Розрахунок коробки передач.

 

Розрахунок виконується на результатах максимального крутного моменту двигуна, кількості передач і їх передаточних чисел, а також враховуючи цільове призначення і умови експлуатації автомобіля. Необхідно вибрати тип коробки передач і, після визначення відстані між осями валів, осьовий розмір коробки передач, накреслити її кінематичну схему.

Для тривальних коробок передач вантажних автомобілів орієнтовне значення міжосьової відстані може бути визначене за величиною крутного моменту на веденому валу:

; (6.8)

де k=8,9…9,3 – для легкових автомобілів;

k= 8,6…9,6 - для вантажних автомобілів і автобусів;

Mвих=Me max· 1 , Н · м – крутний момент на веденому валу.

Осьовий розмір по картеру визначається шириною в вінців зубчастих коліс, шириною В підшипників і осьовими розмірами Н зубчастих муфт синхронізаторів:

L=m· в · n · В + с · Н (6.9)

де m, n, c – відповідно кількість зубчастих коліс, підшипників і зубчастих муфт синхронізаторів на вторинному і первинному валах коробки;

в; В; Н;

Кількість зубців шестерень коробки передач визначають за умови відповідності передаточних чисел на кожній з передач передаточним числам, знайденим при тяговому розрахунку автомобіля. При цьому для забезпечення паралельності валів суми чисел зубців кожної пари шестерень (при однакових модулях і кутах нахилу зубців) повинні бути однаковими, тобто

.

Якщо на автомобілі, що проектується, буде встановлена тривальна коробка передач, то при визначенні кількості зубців шестерень слід враховувати, що на всіх передачах, крім прямої, крутний момент передається через дві пари шестерень – пару шестерень постійного зчеплення і пару шестерень відповідної передачі. Передаточне число і-тої передачі в цьому випадку визначається із виразу:

Uk =;

де і числа зубців шестерень приводу проміжного вала (- на первинному, - на проміжному валу);

і - числа зубців шестерень ї-тої передачі

(- на вторинному валу, - на проміжному валу).

Передаточне число шестерень постійного зачеплення тривальної коробки передач підбирають в межах

un=при цьому . Тоді .

Після прийняття і обчислення , враховуючи знайдену в тяговому розрахунку величину uk1, із системи рівнянь:

обчислюють значення та . Таким чином знаходять числа зубців шестерень на кожній з передач.

При використанні на автомобілі , що проектується, двовальної коробки передач, число зубців ведучої шестерні першої передачі приймають в межах =17…23, тоді число зубців веденої шестерні дорівнює . При однакових модулях і кутах нахилу зубців шестерень на всіх передачах кількість зубців шестерень кожної передачі визначають із системи рівнянь:

де і - відповідно кількість зубців першої передачі на ведучому і веденому валах;

і кількість зубців шестерень і-тої передачі відповідно на ведучому та веденому валах.

Визначені кількості зубців шестерень коробки передач округлюють до цілих чисел, визначають дійсні передаточні числа і порівнюють їх значення з передаточними числами, отриманими у тяговому розрахунку (різниця між ними не повинна перевищувати 0,05 u).

Нормальний модуль зубців шестерень коробки передач визначається із виразу:

m=103; мм (6.10)

де Мрозр - розрахунковий крутний момент на валу шестерні, визначений із виразу Мрозр = Мe max

М e max – максимальний крутний момент двигуна;

- коефіцієнт запасу зчеплення; un – передаточне число від зчеплення до вала, що розглядається;

- кут нахилу зубців в шестерні;

z - кількість зубців шестерні, що розглядається;

у - коефіцієнт форми зуба;

в – ширина шестерні біля основи зуба;

k- допустимі напруги згину біля основи зуба з урахуванням ступеня його навантаження.

Кут нахилу лінії зуба косозубих шестерень коробок передач має такі значення, : тривальна легкового автомобіля - = 22…340 ; двовальна легкового автомобіля - = 20…250 ; вантажного автомобіля, автобуса . Коефіцієнт форми зуба yвибирають із таблиці 6.2 (для косозубих шестерень yвизначають, виходячи із приведеної кількості зубців ).

 

Таблиця 6.2

 

Коефіцієнт форми зуба

Zпр
y О,101 0,102 0,104 0,105 0,106 0,108 0,110 0,112 0,114 0,117 0,120 0,123

 

 

Ζпр
0,128 0,131 0,136 0,142 0,145 0,150

 

 

Ширина шестерні коробки передач біля основи зуба в легкових автомобілів - в = 20…40мм. Допустимі напруги згину біля основи зуба kвизначають із таблиці 6.3

 

Таблиця 6.3

Допустимі напруги згину

Шестерня k, МПа
Легкові та вантажні автомобілі вантажопідйомністю до 50 кН Вантажні автомобілі вантажопідйомністю понад 50 кН
Першої передачі та заднього ходу 750…850 500…650
Приводу проміжного вала та решти передач 350…450 175...275

 

Винайдені значення модуля зубців округлюють до найближчого за ОСТом 37.001.223-80 (ст РЕВ 310-76) табл. 6.4

 

Таблиця 6.4

Рекомендовані значення модулів зубців шестерень коробок

Ряд Модуль зубців, мм
2,0 2,5 3,0 4,0 5,0
2,25 2,75 3,5 4,5 5,5

 

Перевірку зубців на міцність за контактними напругами здійснюють по залежності:

(6.11)

де - кут нахилу зубців;

Р – колове зусилля, знайдене, виходячи із значень крутного моменту, що передається валом шестерні Н;

Е – модуль повздовжньої пружності матеріалу, з якого виготовлена шестерня (для сталі Е= 210 ГПа);

- кут зачеплення шестерень (=200);

rоі – радіус первісного обводу шестерень;

во = (r01+r02)·sin- довжина лінії зачеплення.

Знайдене значення повинно знаходитися в межах:

1500…3000 МПа – для прямозубих шестерень

1000…2500 МПа – для косозубих шестерень.

Якщо значення знаходиться поза межами контактних напруг, що допускаються, розрахунки необхідно повторити, скоригувавши вихідні дані ().

За обчисленими значеннями модуля зубців необхідно знайти розміри шестерень постійного зачеплення (приводу проміжного вала), відстань між осями валів і орієнтовні габаритні розміри коробки передач, користуючись формулами (6,8 і 6,9).