Устройство и работа карданной передачи

Карданная пере­дача обеспечивает передачу крутящего момента от коробки пере­дач на главную передачу заднего ведущего моста.

Карданная передача автомобиля «Москвич» имеет один кар­данный вал 8 (рис.13.3,а) и два карданных шарнира по обоим его концам. Передний карданный шарнир универсальный. Угловое и продольное перемещение карданного вала обес­печивается за счет шлицевого соединения вилки 6 с ведомым валом 2 ко­робки передач.

Карданные шарниры заднего карданного вала автомобиля ВАЗ-2105, как и шарниры автомобиля «Москвич», состоят из двух ви­лок 9 и 10, внутри которых на игольчатых подшипниках установ­лена крестовина. Подшипники имеют надежное сальниковое уплотнение и не требуют смазки в эксплуатации.На автомобиле ВАЗ-2105 карданную передачу образуют передний 17 (см.рис.13.3,б) и задний 15 карданные валы, промежу­точная упругая опора 16, два карданных шарнира 14 и эластич­ная муфта 19. К поперечине крепится промежуточная опора 16 заднего конца переднего вала, упругая с шариковым подшипником. Подшипник опоры закрытого типа и в процессе эксплуа­тации смазки не требует. Про­дольное перемещение карданного вала 17 в шлицах фланца 25 обеспечивает эластичная муфта.

Рис.13.3. Карданные передачи: а - автомобиля «Москвич» (а) и автомобиля ВАЗ-2105 (б); 1 - удлинитель картера коробки передач; 2 - ведомый вал коробки передач; 3, 5 - грязеотражатель; 4 - сальник; 6 - скользящая вилка; 7 - балансировочные пластины; 8 - труба карданного вала; 9 - вилка карданного шарнира; 10 - вилка с фланцем; 11 - фланец ведущей шестерни главной передачи; 12 - картер главной передачи; 13 - предо­хранительный клапан; 14 - карданные шарниры; 15 - задний карданный вал; 16 - промежуточная упругая опора; 17 - передний карданный вал; 18 - кронштейн безопасности; 19 - эластичная муфта; 20 - болт, соединяющий упругую муфту с фланцем ведомого вала коробки передач; 21 - фланец; 22 - резиновый элемент муфты; 23 - вкладыш муфты; 24 - болт, соединяющий упругую муфту с флан­цем переднего карданного вала; 25 - фланец переднего карданного вала; 26 - обойма сальника; 27 - гайка; 28 - уплотнитель; 29 - пробка отверстия для смазки шлицевого соединения

У автомобиля ВАЗ-2108 от дифференциала крутящий момент передается на передние ведущие колеса передается через правый и левый приводы колес. Привод состоит из двух шарниров равных угловых скоростей и вала, который у привода левого колеса выполнен из прутка, а у привода правого – из трубы.

Наружный шарнир образуют корпус 1 (рис.13.4,а), се­паратор 4, внутренняя обойма 3 и шесть шариков, размещенных в канавках корпуса шарнира и обойме. Канавки и шарики обес­печивают угол поворота шарнира на 42°. Внутренняя обойма надета на шлицы вала 9 и удерживается от смещения коль­цами 2. С противоположной стороны обойма опирается на коль­цо 8.

Рис.13.4. Шарниры привода колес автомобиля ВАЗ-2108: а - наружный шарнир; б - внутренний шарнир; 1 - корпус шарнира; 2 - стопорное кольцо обоймы; 3 - обойма шарнира; 4 - сепаратор; 5 - шарик; 6 - наружный хомут чехла; 7 - защитный чехол шарнира; 8 - упорное кольцо; 9 - вал при­вода колеса; 10 - внутренний хомут чехла; 11 - стопорное кольцо полуосевой шестерни; 12 - фиксатор внутреннего шарнира; 13 - буфер вала

От грязи защищен шарнир чехлом 7, закрепленным хомутами 6 и 10. Шлицевой конец корпуса 1 шарнира вставляется и закрепляется в ступице колеса.

Осевое перемещение внутреннего конца, вызванное колебаниями передней подвески и двигателя с коробкой передач, компенсируется тем, что дорожки под шарики в корпусе и обойме выполнены прямыми, а не ра­диусными, как в наружном шарнире. Продольное перемещение ограничивается с одной стороны проволочным фиксатором 12, с другой – пластмассовым буфером 13.

Шлицевой наконечник корпуса 1 шарнира своими шлицами входит в шлицы полуосевой шестерни дифференциала и закрепляется в ней стопорным кольцом 11.

Детали в шарнирах подбираются одной сортировочной группы, поэтому замена какой-либо одной детали не допускается – шарниры заменяются в сборе.

