Определение основных параметров главной передачи

  Основными параметрами конической главной передачи являются конусное расстояние L_ω  и модуль зубчатого зацепления. Конусное расстояние рассчитывается из условия обеспечения контактной прочности поверхности зуба.

  Конусное расстояние может быть определено из формулы:

L_ω = (1+u)^0,5  ,                                                                     (5.2)

где u – передаточное число зубчатой пары;

Z_M =  -  коэффициент материала;

µ - коэффициент Пуассона, для стальных колес µ=0,3;

E =  -  приведенный модуль упругости пары; E₁ и E₂ – модули упругости зубчатых колес;

Z  =  -  коэффициент контактной линии;

k  = 0,9…1,0 – коэффициент изменения суммарной длины контактной линии;

 = 1,6 – коэффициент торцового перекрытия;

Z_H =  – коэффициент, учитывающий форму рабочих поверхностей;

 – угол наклона зубьев в среднем сечении;

α_ω – угол зацепления в торцовом сечении;

k_H –  коэффициент нагрузки; k_H = k_Hα k_Hb k_HV – здесь коэффициенты, учитывающие соответственно распределение нагрузки между зубьями, неравномерность распределения нагрузки по длине контактной линии, динамическую нагрузку, возникающую в зацеплении; порядок нахождения этих коэффициентов определен ГОСТ 21354-85;

ψ_Lω -  коэффициент ширины зубчатого венца для автомобильных передач составляет 0,25…0,33;

[ ] – допускаемое контактное напряжение; [ ]= ;

σ_HO = 23H_HRC –  предел контактной выносливости;

HRC = 55…63 – твердость поверхности зуба;

S_M = 1,2 – коэффициент безопасности для колес с поверхностным упрочнением;

M_р – расчетная нагрузка, определяемая по формуле:

M_р = ,                                                                                               (5.3)

p= 0,6 – показатель степени кривой контактной выносливости для стальных колес;

M₁, M₂ – расчетные моменты на ведущем валу главной передачи, определяемые по одной из формул (1.3) или (1.4);

N₁, N₂ – число циклов при работе автомобиля на каждой передаче, определяемые из формулы:

    N_i = 60T_sn_pk_пн,                                                                                                               (5.4)

где T_s – время работы на соответствующей передаче;

  n_р – расчетная частота вращения, n_р = 0,5n_emax;

   k_пн – коэффициент, определяемый графическим путем из рис. 5.10;

   N₀ – общее число циклов.

  Модуль конической передачи определяется из условия обеспечения изгибной усталости или статической прочности по формуле:

m_t =  ,                                                                                                       (5.5)

где Mр – расчетный момент, определяемый по формуле (5.3) с показателем степени кривой изгибной выносливости p = 9; при определении M_р число циклов работы на каждой передаче определяется по формуле (5.4) с заменой коэффициента k_пн на k_пF, который в свою очередь, определяется с помощью графика (рис. 5.10);

Рис. 5.10. Зависимость коэффициента пробега от отношения расчетного тягового усилия к среднему

   β₁ –  угол наклона спирали зуба в среднем сечении;

    k_F – коэффициент нагрузки, учитывающий распределение нагрузки между зубьями k_Fα, неравномерность нагрузки по длине контактной лини k_Fβ, динамическую нагрузку k_Fγ  и определяемый по ГОСМТ 21354-85;

   Y_F –  коэффициент формы зуба, устанавливаемый по эквивалентному числу зубьев:

Z_пр = ,

где  Z₁ – число зубьев ведущей шестерни; минимальное число зубьев этой шестерни принимают для легковых автомобилей Z_ш≥9, для грузовых автомобилей  Z_ш≥5;

   δ – половина угла начального конуса шестерни;

  β_ω – угол наклона спирали зуба в среднем сечении;

   Y_β – коэффициент, учитывающий изменение плеча действия нагрузки по линии контакта конической шестерни;

   0,85 – коэффициент, характеризующий пониженную нагрузочную способность конической пары по сравнению по сравнению с цилиндрической при расчетах на изгибную прочность;

  [σ_F] – допускаемое напряжение; [σ_F] = ;

   σ₀ = 820…920МПа – предел выносливости по изгибу сталей. Применяемых в главных передачах автомобилей;

   S_F – коэффициент безопасности, обычно принимаемый равным 1,55;

    ψ_d – коэффициент ширины зубчатого венца, принимается равным 0,15…0,35.

   В качестве материала для зубчатых колес конических главных передач применяют низкоуглеродистые легированные стали марок 18ХГТ, 20ХН3А, 20Х2Н4А,20ХНМА, 12ХН3А, 15ХН3А.