Конструкция, расчёт и потребительские свойства автомобиля: Методические указания к практическим занятиям и для самостоятельной работы студентов, страница 18

Wр=0,2(D4нd4вн)/Dн – для трубчатого карданного вала;

Wр=0,2D3н – для сплошного карданного вала.

При передаче крутящего момента карданный вал закручивается на угол

,                                                                                                  (2.25)

где G=8,5·104 МПа – модуль упругости стали при кручении; Jo – момент инерции сечения вала (трубчатого Jo=π(D4н-d4вн)/(64·Dн); сплошного – Jo=π·D3н/64); iкп1 – передаточное число КП на первой передаче до карданного вала; Lв – длина карданного вала; Кд – коэффициент динамичности, который может быть определён по следующей эмпирической формуле , где iтр  - общее передаточное число трансмиссии на низшей передаче до карданного вала.

Допустимый угол закручивания вала под действием расчётного крутящего момента Мр –  7…8о на 1 м длины вала.

Шлицевые соединения карданного вала рассчитывают на смятие рабочих поверхностей. При этом допускаемое напряжение смятия [σ]см=15…25 МПа.

Осевые нагрузки в карданной передаче являются одной из главных причин того, что долговечность карданных передач в 2…3 раза ниже долговечности основных агрегатов автомобиля. Осевая сила рассчитывается по следующей формуле:

,                                                                                                 (2.26)

где  - максимальное передаточное число трансмиссии до карданной передачи; μ – коэффициент трения шлицов; dш.н, dш.в. – наружный и внутренний диаметры шлицевого конца вала.

Главная передача - предназначена для изменения крутящего момента и передачи его при необходимости под углом 90 градусов. Она представляет собой конический или цилиндрический редуктор, на ведомую шестерню которого крепится корпус дифференциала. Главные передачи выполняются как одноступенчатыми (одинарная), так и двухступенчатыми (двойная). Последние имеют две переключаемые передачи с разными передаточными числами. КПД находится в пределах: одинарная – ηгл.п. ≈ 0,94 … 0,97; двойная – ηгл.п. ≈ 0,90 … 0,95.

Общее передаточное число трансмиссии регулируется применением главных передач с различным передаточным числом (при этом КП остаётся неизменной). Например, для версий автомобиля одной модели с различными двигателями или различными КП.

 Передаточное число главной передачи iгл выбирают из условия обеспечения максимальной кинематической скорости автомобиля при максимальной частоте вращения коленчатого вала ne max двигателя, и при движении автомобиля по горизонтальной дороге с асфальтобетонным покрытием в безветренную погоду на высшей передаче iкпв. Тогда передаточное число главной передачи будет равно:

,                                                            (2.26)

где rk– радиус качения колеса, м; nemax – максимальная частота вращения коленчатого вала двигателя, мин-1; iкпв – передаточное число КП на высшей передаче (на прямой передаче iкпв=1); Vmax – максимальная кинематическая скорость автомобиля, м/с. Если высшая передача КП является повышающей (т.е. iкпв < 1), то рассчитывается произведение iгл·iкпв. Затем проводят распределение передаточных чисел между этими передачами.