ГЛАВНАЯ ПЕРЕДАЧА, ДИФФЕРЕНЦИАЛ И ПОЛУОСИ

Главная передача

Главная пере­дача увеличивает подво­димый к ней крутящий момент и передает его через дифферен­циал на полуоси, которые расположены под прямым углом к продольной оси автомобиля. Конструктивно главные передачи бывают зубча­тые или червячные, на автомобилях в основном применяют зубчатые глав­ные передачи, которые, в свою очередь, делятся на одинарные и двойные. Для легковых автомобилей обычно применяют оди­нарную главную передачу, для гру­зовых автомобилей – как одинарную, так и двойную. Общая классификация главных передач дана на рис.14.1.

Передаточное число является основной характеристикой главной передачи и у большинства автомобилей оно находится в пределах 4…9. Этот показатель зависит от быстроходности, мощ­ности двигателя, массы и назначения автомобиля.

Крутящий момент, подведенный к главной передаче

М_кп = М_д i_к h_к,

где М_д– момент двигателя; i_к - передаточное число коробки передач;h_к - коэффициент полезного действия коробки передач.

Момент, переданный через главную передачу к полуосям

М_к = М_д i_к i_о h_к h_о,

где i_о = i_цп i_кп – общее передаточное число главной передачи; i_цп - передаточное число центральной передачи;i_кп - передаточное число конечной передачи;h_о - коэффициент полезного действия главной передачи.

Механический коэффициент полезного действия коробки передач, дополнительной и раздаточной коробок рассчитывается по формуле

h_к = 0,98ⁿ,

где n – количество пар цилиндрических шестерен, находящихся в зацеплении.

Коэффициент полезного действия главной передачи

h_о = 0,98^m 0,95^k,

где m– количество пар цилиндрических шестерен в главной передаче; k - количество пар конических шестерен, находящихся в зацеплении.

Рис.14.1. Классификация главных передач

Одинарная главная передача (рис.14.2,а) имеет одну пару конических зубчатых колес со спи­ральными зубьями. Крутящий момент от кар­данной передачи передается на ведущую кони­ческую шестерню 1, а от нее – на ведомое колесо 2, которое через специальный механизм (дифферен­циал) и полуоси передает вращение на ведущие колеса автомобиля.

Рис.14.2. Схемы главных передач

Оси зубчатых колес могут пересекаться. Такая одинарная главная передача имеет спиральные зубья (автомобили семейства ЗАЗ и УАЗ).

Одинарная передача называ­ется гипоидной, если оси зубчатых колес передачи сме­щены (см.рис.14.2,б) (ЗИЛ-133, ГАЗ-53-12, ГАЗ-24-10 «Волга», ВАЗ-2106 «Жигули» и др.). В такой главной передаче зубья шестерни 1 и колесо 2 имеют специальную форму и наклон спирали, позволяющие опустить ось конической шестерни на расстоя­ние С, равное 30…42 мм.

Для улучшения устойчивости главной переда­чи с гипоидным зацеплением зуб­чатых колес карданную передачу и пол кузова можно разместить ниже, уменьшив тем самым высоту центра тяжести автомобиля. В ги­поидной передаче одновременно в зацеплении находится большее число зубьев, чем в обычной конической передаче, в результате чего зубча­тые колеса работают более надеж­но, плавно и бесшумно.

Недостатком гипоидного зацепления является продольное проскальзывание зубьев, сопровождающееся выделением теп­лоты. В результате этого происходит разжижение и выдавливание масла с поверхности сопряженных зубьев, что приводит к их повышенному из­нашиванию. Предотвратить разжижение можно применением специальных трансмиссионных масел с противоизносной присадкой.

Главная передача автомобилей ВАЗ-2105 и «Москвич» (рис.14.3) гипоидная, размещена в картере заднего моста. Ведущая шестерня 5, изготовленная заодно целое с ведущим валом 4, вращается на двух роликовых конических подшипни­ках 1. Между роликами установлена распорная втулка 3. На коробке дифференциа­ла болтами закреплена ве­домая шестерня 6. На шлицах ведущего вала 4 установлен и закреплен гайкой фланец, к которому болтами крепится фланец шарнира карданно­го вала. Сальник 2 не допускает выход масла из картера главной передачи со стороны ведущего вала.

Рис.14.3. Главная передача автомобилей ВАЗ-2105:

1 - подшипники; 2 - сальник; 3 - распорная втулка;

4 - ведущий вал; 5 - ведущая шестерня; 6 - ведомая шестерня;

7 - картер заднего моста

Главная передача автомобиля ВАЗ-2108 размещена в одном картере с коробкой передач и состоит из пары цилиндрических шестерен 22 (см.рис.12.7) с косыми зубьями. Ведущая шестерня сделана за одно целое с ведомым валом 21 коробки передач, а ведомая шестерня прикреплена болтами к крышке коробки дифференциала 24. Для главной передачи используется та же смазка, что и для коробки передач.

