Полуоси рассчитывают на статическую прочность и сопротивление усталости.
Разгруженные оси (полуоси), воспринимают только крутящий момент, При расчете на прочность полуоси определяют напряжения кручения и угол закручивания :
Рис.7.20
Для расчета принимают , т.е. полагают, что сила равна максимальному значению – силе сцепления колеса с дорогой. Максимальное напряжение при кручении по условию прочности не должно превышать допустимое значение
Расчет на жесткость: По условию жесткости угол закручивания не должен превышать допустимое значение
В приведенных формулах — момент сопротивления кручению сечения полуоси; — полярный момент инерции сечения; G — модуль упругости материала при кручении; длина оси.
Ориентировочно можно принимать = 500…700 МПа; = 0,083...0,262 рад на 1 м длины полуоси.
При расчете на прочность полуразгруженных и разруженных на ¾полуосей рассматривают три характерных режима нагрузок.
1. Интенсивное торможение или разгон:
а) продольная сила Rx имеет предельное значение
б) вертикальная сила , где
в) поперечная сила Ryотсутствует.
2. Боковое скольжение (занос) на повороте:
а) вертикальная сила Rzимеет значение, соответствующее повороту автомобиля или заносу ведущего моста, при которых к центру тяжести массы, относящейся к ведущему мосту, приложена сила (см. рис. 7.20, г), где — вес, приходящийся на ведущий мост автомобиля (сцепной вес), - максимальный коэффициент бокового сцепления.
Силы рассчитывают в отдельности для наружного и внутреннего колес из условий равновесия ведущего моста (рис.7.20, г) относительно точек контакта левого и правого колес с дорогой:
;
,
где принимают
б) поперечная сила Ryимеет предельное значение:
и
в) продольная сила Rx отсутствует.
3. Переезд через препятствие:
а) вертикальная сила Rz имеет значение Rzд, соответствующее случаю удара колеса о дорожное препятствие:
,
где - статическая вертикальная сила, kД — коэффициент динамичности (1,75 — для легковых автомобилей; 2,0 — для грузовых автомобилей и 2,5 — для автомобилей высокой проходимости) ;
б) продольная сила Rx отсутствует;
в) поперечная сила Ry отсутствует.
На первом режиме рассчитывают эквивалентное напряжение изгиба и кручения
.
Изгибающие моменты в опасном сечении под подшипником:
1)от силы -
2) от силы Rx -
Крутящий момент
3)
Напряжение изгиба в опасном сечении
Касательное напряжение .
На втором режиме рассчитывают напряжение изгиба для полуосей наружного и внутреннего колес. Изгибающие моменты в опасных сечениях наружной и внутренней полуосей в вертикальной плоскости:
; ;
и напряжения изгиба
,
Напряжение изгиба для третьего режима
.
Выполненные конструкции полуразгруженных полуосей имеют напряжения в пределах = 600...750 МПа.
Валы ведущих колес (или полуоси) изготовляют из сталей 35ХГСА (МАЗ), 45РП (КамАЗ, ЗИЛ), 40Г, 35ХГС (ГАЗ), 40 (АЗЛК). Твердость шлицев 46...54 НRСэ.