Дифференциалы автомобилей: Краткое методическое пособие (Кинематика, динамика и основы расчета шестерен дифференциала), страница 5

Из таблицы 2 и рисунка 5 следует, что для автомобилей с шестерёнчатыми, кулачковыми и червячными дифференциалами суммарное тяговое усилие по сцеплению ведущих колёс с дорогой не зависит от разности . Поэтому зависимости отношений  и  от  представляются прямыми линиями параллельными оси абсцисс. Это связано с тем, что суммарное тяговое усилие для автомобилей с шестерёнчатыми, кулачковыми и червячными дифференциалами зависит только от  и коэффициентов блокировки ,  и . При установке шестерёнчатых дифференциалов с принудительной блокировкой и дифференциалов с М.С.Х. суммарные тяговые усилия будут определяться в первом случае коэффициентами сцепления  и , а во втором случае . Зависимости  и  от  при установке этих дифференциалов представляются прямыми линиями (см. рисунок 5). Преимущество того или иного дифференциала, с точки зрения проходимости автомобиля, зависит от разности коэффициента сцепления . Безусловным «лидером» является червячный дифференциал. При  шестерёнчатый дифференциал с принудительной блокировкой сравнивается с кулачковыми, а затем превосходит его, достигая при  наибольшего преимущества. В этих условиях отношение , что в 2,7 раза выше, чем у кулачкового .

Результаты, получаемые при установке дифференциала с механизмами свободного хода, скромнее. До разности  отношение  ниже, чем для кулачкового дифференциала . При  их показатели сравниваются, а затем преимущество переходит к дифференциалу с механизмом свободного хода. Наибольшее значение  - в 2,4 раза выше, чем у кулачкового дифференциала, но не достигает величин получаемых от червячного дифференциала и шестерёнчатого с принудительной блокировкой.

Выше сравнивались различные типы дифференциалов с точки зрения их влияния на проходимость автомобиля. Однако при окончательном выборе типа дифференциала для конкретного автомобиля необходимо учитывать ещё ряд других факторов: сложность и стоимость конструкции, управляемость автомобиля, износ шин, потери энергии при движении, характеризуемые КПД трансмиссии.

Например, при увеличении коэффициента блокировки улучшается проходимость автомобиля, но ухудшается его управляемость, возрастает износ шин, увеличивается нагрузка на одну из полуосей, снижается КПД передачи. Тоже самое можно сказать и о принудительной блокировке шестерёнчатого дифференциала.

Дифференциал с механизмами свободного хода, обеспечивая хорошую управляемость автомобиля и высокий КПД передачи, требует дополнительных устройств для осуществления заднего хода и торможения автомобиля двигателем. Дело в том, что в обоих случаях механизмы свободного хода разблокируются, т.е. при вращении коробки дифференциала в обратную сторону крутящий момент от неё не может передаваться к колёсам. При сбрасывании газа для торможения автомобиля двигателем (сцепление и коробка передач включены) ведущими становятся колёса и автомобиль переходит на свободный накат. Устранение указанных недостатков приводит к усложнению и удорожанию конструкции дифференциала. Так как механизмы свободного хода в этих дифференциалах недостаточно долговечны, то их применение ограничено.

Кроме того, при повороте автомобиля, забегающая полуось отключается и весь крутящий момент передаётся через отстающую полуось. Это явление ухудшает устойчивость автомобиля.

Основными недостатками червячных дифференциалов является сложность их конструкции, высокие требования к точности изготовления и качеству материалов.

5 Методика расчёта шестерёнчатого симметричного дифференциала

Шестерёнчатый дифференциал получил наибольшее распространение на автомобилях. Расчёт зубьев шестерён дифференциала производят на основе той же формулы, по которой рассчитывают на изгиб зубья главной передачи. Вот эта формула /2, 3/, МПа

.                                               (24)

Применительно к дифференциалу формула (24) будет выглядеть так