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

W_р=0,2(D⁴_н – d⁴_вн)/D_н – для трубчатого карданного вала;

W_р=0,2D³_н – 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; J_o – момент инерции сечения вала (трубчатого J_o=π(D⁴_н-d⁴_вн)/(64·D_н); сплошного – J_o=π·D³_н/64); i_кп1 – передаточное число КП на первой передаче до карданного вала; L_в – длина карданного вала; К_д – коэффициент динамичности, который может быть определён по следующей эмпирической формуле , где i_тр  - общее передаточное число трансмиссии на низшей передаче до карданного вала.

Допустимый угол закручивания вала под действием расчётного крутящего момента М_р –  7…8^о 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; d_ш.н, d_ш.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 – η_гл.п. ≈ 0,94 … 0,97; двойная – η_гл.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 i_гл выбирают из условия обеспечения максимальной кинематической скорости автомобиля при максимальной частоте вращения коленчатого вала n_{e max} двигателя, и при движении автомобиля по горизонтальной дороге с асфальтобетонным покрытием в безветренную погоду на высшей передаче i_кпв. Тогда передаточное число главной передачи будет равно:

,                                                            (2.26)

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