Двойная главная передача состоит из двух пар конических зубчатых колес. Кон­структивно она выполняется в одном картере – центральная (см.рис.14.2,в), или каждая пара зуб­чатых колес располагается отдель­но – разнесенная (см.рис.14.2,г). Разнесенная двойная главная передача состоит из одинарной конической зубчатой передачи, устанавливаемой в заднем мосту, и цилиндрических зубчатых передач – колесных ре­дукторов.

Двойная центральная передача (см.рис.14.2,в) имеет коническую и цилиндрическую пары шестерен. Цилиндрические шестерни 5 и 6 имеют прямые или косые зубья, а конические 3 и 4 – спи­ральные. Крутящий момент передает­ся от ведущей конической шестерни 3 к ведомой 4, через цилиндрическую шестерню 6, находящуюся на одном валу с ведомой, на цилиндрическую шестерню 5. Двойная главная пере­дача по сравнению с одинарной об­ладает более высокой механической прочностью и позволяет увеличить передаточное число при достаточно большом дорожном просвете под балкой (картером) ведущего моста, что повышает проходимость автомо­биля.

Двойная главная разнесенная передача применяется на некоторых автомобилях большой грузо­подъемности и автобусах (автомобили МАЗ-5335, автобусы ЛиАЗ-677М).

Дифференциал

При повороте автомобиля его внутреннее ведущее колесо проходит меньший путь, чем наружное, поэтому, чтобы качение внутреннего колеса происходило без скольжения, оно должно вращаться медленнее, чем наружное. Для этого служит дифференциал, который распределяет крутящий момент между ведущими колесами, что позволяет правому и левому колесам при поворотах автомобиля и при его движении на криволинейных участках дороги вращаться с различной угловой скоростью. В результате при повороте исключается пробуксовывание колес, которое вызывает повышенное изнашивание шин, затрудняет управление автомобилем и увеличивает расход топлива.

Ведущие колеса для обеспечения различной частоты вращения крепят не на одном общем валу, а на двух полуосях. Полуоси связаны между собой межколесным дифференциалом, подводящим к ним крутящий момент от глав­ной передачи.

Дифференциалы классифицируют по месту расположения на межосевые (распределяющие крутящий момент между главными передачами ведущих мостов); на межколесные (распределяющие крутящий момент между ведущими колесами одной оси) и по соотношению крутящих моментов на ведомых валах – на симметричные (моменты одинаковые) и несимметричные. В дифференциалах устанавливают чаще всего конические шестерни.

Число зубьев левой и правой полуосевых шестерен у симметричного межколесного дифференциала равно, поэтому для такого планетарного механизма передаточное число при остановленном водиле равно единице. Отсюда вытекают его свойства:

1) сумма угловых скоростей левой и правой полуосевых шестерен (ведущих колес) равна удвоенной угловой скоро­сти корпуса дифференциала, т. е. w_л + w_п = 2 w_к;

2) при любых соотношениях угловых скоростей левой и правой полуосевых шестерен их крутящие моменты равны (как и моменты левого и правого ко­лес автомобиля), т. е. М_л = М_п.

При прямолинейном движении автомобиля по ровной поверхности левое и правое колеса и корпус дифференциала вращаются с одинаковой угловой скоростью (w_л = w_п = w_к). Сателлиты не совершают относительного движения.

Правое колесо автомобиля при повороте, например, налево в результате относительного вращения сателлитов должно вращаться быстрее корпуса дифференциала, а левое – медленнее (w_л < w_п). При уменьшении угловой скорости левого колеса увеличивается угловая скорость правого колеса. Чем меньше радиус поворота, тем больше разница в угловых скоростях левого и правого колес. Однако угловая скорость корпуса дифференциала, зависящая при включенной передаче в коробке передач от угловой скорости коленчатого вала двигателя, не изменяется, поэтому сумма угловых скоростей ведущих колес автомобиля будет неизменна.

Если одно из колес остановлено, дру­гое вращается в два раза быстрее корпуса дифференциала (например, w_л = 0; w_п = 2 w_к). Это наблюдается в случае буксования одного из ведущих колес при неподвижном автомобиле.

Если при движении автомобиля бы­стро остановить корпус дифференциала (w_к = 0), например стояночным транс­миссионным тормозом, то ведущие ко­леса должны также остановиться или вращаться в разном направлении (w_л = - w_п), и автомобиль может занести. Поэтому запрещается использовать стояночный трансмиссионный тормоз для остановки движущегося автомоби­ля.

