некоторой степени пары осевых сил, нагружающих крестовины карданного шарнира. В эксплуатации неуравновешенность может появиться не только в результате повреждения карданного вала, но также при износе шлицевого соединения или подшипников карданного шарнира. Неуравновешенность приводит к вибрациям в карданной передаче и возникновению шума.
Следует иметь в виду, что даже хорошо уравновешенный вал в результате естественного прогиба, вызванного собственным весом, при некоторой угловой скорости, называемой критической, теряет устойчивость; его прогиб возрастает настолько, что возможно разрушение вала.
Будем считать карданный вал нагруженной равномерно балкой на двух опорах. Критическая частота вращения (об./мин.):
(1.21)
Где Lв - длина карданного вала, Lв = 181,5см;- наружный диаметр трубы карданного вала, D = 7,3см;- внутренний диаметр трубы карданного вала, D = 7,1см.
Критическая частота вращения будет равна: