Устройство и типы полуосей ведущего моста автомобиля

Общие принципы передачи крутящего момента. Передача крутящего момента от дифференциала к ведущим колесам осуществляется с помощью различных механизмов, выбор которых зависит от типа подвески. Для привода ведущих неуправляемых колес традиционно применяются цельные валы полуосей. В случае управляемых колес или при необходимости компенсации значительных перемещений используются карданные передачи. Конструкция привода должна гарантировать отсутствие пульсаций момента и частоты вращения на всех режимах работы и во всем диапазоне хода подвески. Это ключевое условие для обеспечения надежности и устойчивости автомобиля.

Классификация полуосей в неразрезных мостах. В конструкции ведущего моста с жесткой балкой, известного как неразрезной мост, применяются полуоси, классифицируемые по степени разгрузки от изгибающих нагрузок. Как показано на рис. 123, расчетная схема разделяет их на три основных типа: полуразгруженные, разгруженные на три четверти и полностью разгруженные. Критерием классификации служит характер воздействия сил и моментов, возникающих от контакта колеса с дорогой. Каждый тип обладает уникальными особенностями конструкции и областью применения в автомобилестроении.

Рис. 123. Расчетная схема действующих их полуоси неразрезных мостов: а —в — полуоси соответственно полуразгруженная, разгруженная на три четверти и разгруженная полностью

Конструкция и применение полуразгруженной полуоси. Полуразгруженная полуось характеризуется наличием внешней опоры, установленной непосредственно внутри балки ведущего моста. Данная конструкция предполагает, что полуось воспринимает все усилия и моменты, действующие со стороны колеса. Благодаря своей относительной простоте, такие полуоси широко распространены на легковых автомобилях. Обычно ступица колеса как отдельный элемент отсутствует, а ее функцию выполняет фланец полуоси, к которому крепятся диск колеса и тормозной барабан. Для опоры наружного конца полуоси применяются шариковые или роликовые конические подшипники, способные передавать как радиальные, так и осевые усилия.

Особенности полуоси, разгруженной на три четверти. Полуось, разгруженная на три четверти, имеет внешнюю опору, расположенную между ступицей колеса и балкой моста. В этой схеме изгибающие моменты от вертикальной реакции дороги, тягового и бокового усилия распределяются между самой полуосью и балкой моста через подшипник. Однако боковая сила создает значительный опрокидывающий момент, который приводит к перекосу подшипника и резко сокращает его ресурс. Именно из-за этого существенного недостатка, а также сложного распределения нагрузок, полуоси данного типа имеют ограниченное применение в современном автомобилестроении.

Преимущества полностью разгруженной полуоси. Полностью разгруженная полуось является наиболее совершенной с точки зрения разгрузки от изгибающих моментов. Ее ключевая особенность – внешняя опора ступицы колеса, смонтированная на двух разнесенных роликовых или радиально-упорных шариковых подшипниках. Теоретически такая полуось нагружается исключительно крутящим моментом, который передается от дифференциала к колесам. На практике из-за деформации балки моста и технологических погрешностей могут возникать незначительные напряжения изгиба. Тем не менее, эта конструкция обеспечивает максимальный срок службы и надежность, что обуславливает ее широкое использование.

Привод к управляемым колесам и шарниры равных угловых скоростей. Для привода ведущих управляемых колес требуется применение специальных шарниров. На рис. 127 представлена конструкция привода для легкового автомобиля, где используется полуразгруженная полуось в комбинации с кулачковым шарниром. Более современным и эффективным решением являются шарниры равных угловых скоростей (ШРУС). Эти шарниры, устанавливаемые на полуоси разгруженного типа, обеспечивают синхронную передачу вращения при значительных углах поворота, что является необходимым условием для полноценного управления колесами. Такая компоновка широко применяется в переднеприводных и полноприводных автомобилях.

Рис. 127. Привод к ведущим и управляемым колесам легкового автомобиля: 1 — ступица колеса 2 — подшипник; 3 — полуось; 4 — пружина; 5 — шарнир равных угловых скоростей

Современные тенденции в конструкциях привода. Эволюция автомобильных трансмиссий продолжается, и сегодня все большее распространение получают приводы на основе неразрезного моста с полностью разгруженными полуосями, оснащенными шарнирами равных угловых скоростей. Эта комбинация позволяет оптимально сочетать прочность, надежность и возможность эффективного управления колесами. Использование ШРУС минимизирует вибрации и обеспечивает равномерное вращение, что напрямую влияет на комфорт и управляемость транспортного средства. Таким образом, выбор типа полуоси и шарнира является комплексной инженерной задачей, определяемой назначением автомобиля и его ходовыми качествами.

Сведения об авторах и источниках:

Авторы: П. П. Лукин; Г. А. Гаспарян; В. Ф. Родионов; К. Ю. Чириков.

Источник: Конструирование и расчет автомобиля. Необычные двигатели.

Данные публикации будут полезны студентам автомобилестроительных и транспортных специальностей, начинающим инженерам-конструкторам и технологам автопрома, а также всем, кто интересуется глубоким пониманием процессов проектирования и компоновки современных автомобилей.