При относительно малом сопротивлении (при движении автомобиля по дорогам с твердым покрытием) благоприятным является распределение крутящих моментов поровну между левым и правым колесами. В этом случае это свойство межколесного конического дифференциала обеспечивает хорошую управляемость и устойчивость автомобиля. Однако если одно из двух ведущих колес, например правое, при трогании автомобиля с места находится на скользком участке дороги, то крутящий момент на нем уменьшается до значения, ограниченного коэффициентом сцепления колеса с дорогой. Такой же крутящий момент будет на левом колесе, хотя оно и находится на поверхности с высоким коэффициентом сцепления. Автомобиль не тронется с места, если суммарного момента будет недостаточно для его движения, левое колесо будет неподвижным, а пра­вое будет буксовать. Чтобы устранить этот недостаток, дифференциал жестко соединяют с одной из полуосей корпуса. При заблокированном дифференциале крутящий момент, подводимый к колесу с лучшим сцеплением, увеличивается, и этим со­здается большая суммарная сила тяги на обоих ведущих колесах.

На некоторых автомобилях, предназначенных для движения по бездорожью и грунтовым дорогам, применяют дифференциалы с принудительной блокиров­кой или самоблокирующиеся. В этом случае большая часть крутящего момента передается на колесо, вращающееся с меньшей частотой (отстающее колесо). Если одно из колес автомобиля на скользком участке дороги начинает вращаться быстрее корпуса дифференциала (становится забегающим), передаваемый этим колесом крутящий момент уменьшается. В этом случае большая часть момента подво­дится к отстающему колесу, находяще­муся на участке дороги с лучшими сцепными свойствами, и тем самым по­вышается сила тяги.

Наиболее распространены следующие дифференциалы: межколесный конический симметричный, межосевой конический и кулачковый повышенного трения.

Конический симметричный дифференциал (рис.14.4,а) представляет собой шестеренный механизм, смон­тированный в главной передаче. Он имеет два конических зуб­чатых колеса 2 и 8, шестерни-сателлиты 1 и 7 и крестовину 4.

Ведомое колесо 5 главной пере­дачи жестко соединено с коробкой дифференциала. Коробка состоит из двух чашек, между которыми крепится крестовина. В короб­ке дифференциала на шлицах полу­осей 3 и 9, соединенных с веду­щими колесами автомобиля, установлены полуосевые зубчатые колеса 2 и 8. От веду­щей шестерни 6 главной передачи крутящий момент передается на ве­домое колесо 5 и коробку дифферен­циала, вместе с которой вращается крестовина 4 с расположенными на ней шестернями-сателлитами 1 и 7.

Рис.14.4. Конический симметричный дифференциал

Оба ведущих колеса при прямолинейном движении ав­томобиля по ровной дороге испытывают одина­ковые сопротивления качению и про­ходят одинаковые пути. Поэтому сателлиты, не поворачиваясь относительно своих осей, вращаются вместе с кресто­виной и коробкой дифференциала и сообщают зубчатым колесам 2 и 8 одинаковую частоту вращения. При этом сателлиты, соединяя обе полуоси, как бы заклинивают полуосевые зубча­тые колеса.

При движении автомобиля на повороте (см.рис.14.4,б) его внутрен­нее колесо проходит меньший путь, чем наружное, в результате чего полуось 9 и полуосевое зубчатое колесо 8, свя­занные с внутренним колесом авто­мобиля, вращаются медленнее. Вращаясь на шипах крестовины 4, шестерни-сателлиты 1 и 7 перекатываются по замедлившему вращение полуосевому зубчатому ко­лесу 8, в результате чего повы­шается частота вращения полуосево­го зубчатого колеса 2 и полуоси 3. Таким образом, ведущие колеса автомобиля за одно и то же время проходят различные пути без юза и пробуксовывания.

У автомобилей ВАЗ-2105 и «Москвич» дифференциал, как и главная передача, расположен в картере заднего моста. Дифференциал содержит коробку 18 (рис.14.5), в отверстие которой вставляет­ся ось 17 сателлитов, на которую свободно надеты два кони­ческих сателлита 11. Сателлиты находятся в постоянном зацеп­лении с шестернями 13 полуосей 8. Коробка дифференциала вместе с ведомой шестерней 12 вращается на двух конических роликовых подшипниках 21. Подшипники закрепляются двумя регулировочными гайками 9. Усилие от главной передачи передается на ко­робку дифференциала, затем через ось на сателлиты и далее через полуосевые шестерни и полуоси к ведущим колесам.

