Оптимальное проектирование композитного карданного вала с переменными углами намотки

Актуальность работы. Обычно автомобильные приводные валы изготавливают из металлов, они имеют диаметр и толщину такого размера, которые позволяют им передавать полезную нагрузку. Однако такие традиционные валы не только достаточно тяжелые, но кроме того, имеют высокую продольную жесткость. Избыточная масса таких валов увеличивает стоимость производства и эксплуатации транспортного средства, в то время как высокая жесткость этих валов приводит к тому, что боковые вибрации, возникающие в двигателе и трансмиссии, легко передаются в дифференциал при работе трансмиссии на высокой скорости, в результате чего происходит преждевременное разрушение подшипников дифференциала. Проблема шума особенно распространена в автомобилях небольшого размера с двигателями меньшего размера, которые сконструированы таким образом, чтобы обеспечить большее число оборотов коленчатого вала в минуту, чем в автомобилях с двигателями большего размера. В связи с нарастающей тенденцией к созданию более компактных автомобилей и энергосбережению в настоящее время для изготовления карданных валов стали использовать композиционные материалы. Трансмиссионные валы передают большие крутящие моменты, поэтому важно, чтобы они имели минимальную инерционность, т. е.

---

Если вас беспокоит вопрос, где можно заказать реферат по культурологии, оставляйте заявку у нас. Мы в кратчайшие сроки подготовим реферат по вашей теме.

---

чтобы при знакопеременных нагрузках не было резких ударов и скачков. В то же время они должны обладать достаточной прочностью для того, чтобы передавать крутящий момент. При изготовлении трансмиссионных валов из углепластика, как правило, используют метод намотки. Различные фирмы уже изготавливают такие трансмиссионные валы из ПКМ, которые, в отличие от конструкций из традиционных материалов, обладают некоторыми преимуществами: меньшей массой и более высокой коррозионной стойкостью, что важно при применении в автотранспорте, где особенно сильно воздействуют антиобледенительные реагенты, масла, бензин и другие химически агрессивные вещества. Карданные валы из ПКМ все чаще используют в автомобильной, авиационной промышленности и судостроении, как правило в самых специализированных областях, из-за их уникального сочетания свойств – лучшей надежности конструкций, достижения более высокого крутящего момента и более высоких оборотов, повышенной безопасности, небольшой массы, уменьшенными шумом и вибрацией. В зависимости от конструкции углепластикового вала он может обладать демпфирующими свойствами, за счет которых будет поглощать ударные нагрузки. Это выгодно для обеспечения долговечности деталей трансмиссии и для снижения резких скачков крутящего момента на ведущих колесах во время переключения передач. Применение композитного карданного вала повышает эффективность трансмиссии за счет снижения инерционных сил. Цель работы – обосновать оптимальное проектирование композитного карданного вала с переменными углами намотки. Задачи: - рассмотреть карданный вал; - описать проектирование композитного карданного вала с переменными углами намотки. Объект исследования – композитный карданный вал. Предмет исследования – композитный карданный вал с переменными углами намотки. Методы исследования – анализ, обобщение полученной информации. Структура работы состоит из введения, двух глав, заключения, списка литературы.

