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

 

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

59

      Температура критических точек материала 40ХН.

Таблица 3.1.3

      Механические свойства при Т=20^oС материала 40ХН.

Таблица 3.1.4

Таблица 3.1.5

      Физические свойства материала 40ХН .

Таблица 3.1.6

Технологические свойства материала 40ХН .

Таблица 3.1.7

Обозначения:

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

Р_и = ma,                                                        (3.1.1)

где Р_и – 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.

Р_и = 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;

Р_и – сила инерции, возникающая во время движения,

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

S_р = S_p¹+S_p² = 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 σ_Т  - 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