Рис.14.5. Задний мост автомобиля ВАЗ-2105: 1 - фланец полуоси; 2 - болт крепления тормозного барабана колеса; 3 - направляющий штифт; 4 - тормозной барабан; 5 - подшипник полуоси; S - сальник; 7 - кожух заднего моста; 8 - полуось; 9 - регулировочная гайка подшипника; 10 - сапун; 11 - сателлит; 12 - ведомая шестерня главной передачи; 13 - шестерня полуоси; 14 - фланец ведущего вала; 15 - картер главной передачи; 16 - ведущая шестерня; 17 - ось сателлитов; 18 - коробка дифференциала; 19 - стопорная пластина; 20 - крышка под­шипника дифференциала; 21 - подшипник; 22 - пластина крепления подшипника полуоси

На автомобиле ВАЗ-2108 конический двухсателлитный дифференциал находится в одном картере с коробкой передач (см.рис.12.7). Усилие передается правому и левому приводным ва­лам передних ведущих колес. Коробка дифференциала 24 с крышкой вращается в двух конических подшипниках 23. На коробку дифференциала напрессована пластмассовая шес­терня 27 привода спидометра 28. Два сателлита 25 расположены на оси 29. Шлицевые хвостовики корпусов внутренних шар­ниров приводов передних колес заходят в шлицы полуосевых шестерен 26.

Межосевой конический дифферен­циал устанавливают на автомоби­лях повышенной проходимости с ко­лесными формулами 6X4 и 6x6, ведущие мосты которых могут рабо­тать в различных условиях сцепле­ния колес с дорогой.

Межосевой дифференциал автомо­биля КамАЗ-5320 имеет следующие конструктивные элементы: картер 2 (рис.14.6,а) межосевого дифференциа­ла прикреплен к картеру главной передачи промежуточного моста, ко­робка 3 дифференциала состоит из двух чашек, соединяемых болтами. Хвостовик передней чашки опирается на шариковый подшипник. На шлицованной части хвостовика установлен фланец 1, связывающий дифференциал с кар­данной передачей. Дифференциальный меха­низм размещен внутри коробки 3. Дифференциал включает сателлиты 4 с крестовиной 5, коническое зубчатое колесо 14 привода заднего моста и колесо 13 привода проме­жуточного моста. Зубчатое колесо 13 при помощи шлицев жестко сое­диняется с ведущей шестерней 9 главной передачи промежуточного моста, а колесо 14 - со шлицованным концом проходного вала 10 привода заднего моста. Внутренняя зубчатая муфта 12 и муфта 11 блокировки дифференциа­ла находятся в постоянном зацеплении с наружными зубьями зубчатого колеса 13.

Рис.14.6. Межосевой дифференциал автомобилей семейства КамАЗ-5320

Механизма 8, который осуществляет блокировку, трубо­проводами связан с пневматическим краном управления, размещенным на щитке приборов в кабине авто­мобиля. При открытии крана управле­ния сжатый воздух поступает в полость между крышкой и мемб­раной 19 (см.рис.14.6,б). Мембрана, прогибаясь, преодолевая сопротивление возвратной пружины 17, перемещает вперед при помощи пружины 16 стакан 18 и ползун 15. При этом замыкаются контакты микро­выключателя 6, включающие контрольную лампу на щитке приборов.

Вилка 7 перемещается вместе с ползуном и вводит муфту 11 в зацепление с зубчатым венцом на корпу­се дифференциала. Происходит жесткое соединение колеса 13 привода среднего моста и коробки 3 дифференциала, тем самым дифференциал принудительно блокируется, и зубчатые колеса 14 и 13 привода мостов вращаются с одинаковой частотой. При разблокиров­ке дифференциала кран управления закрывается, в результате чего полость за мембраной механизма блокировки соединяется с атмосферой. Мембрана 19 и ползун 15 с вилкой 7 под давлением возвратной пружины 17 переме­щаются вправо, возвращая одно­временно муфту блокировки в исход­ное положение.

Кулачковый дифференциал повышенного трения в результате самоблокировки (рис.14.7) за счет дополнительных сил трения передает больший крутящий момент на то колесо автомобиля, которое вращается медленнее. Это позволяет уменьшить пробуксирование колеса и повышает устойчивость автомобиля против бокового заноса.

Механизм кулачкового картера состоит из двух половин, соединенных болтами вместе с ведомым зубчатым колесом 3 и опирающихся на конические роликоподшипники. Правой половиной дифференциала является его чашка 5, а левой - сепаратор 2. В сепараторе 2 распо­ложены два ряда радиальных отвер­стий (по 12 отверстий в каждом ря­ду). В отверстиях размещены сухари 6, установленные между внутренней 1 и наружной 4 звездочками, которые при помощи шлицев соединены с полуося­ми. Внешняя поверхность внутренней звездочки 1 по окружности имеет два ряда кулачков (по шесть кулачков в каждом ряду), а внутренняя поверх­ность наружной звездочки 4 имеет один ряд кулачков. Крутящий мо­мент передается сепаратору 2 от ведомого колеса 3, а от него через сухари 6 - на кулачки звездочек и затем на полуоси.

