Министерство образования и науки РФ

Псковский государственный университет

О. В. Ворожцов

РАСЧЁТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ СИЛОВОГО

МЕХАНИЧЕСКОГО ПРИВОДА

Учебно – методическое пособие

Псков

2013 г.

Оглавление

Введение ……………………………………………………………………… 1. Определение ряда передаточных чисел коробки передач ………………… 1.1. Общие сведения ………………………………………………………...... 1.2. Определение диапазона передаточных чисел КПП …………………… 1.3. Определение передаточных чисел коробки передач ………………….. 1.4. Составление кинематической схемы коробки передач ……………….. 2. Определение наиболее нагруженного зубчатого зацепления …….............. 3. Определение ориентировочных параметров зубчатых передач КП ……... 3.1. Краткие сведения из геометрии эвольвентного зацепления ………….. 3.2. Предварительное определение параметров зубчатой передачи ……… 3.2.1. Предварительное определение межосевого расстояния ………….. 3.2.2. Предварительное определение модуля зубчатой передачи ……… 3.2.3. Предварительное определение ширины зубчатого венца и диаметра шестерни …………………………………………………………….. 3.2.4. Предварительное определение угла наклона зуба ………………... 3.2.5. Предварительное определение начального диаметра и числа зубьев шестерни ………………………………………………………. 4. Расчёт допускаемых напряжений …………………………………………... 4.1. Расчёт допускаемых контактных напряжений ……………………........ 4.1.1. Расчёт коэффициента долговечности ………………………….......... 4.2. Расчёт допускаемых напряжений при изгибе ………………………...... 5. Определение межосевого расстояния ……………………………................ 5.1. Определение коэффициента контактной нагрузки ……………………. 5.1.1. Определение динамического коэффициента ……………………… 5.1.2. Определение коэффициента неравномерности нагрузки ………… 5.1.3. Определение коэффициента распределения нагрузки между зубьями ………………………………………………………………………… 5.2. Проверочный расчёт зубчатого зацепления по пиковым контактным напряжениям …………………………………………………….. 6. Определение модуля зубчатой передачи ………………………………….. 6.1. Определение коэффициента нагрузки ………………………………… 6.2. Определение коэффициента формы зуба ……………………………... 6.3. Определение коэффициентов Yε и Yβ ………………………………….. 6.4. Проверочный расчёт зубчатого зацепления по пиковым напряжениям изгиба …………………………………………………………... 7. Определение геометрических параметров передачи ……………………... 7.1. Расчёт параметров зацепления ……………………………………….... 7.2. Проверочный расчёт параметров передачи …………………………… 8. Расчёт геометрических параметров зубчатых передач …………………... 8.1. Расчёт геометрических параметров трёхвальной КП ………………... 8.2. Расчёт геометрических параметров двухвальной КП ………………... Приложение …………………………………………………………………….

4 5 5 6 7 8 12 16 16 18 19 19 20 20 21 22 22 22 24 26 27 27 28 29 29 32 32 33 33 34 36 36 38 39 40 43 45

Целью курсового проектирования является освоение студентами знаний, необходимых при проектировании машинных агрегатов и узлов автомобиля, конструктивно содержащих зубчатые передачи, а также отдельных деталей привода на примере расчёта ступенчатой коробки передач трансмиссии автомобиля. Основными задачами курсового проектирования являются:

- приобретение навыков расчёта передаточных чисел механических передач, умение ориентироваться в кинематических схемах приводов;

- приобретение навыков практических расчётов при определении основных параметров привода, умение учитывать силы, действующие в зацеплениях зубчатых колёс, силы реакций опор, а также вращающие моменты на различных ступенях механической передачи;

- усвоение основных конструктивных форм узлов и деталей;

- умение составлять и читать чертежи, использовать ГОСТы и другие нормативные документы;

- приобретение навыков инженерного творчества.

В ходе выполнения курсового проекта студентом выполняются следующие этапы:

- определение передаточных чисел агрегата;

- выбор кинематической схемы агрегата;

- расчёт основных параметров агрегата, который включает: выбор материала деталей привода; определение действующих и допускаемых контактных и изгибных напряжений; определение усилий, действующих в зубчатых зацеплениях, вызываемых вращающим моментом, на различных ступенях привода; расчёт валов на статическую прочность;

- проверочный расчёт деталей привода на контактную прочность и изгибную выносливость;

- расчёт шлицевых и шпоночных соединений;

- конструирование узлов с подшипниками качения.

