Расчет коробки перемен передач

Для трех вальной шестеренчатой коробки передач определяют число зубьев всех шестерен, кроме шестерен привода промежуточного вала и первой передачи.

У двух вальной коробки – расстояние между валами. Затем устанавливают примерные габаритные размеры коробки и вычерчивают её кинематическую схему, приведенную на рисунке 1.

Рисунок 1 - Кинематическая схема трех вальной четырехступенчатой коробки перемен передач.

Число зубьев определяют, исходя из того, что передаточные числа всех передач должны соответствовать значениям передаточных чисел, найденных в тяговом расчёте автомобиля (допустимое отклонение 5-8 %), передаточное число пары шестерен привода промежуточного вала , число зубьев шестерен первичного вала Z = 17 -23.

Для обеспечения параллельности валов, необходимо выполнение следующего условия: суммы чисел зубьев каждой пары шестерен должны быть равны (при условии, что у всех шестерен одинаковые модули и углы наклона зубьев), т. е.

Нормальный модуль зубьев каждой шестерни определяют по выражению:

, (1.1)

где - расчетный крутящий момент на валу рассматриваемой шестерни. Он определяется по максимальному крутящему моменту двигателя с учётом принятого коэффициента запаса сцепления и передаточного числа от двигателя, до рассматриваемого вала;

- угол наклона зубьев шестерён;

Для легковых автомобилей ,

Для грузовых автомобилей ;

- число зубьев рассматриваемой шестерни;

- коэффициент формы зуба;

Для косозубых шестерен определяют по приведённому числу зубьев

(1.2)

Значение Y выбирают из таблицы 1. 1

 

Таблица 1.1 – Коэффициент формы зуба

Z
Y	0,101	0,102	0,104	0,105	0,106	0.108	0,110	0,112	0,114
Z
Y	0,117	0,120	0,123	0,128	0,131	0.143	0,145	0,146	0,150

 

- ширина шестерни у основания зуба;

Для легковых автомобилей , мм, для грузовых автомобилей , мм;

- допускаемое напряжение изгиба у основания зуба с учетом степени нагруженности зуба, его значения принимают, ориентируясь на данные таблицы 1.2.

Таблица 1.2 – Допускаемые напряжения изгиба у основания зуба

Шестерни	Легковые и грузовые автомобили грузоподъёмностью до 5000 кг	Грузовые автомобили грузоподъёмностью свыше 5000 кг
Первой передачи и заднего хода	, МПа	, МПа
750 - 850	500 - 650
Привода промежуточного и остальных передач	350 - 450	175 - 275

Полученное значение модуля округляют до ближайшего значения по ГОСТ. Основные модели взаимозаменяемости. Колёса зубчатые. Модули.

Прочность шестерен проверяют по контактным напряжениям

, (1.3)

где - угол наклона зубьев;

- окружное усилие, найденное в зависимости от значения крутящего момента, передаваемого валом шестерни, Н;

-модуль продольной упругости материала, ГПа;

Для стали ;

- длина линии зацепления, мм;

- угол зацепления (принимают );

- радиусы начальных окружностей соответствующих шестерен, мм.

Длина линии зацепления, мм

-, (1.4)

Значения должны находиться в пределах 1500-3000 МПа–у прямозубых шестерен и 1000-2500 МПа – у косозубых шестерен.

По полученным значениям модуля зубьев определяют размеры шестерен привода промежуточного вала, а затем – ориентировочные габаритные размеры коробки передач по высоте и длине (принимая одинаковую ширину всех шестерён, ориентировочные размеры включающих устройств, необходимые зазоры и толщину стенок картера).

Расчёт карданной передачи

При разработке карданной передачи с асинхронными шарнирами необходимо предусмотреть выполнение условий, обеспечивающих синхронное вращение валов, и вычертить её кинематическую схему, приведенную на рисунке 2.

Рисунок 2 - Схемы карданных передач автомобилей:

а) с промежуточным валом,

б) без промежуточного вала.

 

 

В карданной передаче определяют внутренний и наружный диаметры валов. Для этого задаются коэффициентом запаса по критической частоте вращения, принимая его в пределах , и определяют критическую частоту вращения вала по выражению:

(2.1)

где - максимально возможная при движении автомобиля частота вращения карданного вала.

Максимально возможная частота вращения карданного вала

(2.2)

где - максимальная частота вращения коленчатого вала двигателя;

- передаточное число последней (высшей) передачи коробки передач.

Найденное значение , подставляют в следующее выражение:

(2.3)

где D и d – соответственно наружный и внутренний диаметр карданного вала, мм;

- длина карданного вала (расстояние между центрами шарниров), мм.

Задавшись внутренним диаметром карданного вала по ГОСТ 5005-32.Трубы стальные электросварные холоднодеформированные для карданных валов. Технические условия и, определив по компоновочной схеме автомобиля длину вала (при двух вальной карданной передаче - длину большего вала), из выражения (2.3) определяют D.

Полученное значение D округляют до ближайшего значения и сравнивают со значением

,

где - толщина стенки вала.

Если найденное значение D не соответствует сумме ни при одном из значений , указанных для принятой величины d, задаются другим значением внутреннего диаметра и расчёт повторяют.

Прочность вала на кручении проверяют по выражению:

, (2.4)

где . – расчётный крутящий момент,Нм;