Когда сопротивление движению обоих колес одина­ково, звездочки вращаются с одинаковой частотой. Когда одно колесо испыты­вает большее сопротивление, чем другое (при движении автомобиля по скользкой дороге), сепаратор дифференциала прижимает сухари к кулачкам на­ружной и внутренней звездочек. Сила трения в результате самоблокировки диф­ференциала на отстающей звездочке направлена в сторону вращения, а на забегающей – против вращения. При этом крутящий момент на отстающей звездочке будет больше на величину момента сил трения, на забегающей – меньше на ту же величину.

Рис.14.7. Кулачковый дифференциал повышенного трения

автомобиля ГАЗ-66-11

У автомобилей с кулачковым дифференциалом при пробуксировании одного колеса полная остановка второго происходит значительно реже, чем у автомобиля с коническим симметричным дифференциалом. Это объясняется большой разницей между дорожными сопротивлениями правого и левого колес, возникающими в результате повышенного трения меж­ду сухарями и звездочками. Установка самоблокирующегося дифференциала в главной передаче переднего ведуще­го моста автомобиля ГАЗ-66-11 обеспечивает эффектив­ную эксплуатацию этих автомобилей в тяжелых дорожных условиях.

Полуоси

Полуоси передают крутящий момент Т от дифференциала к ведущим колесам (рис.14.8), а также следующие изгибающие моменты: от вертикальной реакции R_z на действие си­лы тяжести, приходящейся на колесо, от касательной реакции R_x, обусловленной тяговой и тормозной силами, и от боковой силы R_y, возникающей при заносе, движе­нии на повороте или по дороге с попереч­ным уклоном, а также под действием бо­кового ветра. На современных автомобилях полуоси, в зависимости от конструкции внешней опоры, опреде­ляющей степень их нагруженности изги­бающими моментами, бывают двух ти­пов: полуразгруженные и разгруженные.

Рис.14.8. Схемы полуосей: а - полуразгруженные; б - пол­ностью разгруженные;

1 - коле­со; 2, 6 и 7 - подшипники; 3 - кожух полуоси; 4 - полуось; 5 - ступица

Полуразгруженные по­луоси обычно применяют на грузовых автомобилях малой грузо­подъемности и на легковых автомобилях, у которых подшип­ник 2 установлен между полуосью 4 и ее кожухом 3 на расстоянии а_р от средней плоскости колеса. Реакции R_z и R_x создают на плече а_р изгибающие моменты, действующие на по­луось соответственно в вертикальной и го­ризонтальной плоскостях, а боковая реак­ция – изгибающий момент, действующий в вертикальной плоскости на плече, рав­ном радиусу r колеса.

Полуоси установлены в кожухе 7 картера заднего моста. Внутренний конец полуоси шлицами соединен с полуосевой шес­терней дифференциала, а другой - фланцем 1 с тормозным барабаном 4 и колесом. Для вентиляции картера заднего моста на кожухе полуоси устанавливается сапун 10.

Пол­ностью разгруженные полуоси применяют на автобусах и грузовых автомобилях средней и боль­шой грузоподъемности (см.рис.14.8,б). В этом случае все изгибающие момен­ты воспринимаются подшипниками б и 7, установленными между ступицей 5 колеса и кожухом 3 полуоси, а полуось передает только крутящий момент. Наиболее распространенным является крепление ступицы или диска колеса к полуоси при помощи фланца. Внутренний конец полуоси имеет шлицы, которые вставляют в полуосевое зубчатое колесо.

НЕСУЩАЯ СИСТЕМА АВТОМОБИЛЯ

В несущую систему автомобиля входят рама, подрамник, передняя и задняя подвески, ступицы колес, колеса и шины. Подрамник конструктивно совмещен с основанием кузова и служит для ус­тановки силового агрегата и передней подвески автомобиля.

Механизмы и детали несущей системы связывают колеса с ку­зовом, воспринимают силы, действующие на автомобиль, снижают динамические нагрузки, передаваемые от колес на кузов при дви­жении автомобиля по неровностям дороги, и гасят колебания кузова.

Рама

Все грузовые и лег­ковые автомобили с большим (обыч­но более 3,5 л) рабочим объемом цилиндров двигателя имеют раму. На легковых автомобилях особо ма­лого и малого классов и автобу­сах рама отсутствует, ее функции выполняет несущий кузов. Являясь несущей системой автомобиля, рама воспринимает все нагрузки, возникающие при его движении. На раме монтируют двигатель, агрегаты трансмиссии, меха­низмы органов управления, дополни­тельное и специальное оборудование, а также кабину, кузов или грузонесущую емкость.