В результате проделанной работы решены следующие задачи: рассмотрен карданный вал; описано проектирование композитного карданного вала с переменными углами намотки. Карданный вал наземных транспортных средств содержит два шарнира с крестовинами и подшипниками, две фланец-вилки и подвижное шлицевое соединение, выполненное в виде шлицевой втулки и шлицевого вала, с уплотнением в виде телескопической защиты, причем фланец-вилки выполнены со сквозным центральным отверстием, крестовины шарниров выполнены с двумя угловыми масленками, расположенными под углом 180° одна относительно другой, а подвижное шлицевое соединение выполнено с предохранительным клапаном, установленным на шлицевой втулке. Применение крестовин шарниров с двумя угловыми масленками, расположенными под углом 180° одна относительно другой, позволяет производить обслуживание шарниров в любом положении транспортного средства, т.е. нет необходимости в провороте карданного вала с целью попадания масленки в доступную зону для заправки смазкой подшипников шарниров. В приводах пассажирских вагонов это имеет очень важное значение, так как обслуживание шарниров можно производить без демонтажа карданного вала с привода. Подвижное шлицевое соединение выполнено с предохранительным клапаном, что позволяет не только снизить усилие осевого перемещения за счет выравнивания давления в герметичной полости соединения, но и повысить долговечность уплотнительных элементов шлицевого соединения карданного вала. Кроме того, это позволит повысить долговечность подшипниковых узлов присоединяемых агрегатов за счет снижения осевой составляющей в нагрузках на подшипники от воздействия карданного вала. Все приводные валы приводятся во вращение при приложении к ним крутящего момента. Сопротивление этому повороту определяется моментом инерции, который в свою очередь зависит от плотности материала. Карданные композитные приводные валы имеют момент инерции несколько ниже, чем у алюминия, и приблизительно вдвое меньше, чем у стали. Преимущество более низкого момента инерции заключается в меньшем ударе трансмиссии в момент знакопеременной нагрузки и уменьшении нагрузки на другие компоненты трансмиссии, а также увеличении тяги. Постоянное вращение при приложении крутящего момента в конечном итоге приводит к тому, что все металлические валы подвергаются пластической деформации. Со временем концы валов на несколько градусов постоянно смещаются и вибрация начинает изнашивать компоненты. В приводных валах из ПКМ практически полностью отсутствует пластическая деформация, вследствие чего приводные валы из углеродного волокна не могут выйти из строя, будучи постоянно вращающимися. Когда крутящий момент от двигателя передается на трансмиссию, все приводные валы начинают вращаться. При определенной «критической скорости», присущей каждому типу карданного вала, происходит изгиб вала, что создает боковое биение и вибрацию. Эта вибрация является основной причиной выхода из строя трансмиссии от коробки передач до ведущего моста. «Критическая скорость» валов из углеродного волокна намного больше, чем у валов из стали или алюминия того же размера. Исключительное гармоническое демпфирование в сочетании с высокой боковой жесткостью и низкой плотностью практически исключают проблемы вибрации. Несмотря на то, что показатели эксплуатационных свойств автомобиля определены только для одного режима работы двигателя автомобиля (работа с полностью открытой дроссельной заслонкой), они имеют большое практическое значение. Некоторые показатели используются для оценки технического уровня вновь проектируемого автомобиля (например, время и путь разгона автомобиля до максимальной скорости, топливно-экономическая характеристика). 

1. Адаскин, А.М. Материаловедение и технология металлических, неметаллических и композиционных материалов: Учебник / А.М. Адаскин, А.Н. Красновский. - М.: Форум, 2018. - 592 c. 2. Адаскин, А.М. Материаловедение (металлообработка): учебное пособие / А.М. Адаскин. - М.: Academia, 2018. - 384 c. 3. Адаскин, А.М. Материаловедение в машиностроении: Учебник для бакалавров / А.М. Адаскин, В.Н. Климов, А.К. Онегина, Ю.Е Седов. - Люберцы: Юрайт, 2016. - 535 c. 4. Батиенков, В.Т. Материаловедение: Учебник / В.Т. Батиенков, Г.Г. Сеферов, Г.Г. Сеферов и др. - М.: Инфра-М, 2018. - 415 c. 5. Вологжанина, С.А. Материаловедение: Учебник / С.А. Вологжанина. - М.: Academia, 2018. - 40 c. 6. Габриэлян, Г.Г. Материаловедение. / Г.Г. Габриэлян. - М.: КноРус, 2016. - 240 c. 7. Гадалов, В.Н. Материаловедение: Учебник / В.Н. Гадалов, Д.Н. Романенко, С.В. Сафонов. - М.: Инфра-М, 2017. - 336 c. 8. Галимов, Э.Р. Материаловедение для транспортного машиностроения: Учебное пособие / Э.Р. Галимов. - СПб.: Лань, 2016. - 448 c. 9. Земсков, Ю.П. Материаловедение: Учебное пособие / Ю.П. Земсков. - СПб.: Лань, 2019. - 188 c. 10. Моряков, О.С. Материаловедение: Учебник / О.С. Моряков. - М.: Academia, 2019. - 200 c. 11. Пожидаева, С.П. Материаловедение: Учебник / С.П. Пожидаева. - М.: Academia, 2018. - 448 c.