Расчет крестовин карданных валов среднего и заднего мостов

Расчет крестовины ведется на изгиб при заданном расчетном моменте

Рисунок 4.9 - Расчетная схема крестовины карданной передачи.

Напряжение изгиба в сечении I – I определяется по формуле:

,               (3.29)

где - напряжение изгиба в сечении I-I, МПа;

М –крутящий момент, Н · м;

h – высота шипа, м;

ℓ - длина иглы подшипника, м;

(3.30)

Н –расстояние между торцами шипов крестовины, м;

W₁ –момент сопротивления в сечении I-I, м³.

 Напряжение изгиба в сечении II – II определяется по формуле:

,               (3.31)

где - напряжение изгиба в сечении II-II, МПа;

М –крутящий момент, Н · м;

h₁ – расстояние между сечением II-II и торцом шипа крестовины, м;

ℓ - длина иглы подшипника, м;

Н – расстояние между торцами шипов крестовины, м;

W₂ – осевой момент сопротивления в сечении II-II, м³.

,                                  (3.32)

Расчет крестовины карданной передачи среднего моста по напряжениям изгиба в сечениях I-I, II-II.

сечение I-I

 

8,79*10^-6 м³;

 

 131,69 МПа;

сечение II - II

 

=1,08*10^-5 м³,

 

197,22 МПа.

Расчет крестовины карданной передачи заднего моста по напряжениям изгиба в сечениях I-I, II-II.

сечение I-I

 

3,54 · 10^-6 м³;

 

213,95 МПа;

сечение II - II

 

4,57 · 10^-6 м³;

 

306,53 МПа.

Условием прочности крестовины карданной передачи по напряжениям изгиба является . Для материала крестовины Сталь 20ХГНТР ГОСТ 4543-71 =1200 МПа.

Результаты проверочных расчетов крестовин по напряжениям изгиба сведены в таблицу 4.4.

 

Таблица 4.4 - Результаты проверочных расчетов крестовин по напряжениям изгиба.

Крестовина карданной передачи	Сече-ние	W, м3	, МПа	, МПа	Условие прочности
среднего моста	I-I	8,78·10-6	131,69	1200	обеспечивается
	II-II	1,09 ·10-5	197,22	1200	обеспечивается
заднего моста	I-I	3,52 ·10-6	213,95	1200	обеспечивается
	II-II	4,58 ·10-6	306,53	1200	обеспечивается

Условие прочности шипа крестовины на срез в сечении I-I имеет вид:

(3.33)

где - напряжение среза под действием условно сосредоточенной силы Р_ш, МПа; Р_ш - условно сосредоточенная нормальная сила в середине шипа, Н; - допустимое напряжение среза, [τ] =180 МПа – допустимое напряжение среза для Сталь 20ХГНТР.

Условно сосредоточенная нормальная сила в середине шипа:                             (3.34)

где  – расстояние между серединами игольчатых роликов, м; γ - угол установки карданного вала с учетом наклона в двух взаимно перпендикулярных плоскостях.

Угол установки карданного вала с учетом наклона в двух взаимно перпендикулярных плоскостях (рисунок 4.5) определяется по формуле:

,              (3.35)

Рисунок 4.9 - Углы установки карданных валов

Расчет крестовины карданной передачи среднего моста по напряжениям среза:

=5,29^º;

;

Условие прочности  - выполняется.

Расчет крестовины карданной передачи заднего моста по среза:

=5,64^º;

 

 

;

 

Условие прочности  - обеспечивается.

Расчет вилки на прочность

Рисунок 4.10 - Основные размеры вилки карданного шарнира.

В вилке шарнира возникают напряжения изгиба и кручения. Напряжение изгиба для данного случая имеет вид:

,

где - напряжение изгиба, МПа;

а – расстояние, показанное на рисунке 3.40, м;

- момент сопротивления сечения изгибу, м³.

Условием прочности вилки карданного шарнира по напряжениям изгиба является . Для материала вики Сталь 45 ГОСТ1050-74 [σ_и] = 280 МПа.

,     (3.36)

Моменты сопротивления

где l и b –см. на рисунке 4.6, м;

Напряжение кручения в опасном сечении Б-Б

,                 (3.37)

где - напряжение кручения, МПа;

с –см. на рисунке 3.40, м;

- момент сопротивления сечения кручению, м³.

Момент сопротивления сечения кручению:

,

где k – коэффициент, значение которого выбирается в зависимости от отношения , k=0,267 – для вилки среднего моста, k=0,258 – для вилки заднего моста; l и b – размеры вилки карданного шарнира выбираются конструктивно    (рисунок 4.5).

Условием прочности вилки карданного шарнира по напряжениям кручения является . Для материала вики Сталь 45 (ГОСТ1050-74) [ ] = 196 МПа.

 

Расчет вики карданного шарнира среднего моста по напряжениям изгиба и кручения.

 

=40,5 · 10^-6 м³;

 

=181,38 МПа;

 

Условие прочности вилки карданного шарнира по напряжениям изгиба  - обеспечивается.

 

2,162 · 10^-6 м³;

 

128,32 МПа.

Условие прочности вилки карданного шарнира по напряжениям кручения  - обеспечивается.

Расчет вики карданного шарнира заднего моста по напряжениям изгиба и кручения.

 

=16,27 · 10^-6 м³;

 

=179,33 МПа.

Условие прочности вилки карданного шарнира по напряжениям изгиба  - обеспечивается.

 

=10,07 · 10^-6 м³;

 

=108,6 МПа.

Условие прочности вилки карданного шарнира по напряжениям кручения  - обеспечивается.