По конструк­ции рамы (рис.15.1) могут быть лонжеронными (лестничными) и цент­ральными (хребтовыми). В автомобилестрое­нии наибольшее распространение получили лонжеронные рамы.

Рис.15.1. Автомобильные рамы: а – лонжеронная; б - центральная

Лонжеронная рама грузовых авто­мобилей (см.рис.15,а) имеет две продольные балки - лонже­роны 12 - переменного сечения и несколько поперечин 7. Лонжероны рамы могут сходиться в перед­ней части (автомобили ЗИЛ) или располагаться параллельно один другому (автомобили ГАЗ). Буксирные крюки 2 и передний буфер 1, предохраняющий автомобиль от пов­реждений, крепятся к лонжеронам спереди.

Радиатор и передние опоры (одна или две) двигателя устанавливаются на первой поперечине 7 рамы, задние его опоры - кронштейны 3 - прик­лепаны к лонжеронам. Передние рессоры крепят на кронштей­нах 14. От ударов лонжероны пре­дохраняют резиновые буфера 15. Картер рулевого механизма крепится кронштейном 13 на левом лонжероне между кронштейнами рессор.

Промежуточная опора карданной передачи крепится на второй поперечине 7 рамы сни­зу. В задней части рамы на лонжеронах расположены кронштейны 8 для крепления задних рессор и кронштейны 9, служащие опорами для концов дополнительных рессор.

Аккуму­ляторная батарея крепится на левом лонжероне рамы в специальное гнездо 11, откидной кронштейн 4 запасного колеса - на правом. Кронштейны 10 служат для крепления платформы, а кронштейн 16 - для фиксации положения пуско­вой рукоятки. Тягово-сцепное устрой­ство 6 расположено на задней поперечине, а кронштейн 5 ука­зателя поворота – на заднем конце пра­вого лонжерона.

На легковых автомобилях семей­ства «Москвич» и ГАЗ в передней части кузова к полу кузова крепится болта­ми полурама (подрамник). К ней крепится двигатель в сборе со сцеплением и коробкой передач.

Центральная рама (см.рис.15.1,б) представляет собой центральную несущую бал­ку 5 с поперечинами 3. Несущая балка 5 может иметь круглое или швеллерное сечение. В некоторых случаях рама образуется в резуль­тате соединения специальными пат­рубками 4 картера 1 раздаточной коробки и картеров 2 главных пере­дач. Поперечины 3, служащие опорами двигателя, ка­бины, кузова и других агрегатов, установлены между фланцами патрубков и картеров. Такие рамы обладают высокой проч­ностью на изгиб, но из-за слож­ности их изготовления широкого распространения в отечественном и зарубежном автомобилестроении не получили.

Передняя подвеска

Подвеска предназначена для снижения вертикаль­ных колебаний кузова, что обеспечивает плавность хода автомо­биля, и смягчения и поглощения ударов, воспри­нимаемых колесами от неровностей дороги. Упругие элементы подвески соединяют кузов с осями или колесами. В качестве такого упругого элемента могут использоваться винтовые пружины, листовые рессоры и торсионы. Подвеска может быть зависимая и независимая (рис.15.2). Классификация подвесок дана на рис.15.3.

Рис.15.2. Типы подвесок автомобилей:

а - зависимая; б - независимая

Рис.15.3. Классификация подвесок

При зави­симой подвеске перемещение одного колеса моста определяется пе­ремещением другого колеса (см.рис.15.2,а). При независимой подвес­ке такая связь отсутствует, потому что каждое колесо отдельно от другого соединяется с кузовом (см.рис.15.2,б). В этом случае при наезде колеса на неровности колебания другому колесу не передают­ся, а наклон кузова уменьшается.

Независимая подвеска передних колес обеспечивает плавность хода автомобиля и устраняет его раска­чивание, нарушающее управление. Различают шкворневую и бесшкворневую независимую под­вески. На большинстве легковых автомобилей используется ры­чажная независимая подвеска бесшкворневого типа. Такая под­веска снижает массу неподрессоренных частей, от чего уменьшает­ся сила динамических ударов на кузов.

