5. Карданна передача

5.1. Задачі, що вирішуються під час проектування карданних передач

Під час проектування карданних передач необхідно:

5.1.1. Сформулювати призначення, вимоги до карданних передач, навести їх основну класифікацію, критично проаналізувати існуючі конструкції.

5.1.2. Розрахувати й проаналізувати криві, що характеризують кінематику карданного шарніра (рис. 5.3).

5.1.3. Вибрати й обґрунтувати схему передачі (тип і кількість карданних шарнірів, валів, наявність проміжної опори тощо).

5.1.4. Вибрати основні конструктивні параметри карданної передачі (кути установки валів, зовнішній і внутрішній діаметри труби карданного вала, його довжину), розрахувати критичну частоту обертання карданного вала й остаточно вирішити питання щодо проміжної опори.

5.1.5. Визначити розрахункові навантаження.

5.1.6. Розрахувати шип хрестовини на згин і зріз і визначити напруження розриву у хрестовині.

5.1.7. Визначити напруження у вилці карданного шарніра й допустиме навантаження на голчастий підшипник.

5.1.8. Розрахувати карданний вал на міцність і жорсткість і визначити напруження зминання у шліцах.

5.1.9. Накреслити складальне креслення карданного вала, проміжної опори (у разі її наявності) на листі формату А2, а також робочі креслення розрахованих і основних деталей із складального креслення на листах формату А3-А4 згідно з табл.1.1.

5.2. Призначення, вимоги та класифікація карданних передач

Карданна передача слугує для передачі обертового моменту між агрегатами трансмісії, вали яких під час руху автомобіля розміщені неспіввісно або непаралельні, причому кут  між валами може змінюватися під час руху автомобіля.

Карданна передача складається з карданних шарнірів, карданних валів і проміжних опор.

Під час проектування карданних передач повинні бути враховані такі основні вимоги:

- здійснювати надійну передачу обертового моменту, забезпечуючи рівномірне обертання вала агрегату, що приводиться в рух карданною передачею при рівномірному обертанні ведучого вала;

- критична частота обертання карданної передачі повинна перевищувати її максимально можливу частоту обертання;

- рівень шуму й вібраційні навантаження під час роботи карданної передачі повинні бути мінімальними;

- забезпечення відсутності резонансних явищ при частотах обертання, що відповідають експлуатаційним швидкостям руху автомобіля на всіх передачах.

- високий ККД;

- мале тертя у всіх рухомих з’єднаннях, зокрема у шліцьових;

- висока надійність і довговічність карданної передачі.

5.3. Кінематика карданного шарніра рівних кутових швидкостей

В одинарному карданному шарнірі нерівних кутових швидкостей (рис. 5.2) при рівномірному обертанні ведучого вала, ведений вал обертається нерівномірно.

С піввідношення між кутами повороту веденого і ведучого валів визначається залежністю

(5.1.)

Кутова швидкість веденого вала визначається за формулою

(5.2.)

Рис. 5.2. Кінематична схема асинхронного карданного шарніра

При кутах повороту ведучого вала кутова швидкість веденого вала досягає максимального значення

(5.3.)

При кутах повороту ведучого вала кутова швидкість досягає мінімального значення

. (5.4)

Кінематичні залежності, а саме: кутове зміщення веденого вала відносно ведучого і кутову швидкість веденого вала в функції кута повороту ведучого вала розраховують за формулами (5.1), (5.2), (5.3) і (5.4), та будують у межах одного оберту ( ) з кроком і додатково в точках 45⁰, 135⁰, 225⁰, 315⁰ для кута  що відповідає статичному положенню карданних валів.

Аналогічні розрахунки виконати для кутів установки валів, що відповідають максимальним ходам підвіски при стиску та віддачі.

Характер перебігу цих залежностей показаний на рис. 5.3.

а

б

Рис. 5.3. Кінематика асинхронного карданного шарніра: а – кутове зміщення веденого вала відносно ведучого; б – кутова швидкість веденого вала

Нерівномірність обертання веденого вала характеризується коефіцієнтом нерівномірності К:

.