Расчет кронштейнов независимой подвески редуктора переднего моста и шпилек крепления подвески к редуктору

Страницы работы

Фрагмент текста работы

 

3 КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

3 КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

3.1 Расчет кронштейнов независимой подвески редуктора переднего моста и шпилек крепления подвески к редуктору

В качестве применяемого материала используем сталь 40ХН.

Характеристики материала 40ХН описаны в таблицах (3.1.1)-(3.1.7)

Таблица 3.1.1

Марка

40ХН

Заменитель:

45ХН, 50ХН, 38ХГН, 40Х, 35ХГФ, 40ХНР, 40ХНМ, 30ХГВТ

Классификация

Сталь конструкционная легированная

Применение

оси, валы, шатуны, зубчатые колеса, валы экскаваторов, муфты, валы-шестерни, шпиндели, болты, шпильки, рычаги, штоки, цилиндры и другие ответственные нагруженные детали, подвергающиеся вибрационным и динамическим нагрузкам, к которым предъявляются требования повышенной прочности и вязкости. Валки рельсобалочных и крупносортных станов для горячей прокатки металла.

Химический состав в % материала 40ХН

Таблица 3.1. 2

C

Si

Mn

Ni

S

P

Cr

Cu

0.36 - 0.44

0.17 - 0.37

0.5 - 0.8

1 - 1.4

до   0.035

до   0.035

0.45 - 0.75

до   0.3

59

 
      Температура критических точек материала 40ХН.

Таблица 3.1.3

Ac1 = 735 ,      Ac3(Acm) = 768 ,       Ar3(Arcm) = 700 ,       Ar1 = 660 ,       Mn = 305

      Механические свойства при Т=20oС материала 40ХН.

Таблица 3.1.4

Сортамент

Размер

Напр.

sв

sT

d5

y

KCU

Термообработка

-

мм

-

МПа

МПа

%

%

кДж/м2

-

Пруток

Æ 25

980

785

11

45

690

Закалка и отпуск

Таблица 3.1.5

    Твердость материала   40ХН   после отжига ,      

HB 10 -1 = 207   МПа

      Физические свойства материала 40ХН .

Таблица 3.1.6

T

E 10- 5

a 10 6

l

r

C

R 10 9

Град

МПа

1/Град

Вт/(м·град)

кг/м3

Дж/(кг·град)

Ом·м

20

2

7820

100

11.8

44

7800

200

12.3

43

7770

300

13.4

41

7740

400

14

39

7700

500

37

T

E 10- 5

a 10 6

l

r

C

60

 
R 10 9

Технологические свойства материала 40ХН .

Таблица 3.1.7

  Свариваемость:

трудносвариваемая.

  Флокеночувствительность:

чувствительна.

  Склонность к отпускной хрупкости:

склонна.

Обозначения:

Механические свойства :

sв

- Предел кратковременной прочности, МПа

sT

- Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), МПа

d5

- Относительное удлинение при разрыве,  %

y

- Относительное сужение,  %

KCU

- Ударная вязкость, кДж / м2

HB

- Твердость по Бринеллю, МПа

Физические свойства:

T

- Температура, при которой получены данные свойства, Град

E

- Модуль упругости первого рода, МПа

a

- Коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20o - T ), 1/Град

l

- Коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала), Вт/(м·град)

r

- Плотность материала, кг/м3

C

- Удельная теплоемкость материала (диапазон 20o - T ), Дж/(кг·град)

R

- Удельное электросопротивление, Ом·м

61

 

Во время движения автомобиля возникают большие динамические нагрузки, которые приводили к разрыву кронштейнов независимой подвески редуктора переднего моста (см. рис. 3.1.1), (см. рис. 3.2.1). Возникала некая сила инерции, а также крутящий момент от двигателя, которые приводили к разрушению. Для того чтобы избежать возникновения таких ситуаций, проведен расчет с максимально возможной нагрузкой на кронштейны подвески и подобраны оптимальные размеры кронштейнов.

M

 

R

 

l2

 

l1

 

Рисунок 3.1.1 – Схема кронштейна подвески редуктора переднего моста

Ри = ma,                                                        (3.1.1)

где Ри – сила инерции, Н;

m – масса  редуктора, кг;                                                              

62

 
       a – ускорение, возникающее при движении автомобиля, м/с2.

Для того чтобы кронштейны выдерживали максимально возможные нагрузки, в качестве расчетного ускорения возьмем ускорение свободного падения, а также рассчитаем силу, с которой крутящий момент от двигателя действует на кронштейны подвески.

Ри = 13,5.9,8= 132,3.

(3.1.2)

где М – крутящий момент, действующий на кронштейны подвески, Н.м;

 – максимальный крутящий момент двигателя, Н.м;

 – передаточное число коробки передач;

 - передаточное число главной передачи;

 - передаточное число пониженной передачи.

Силу, с которой крутящий момент действует на кронштейны независимой подвески переднего моста, найдем из соотношения:

                                                            (3.1.3)

где Р – сила, действующая на кронштейны переднего редуктора, Н;

R – внешний радиус кронштейна, мм;

63

 
 

Рисунок 3.1.2 – схема кронштейна подвески редуктора переднего моста (вид сбоку)

Во время действия силы инерции в 132,3 Н и силы действующей от крутящего момента, возникают напряжения на разрыв, во избежание разрушения кронштейнов напряжения на разрыв должны быть меньше либо равны максимально допускаемым напряжениям и исходя из этого условия, можно рассчитать необходимую толщину кронштейна подвески редуктора переднего моста.

64

 
,                                             (3.1.4)

где - максимально допустимые напряжения, МПа;

Ри – сила инерции, возникающая во время движения,

Sp – площадь сечения, в которой максимально возможно разрушение, мм2.

Sр = Sp1+Sp2 = l1h+l2h = h(l1+l2),                                   (3.1.3)

где l1, l2 – длина первого и второго сечения соответственно, мм;

h – толщина кронштейна, мм.  

Максимально допустимые напряжения на разрыв найдем из соотношения:

,                                                  (3.1.4)

где σТ  - предел текучести материала, МПа;

[n] – запас прочности.

.

Найдем необходимую толщину разрабатываемого кронштейна подвески редуктора переднего моста.

;                                           (3.1.5)

65

 
   ;                                               (3.1.6)

;                                                (3.1.7)

;                                                 (3.1.8)

;                                                 (3.1.9)

.

Так как в разрабатываемой модели подвески два кронштейна, то исходя из расчетов на прочность, толщина одного кронштейна должна быть не менее 4,67 мм. При изготовлении кронштейнов примем толщину равную 5 мм.

3.2 Срез шпилек

В предыдущей модели подвески редуктора переднего моста имело место не только разрушение кронштейнов подвески, но и срез шпилек крепления кронштейнов к редуктору. Во избежание подобных ситуаций требуется провести расчет диаметра шпилек.

Площадь сечения шпилек определим из соотношения:

,                                             (3.2.1)

66

 
где   - площадь сечения шпилек, мм2;

d – диаметр шпильки, мм.

Касательные напряжения на срез  (МПа) должны быть меньше либо равны максимально допустимым напряжениям на срез.

;                            (3.2.2)

;                                                  (3.2.3)

;                                                  (3.2.4)

.

;                        (3.2.5)

;                                           (3.2.6)

.

67

 
Исходя из расчетов, можем сделать вывод, что диаметр одной шпильки должен быть не менее 10,91 мм. Во время изготовления примем диаметр шпильки равный

Похожие материалы

Информация о работе