Независимая бесшкворневая рычажная подвеска имеет следующую конструкцию: поворот­ная стойка 3 (рис.15.4), жестко соединена с поворотной цапфой 4, на ось которой надета ступица колеса. Концы поворот­ной стойки 3 шаровыми шарни­рами 2 и 5 соединены с верхним 1 и нижним 6 рычагами. Рычаги 1 и 6 шарнирно закреплены на поперечине 10 или кузове ав­томобиля. Пружина 9 размещена между нижним ры­чагом и поперечиной (кузовом), внутри которой установлен амортиза­тор 8. На нижнем рычаге за­креплен резиновый буфер 7. Колесо при наезде на препятствие приподнимается на пово­рачивающихся рычагах 1 и 6, не изменяя плоскости своего вращения. Деформирующаяся при этом пружина 8 смягчает удары. Стойка 3 вместе с по­воротной цапфой 4 и колесом при воздействии рулево­го привода поворачивается в шаровых шарнирах 2 и 5.

Рис.15.4. Устройст­во независимой бесшкворневой рычажной подвес­ки: 1 - верхний рычаг; 2 - верхний шаровой шар­нир; 3 - поворотная стойка; 4 - поворотная цап­фа с осью; 5 - нижний шаровой шарнир; 6 - ниж­ний рычаг; 7 - резиновый буфер; 8 - амортиза­тор; 9 - пружина; 10 - поперечина

В ка­честве упругого элемента у независимой бесшкворневой подвески передних колес вместо пружины может использоваться торсион - стальной упругий стержень. Торсион бывает сплошным или составным - из круглых стержней или прямоугольных пластин (автомобили ЗАЗ). Упругая связь колеса с кузовом обес­печивается скручиванием торсиона.

Стабилизатор поперечной устойчивости включается в рычажно-пружинную под­веску для уменьшения боковых наклонов автомобиля и быстро­го гашения его боковых колебаний. Он представляет собой П-образный стальной, стержень, загнутые концы которого соединены с нижними рычагами подвески, а цент­ральная часть закреплена на основании кузова. Стержень, закру­чиваясь, ограничивает боковые наклоны кузова при наезде ко­леса на препятствие, и корректирует работу пру­жин подвески, перераспределяя действующие на них усилия.

Передняя подвеска автомобиля ВАЗ-2105 бесшкворневая пружинно-рычажная с поперечным расположением рычагов и телескопическими амортизаторами, может быть полностью собрана только непосредственно на автомобиле.

Подвеска каждого колеса включает поворотную стойку 7 (рис.15.5) с поворотной цапфой и ось 4, нижний 21 и верхний 8 рычаги, верхнюю 9 и нижнюю 27 шаровую опору, винтовую пружину 22, амортизатор 24, буфер 10 и стабилизатор поперечной устойчивости 18.

Внутренними концами нижний рычаг 21 соединен шарнирно с концами оси 20, закрепленной болтами на поперечине. С помощью регулировочных прокладок 15 (шайб), установленных под болтами, выполняется регулировка углов продольного наклона оси поворота и развала колес. Верхний рычаг 8 внутрен­ними концами соединен с верхней осью 14. Наружные концы обоих рычагов соединены с поворотной стойкой 7 через шаровые шар­ниры 9 и 27, снаружи закрыты резиновыми чехлами.

Цилиндрическая витая пружина 22, опирающаяся снизу на опорную чашку 26, постав­лена между верхней опорной чашкой 13 и нижним рычагом. Амортизатор установлен следующим об­разом: нижним ушком его корпус соединен с кронштейном 25, а верхний конец штока амортизатора закреплен на двух резино­вых подушках 12 при помощи гайки в опорном стакане 11.

Буфер 10, закрепленный на кузове над верхним рычагом, ограничивает ход колеса вверх и смягчает предельное сжатие пружины подвески. Ход колеса вниз ограничивают буферные втулки на штоке передних амортизаторов. Стабилизатор поперечной устойчивости 18 для уменьшения бокового крена и снижения поперечных колебаний кузова. Стабилизатор своей средней частью установлен в кронштейнах 16 на резиновых втул­ках, а загнутые концы его закреплены на нижних рычагах че­рез резиновые подушки обоймами 23.

Рис.15.5. Передняя подвеска автомобиля ВАЗ-2105: 1 – подшипники ступицы колес; 2 – колпак; 3 – регулировочная гайка; 4 – ось поворотной цапфы; 5 – ступица; 6 – тормозной диск; 7 – поворотная стойка; 8 – верхний рычаг; 9 – верхняя шаровая опо­ра; 10 – буфер хода сжатия; 11 – опорный стакан; 12 – резиновые подушки; 13 – верхняя опорная чашка пружины; 14 – ось верхнего рычага; 15 – регулировочная шайба; 16 – кронштейн крепления штанги стабилизатора поперечной устойчивости; 17 – резиновая втулка; 18 – штанга стабилизатора; 19 – лонжерон кузова; 20 – ось нижнего рычага; 21 – нижний рычаг; 22 – пружина подвески; 23 – обойма; 24 – амортизатор; 25 – кронштейн крепления амортизатора; 2S – нижняя опорная чашка пру