3.3.Коробка передач
В данной теме рассматриваются классификация и схемы коробок переключения передач (КПП), требования к ним, расчет деталей КПП и привода.
Для изучения темы необходимо воспользоваться учебной литературой
[1], c. 210...256; [2], c. 36...98; [3], с. 61...71.
Коробка передач - это механизм трансмиссии, изменяющий при
движении автомобиля соотношение между скоростями вращения коленчатого вала двигателя и ведущих колес. Служит для изменения крутящего момента на ведущих колесах автомобиля, длительного разъединения двигателя и трансмиссии и для движения задним ходом. Позволяет повысить тяговоскоростные свойства, топливную экономичность, проходимость и маневренность автомобиля.
Классификация коробок передач
Классификация коробок передач представлена на рис. 10.
Требования к коробке передач
К коробкам передач предъявляются следующие требования, в соответствии с которыми они должны обеспечивать:
1.Оптимальные тягово-скоростные свойства и топливную экономичность.
2.Бесшумность при работе.
3.Легкость и удобство управления.
4.Оптимальный КПД коробки передач.
Анализ конструкций коробок передач
Необходимо рассмотреть все существующие типы коробок передач, например такие как:
двухвальные коробки передач;
трехвальные коробки передач;
гидромеханические коробки передач с планетарным механизмом.
Расчет коробки передач
Момент трения синхронизатора |
|
, |
(38) |
где J – момент инерции вращающихся деталей; ω1=ωе/uк+1 – угловая скорость включаемой шестерни более высокой передачи; ω2=ωе/uк –угловая скорость
39
вторичного вала до переключения передач; t – время синхронизации угловых скоростей ω1 и ω2.
40
Усилие водителя при включении передачи
, |
(39) |
где δ – половина угла конуса синхронизатора; μ – коэффициент трения; rср – средний радиус конуса.
Работа трения (буксования) синхронизатора
. |
(40) |
Удельная работа трения |
|
, |
(41) |
где F – площадь поверхности трения. |
|
Температура нагрева деталей синхронизатора |
|
, |
(42) |
где γн=0,5 – коэффициент перераспределения теплоты; m – масса синхронизатора; сст – теплоемкость стали.
|
Окружная сила, прижимающая блокирующие детали |
|
|
, |
(43) |
где rб – радиус блокировки. |
|
|
|
Сила на блокирующих поверхностях |
|
|
. |
(44) |
|
Нормальная сила на рабочей поверхности |
|
|
. |
(45) |
|
Угол блокировки с учетом осевой сил |
|
|
. |
(46) |
|
Расчет деталей КП на прочность |
|
|
Шестерни |
|
|
Суммарные напряжения изгиба и сжатия для прямозубых шестерен |
|
|
, |
(47) |
для косозубых шестерен |
|
|
|
, |
(48) |
где |
- окружная сила, действующая на зубья шестерен; |
mн – |
нормальный модуль прямозубых (mн=d/z) и косозубых (mн=dcosβ/z) шестерен; b
41
– ширина шестерни; у – коэффициент формы зуба; β – угол наклона зубьев; uк – передаточное число включенной передачи; rо – радиус делительной окружности шестерни; d – диаметр делительной окружности; z – число зубьев.
Коэффициент формы зуба
, |
(49) |
где z1 – число зубьев меньшей шестерни зубчатой пары. |
|
Контактные напряжения при расчете на износ |
|
, |
(50) |
где Е – модуль упругости; bк – длина контакта зубьев; α – угол зацепления зубьев; rо1, rо2 – радиусы делительных окружностей шестерен зубчатой пары.
Валы
Вторичный вал
Силы, действующие на шестерни вторичного вала (рис. 11): Окружная сила
|
. |
(51) |
|
|
Осевая сила |
|
|
|
. |
(52) |
|
|
Радиальная сила |
|
|
|
. |
(53) |
|
|
Суммарные реакции опор вала |
||
|
. |
(54) |
|
Рис. 11. Расчетная схема |
Изгибающие моменты |
|
|
. |
(55) |
||
вторичного вала коробки передач |
|||
Крутящий момент |
|
||
|
|
||
|
. |
(56) |
|
Результирующие моменты |
|
|
|
; |
. |
(57) |
|
Результирующие напряжения от изгиба и скручивания |
|
||
|
, |
(58) |
|
где d – диаметр вала в опасном сечении.
Шлицы вторичного вала рассчитывают на смятие
42
, |
(59) |
где Мкр max – максимальный крутящий момент на валу; dн, dв – наружный и внутренний диаметр шлицов; lш – длина шлицов; i – число шлицов.
Промежуточный вал
Силы, действующие на промежуточный вал (рис.12).
Рис.12. Расчетная схема промежуточного вала коробки передач
Окружная сила
. (60)
Осевая сила
. (61)
Радиальная сила
. (62)
Первичный вал
Жесткость валов определяют по их прогибу
, (63)
где fв – прогиб валов в плоскости их осей; fг – прогиб в перпендикулярной плоскости (рис. 13).
Межосевое расстояние
, (64)
где а=14,5...16 – для легковых автомобилей; а=17...21,5 – для грузовых автомобилей.
Рис. 13. Расчетная схема первичного вала коробки передач
43