Пояснительная записка выполняется на листах формата А4. Оформление записки должно отвечать основным требованиям ГОСТ 7.32 – 81 "Отчёт о научно – исследовательской работе. Общие требования и правила оформления".

Графическая часть курсового проекта состоит из 3-х листов и включает в себя:

- сборочный чертёж агрегата (1 лист формата А1);

- деталировка – 2 детали агрегата на листах формата А3 (по указанию преподавателя).

Введение

Коробка передач – это агрегат трансмиссии автомобиля, предназначенный для изменения в широком диапазоне крутящего момента, а следовательно, и силы тяги на ведущих колёсах, скорости движения автомобиля, изменения направления движения автомобиля (движение "задним" ходом), а также для длительного разобщения двигателя от ведущих колёс при работе двигателя на "холостом" ходу.

Требования, предъявляемые к коробке передач:

- обеспечение высоких тягово – скоростных и топливно – экономических качеств автомобиля при заданной внешней характеристике двигателя;

- бесшумность в работе и при переключении передач;

- лёгкость и удобство управления, высокий КПД и надёжность;

- оптимальные габаритные размеры и масса;

- простота устройства и обслуживания, ремонтопригодность.

По принципу действия различают ступенчатые, бесступенчатые и комбинированные КП. Ступенчатые коробки передач имеют механический привод перемещения шестерён по валам и ступенчатое изменение передаточного числа. Из – за ряда преимуществ (мéньшие, чем для бесступенчатых, габариты и масса, стоимость, высокие показатели долговечности, надёжности, КПД) преобладают ступенчатые КП.

Ступенчатые КП классифицируют по следующим признакам:

- по числу ступеней (передач прямого хода – четырёх-, пяти- и многоступенчатые);

- по взаимному расположению входного и выходного валов (соосная и несоосная);

- по положению осей валов (с неподвижными осями – вальные, с подвижными – планетарные и комбинированные);

- по числу применяемых валов (двух-, трёх- и многовальные);

- по способу зацепления шестерён (с подвижными шестернями или фрикционными муфтами – синхронизаторами);

- по числу степеней свободы (числу элементов управления для включения определённой передачи).

Основными параметрами ступенчатых коробок передач являются:

- диапазон коробки передач Д_к;

- число ступеней n;

- передаточные числа по ступеням u_m, где m = 1, 2, 3, 4, 5.

В данном курсовом проекте выполняется расчёт двухвальной или трёхвальной соосной коробки передач с двумя степенями свободы для автомобиля с колёсной формулой 4×2 или 4×4 с числом ступеней n = 4 или n = 5. Зацепление шестерён осуществляется зубчатыми муфтами – синхронизаторами.

1. Определение ряда передаточных чисел коробки передач

1.1. Общие сведения

Коробка передач является составной частью трансмиссии автомобиля, и при определении низшего и высшего передаточных чисел коробки передач необходимо учитывать передаточные числа главной передачи и раздаточной коробки при наличии таковой. Общее передаточное число трансмиссии на соответствующей m-ной передаче определяют по формуле:

u_Тm = u_{кп m} u_{рк k} u₀, (1.1)

где u_{кп m} – передаточное число коробки передач на m-ной ступени;

u_{рк k} – передаточное число раздаточной коробки на k-той ступени;

u₀ – передаточное число главной передачи.

Если в трансмиссии отсутствует раздаточная коробка, то u_рк = 1, и выражение (1.1) примет вид:

u_Тm = u_{кп m} u₀. (1.2)

Раздаточная коробка имеет две передачи (высшую u_рк.в и низшую u_рк.н), и её передаточное число u_рк.в = 1. В некоторых случаях u_рк.в ≠ 1 (например, числа передач раздаточной коробки автомобиля "ВАЗ - 2121" высшей и низшей передач составляют u_рк.в = 1,2 и u_рк.н = 2,135).

Передаточное число первой передачи коробки передач u_кп1 принято называть низшей. Высшей передачей коробки передач является прямая передача (u_кп.выс = 1) или ускоряющая (u_кп.выс < 1). Как правило, для четырёх- и пятиступенчатых коробок передач грузовых автомобилей высшая передача – прямая; для пятиступенчатой трёхвальной соосной коробки передач легкового автомобиля прямой является предпоследняя (четвёртая) передача. Примеры действительных передаточных чисел коробки передач и раздаточной коробки приведены в табл. 1.1.

Таблица 1.1