6.2 Определение основных параметров элементов управления

Для коробок передач устанавливаемых на автомобилях данного типа наибольшее распространение получило управление с механическим приводом переключения передач. Так как компоновка автомобиля предполагает установку ДВС с коробки передач за кабиной то управление коробкой передач должно быть дистанционным. При этом перемещение зубчатых муфт и включение (выключение) синхронизаторов будет производиться при помощи вилок, которые совершают поступательное перемещение. Вилки закреплены на осях установленных в крышке картера коробки передач. Также предусмотрена фиксация нейтральной и включенной передачи, которая предотвращает одновременное перемещение нескольких вилок.

Синхронизаторы будут установлены на всех ступенях переднего хода, а включение передачи заднего хода будет осуществляться при помощи зубчатой муфты. Таким образом, в проектируемой коробке передач будет два синхронизатора.

Рассмотрим порядок расчета основных элементов одного из синхронизаторов КП. При этом основными элементами синхронизатора являются зубчатая муфта, элемент трения и элемент блокировки. Для нашей коробки передач выбираем конусный инерционный синхронизатор с блокирующими пальцами.

Необходимый момент трения синхронизатора определяется по выражению:

(6.10)

где – суммарный приведенный момент инерции для той части системы, угловая скорость которой изменяется под действием момента , кг^.м² ;

– передаточное число от вала, к которому приводится момент инерции к включаемому зубчатому колесу;

– начальная разность угловых скоростей вала и установленного на нем включаемого зубчатого колеса, рад/с;

– принятое время синхронизации, с.

При этом принимают допущения, что за время включения синхронизатора (переключения передачи) скорость автомобиля практически не изменяется. Обычно угловая скорость вала двигателя, при которой рекомендуется производить переключение передач, близка к следующим значениям:

- при переключении на высшие ступени:

(6.11)

- при переключении на низшие ступени:

(6.12)

где (рад/с) – угловая скорость двигателя при максимальной мощности двигателя.

Найдем тогда значения и :

Необходимый момент трения ориентировочно определяем исходя из заданного времени синхронизации , которое назначаем для высших передач 1,2 с.

Подставив найденные численные значения в формулу (6.10) находим значение необходимого момента трения для рассматриваемого синхронизатора:

Расчетный средний радиус поверхности трения синхронизатора:

(6.13)

где – половина угла конуса к горизонтали (=6…8);

– коэффициент трения для пары сталь-бронза;

– осевая сила, приложенная к каретке синхронизатора;

Осевая сила находится по формуле:

, (6.14)

где – нормативное усилие на рукоятке переключения передач;

– передаточное число от рукоятки рычага к муфте;

– КПД привода переключения передач.

Подставляя численные значения в формулу (5.13), получаем:

Необходимая ширина кольца по образующей конуса:

где – допускаемое давление на поверхности трения, площадь которой определяется в предположении отсутствия на ней канавок: для пары сталь – бронза.

Поверхности блокирующих элементов выполняются под углом . Угол , который определяется из условия невозможности включения передачи до окончания процесса синхронизации:

, (6.15)

где – средний радиус блокирующих поверхностей.

Из формулы (6.15) находим значение , но так как для того, чтобы после завершения процесса синхронизации произошла разблокировка и включилась передача, необходимо, чтобы угол , найденный по формуле (6.15) был больше угла трения блокирующих поверхностей. Поэтому практически принимают лишь на 2…3 меньше предельного значения, допустимого условием (6.15). Таким образом, значение .

В результате получили параметры синхронизатора , .

Рисунок 6.2 - Угол скоса блокирующей поверхности паза синхронизатора

Произведем расчет зубчатой муфты рассматриваемого синхронизатора:

Допускаемое напряжение на смятие:

, (6.16)

где – коэффициент запаса прочности при расчете на смятие;

– предел текучести материала Сталь110Г13Л;

– общий коэффициент неравномерности распределения нагрузки при расчете на смятие;

– коэффициент динамичности нагрузки (определен ранее).

Общий коэффициент неравномерности распределения нагрузки:

(6.17)

где – коэффициент неравномерности распределения нагрузки между зубьями (где - средний диаметр зубьев; - основной диаметр зубчатого колеса, с которым взаимодействует зубчатая муфта);

– коэффициент неравномерности нагрузки по длине соединения;

– коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки в связи с погрешностями изготовления.

Подставляя численные значения в (6.17), получаем:

Тогда по формуле (6.16), получаем:

Выбираем из конструктивных соображений величину делительного диаметра зубчатого венца муфты:

.

Тогда определяем остальные параметры зубчатого зацепления муфты:

- рабочая высота зубьев:

- диаметр вершин зубьев:

- диаметр впадин зубьев:

- число зубьев муфты:

Необходимая длина зуба равна:

Для уменьшения хода вилок переключения и осевого размера КП можно увеличить диаметр и тем самым уменьшить рабочую длину зубьев.