- •Министерство образования республики беларусь
- •Содержание
- •1 Техническая характеристика транспортного средства
- •2 Введение
- •3. Обзор схем и конструкций мостов, их применение
- •4.Описание работы, регулировок и технических характеристик проектируемого узла.
- •5. Расчет проектируемого изделия и его элементов
- •5.1. Выбор основных параметров заднего моста
- •5.1.1. Обоснование и выбор передаточного числа главной передачи
- •5.1.2. Расчет кинематики главной передачи
- •5.1.3. Расчет кинематики дифференциала
- •5.2. Расчет нагруженности элементов трансмиссии
- •5.2.1. Выбор нагрузочного режима трансмиссии
- •5.2.2. Расчет по контактным напряжениям
- •5.2.3. Расчет по изгибным напряжениям
- •5.2.4 Расчет долговечности главной передачи
- •5.2.5. Расчет нагруженности подшипников
- •5.2.5.1 Определение усилий на зубчатых колёсах
- •5.2.5.2 Определение реакций опор вала-шестерни главной передачи
- •5.2.5.3 Определение эквивалентной нагрузки подшипников вала-шестерни
- •5.2.5.4 Определение приведённой нагрузки подшипников вала-шестерни
- •5.2.5.5 Оценка выносливости подшипников вала-шестерни
- •5.2.5.6 Определение реакций опор корпуса дифференциала
- •5.2.5.7 Определение эквивалентной нагрузки подшипников корпуса дифференциала
- •5.2.5.8 Определение приведённой нагрузки подшипников корпуса дифференциала
- •5.2.5.9. Оценка выносливости подшипников корпуса дифференциала
- •5.3 Расчёт деталей на прочность
- •5.3.1Расчет зубчатых колёс главной передачи на прочность
- •5.3.2 Расчет деталей дифференциала на прочность
- •6. Заключение
- •7. Список использованной литературы
5. Расчет проектируемого изделия и его элементов
5.1. Выбор основных параметров заднего моста
5.1.1. Обоснование и выбор передаточного числа главной передачи
Передаточное число главной передачи выбирают исходя из максимальной скорости автомобиля [1]
, где
- максимальная частота вращения (выбираем из прототипа );
- максимальная скорость ;
- передаточное число высшей передачи (принимается повышающая передача );
- радиус качения колеса.
Рассчитаем радиус качения по формуле:[1]
, где
- статический радиус колеса;
- свободный радиус колеса;
, где
- посадочный диаметр колеса (выбираем из прототипа)
, где
- высота профиля;
- ширина профиля ()
(из маркировки шин).
, где - диаметр колеса, находим по формуле
Отсюда следует, что
Значит:
Для легковых автомобилей главные передачи изготавливают с передаточными числами 1,5…4; значит принимаем .
5.1.2. Расчет кинематики главной передачи
В данной конструкции ведущего моста применяется одноступенчатая гипоидная главная передача, которая в настоящее время находит все большее применение на большинстве автотранспортных средств.
Приведем характерные свойства гипоидных передач:
Менее шумная работа по сравнению с коническими передачами, однако более шумная по сравнению с червячными передачами.
КПД выше, чем у червячных передач, и несколько ниже, чем у конических. Для получения высокого КПД гипоидной передачи нет необходимости добиваться особо высокой точности изготовления или малой шероховатости рабочих поверхностей. Для гипоидных шестерен применяют те же материалы, что и для конических шестерен, а стоимость изготовления обеих передач приблизительно одинакова.
При одинаковой прочности размеры гипоидной передачи значительно меньше, чем конической. Правильно сконструированная гипоидная передача по размерам не уступает червячной передаче.
Возможность достижения более низкого положения кузова и вследствие этого уменьшения высоты центра тяжести автомобиля при нижнем расположении ведущей шестерни. Кроме того, отпадает необходимость в выполнении туннеля карданного вала в полу кузова. Уменьшение высоты центра тяжести автомобиля повышает его устойчивость и позволяет (при достаточной мощности двигателя) повысить среднюю скорость движения.
Конические и гипоидные шестерни характеризуются специфическими свойствами которые должны учитываться при проектировании главной передачи. Показатели этих свойств приведены в табл. 5.1.
Характерные особенности конических шестерен с
круговым зубом и гипоидных шестерен.
Таблица 5.1
Показатель |
Гипоидные шестерни |
Конические шестерни с круговым зубом |
1 |
2 |
3 |
Плавность работы |
Высокая |
Хорошая |
Прочность на излом |
В зависимости от смещения способна воспринимать нагрузки до 30% большие, чем конические шестерни с прямым зубом; улучшается равномерность прочности шестерни |
Меньшая |
Прочность на усталость |
В зависимости от смещения составляет до175% прочности конической шестерни с круговым зубом |
Меньшая |
Прочность на задир |
Меньшая |
Вдвое превышает прочность конической шестерни с прямым зубом |
Скорость скольжения |
В зависимости от смещения может вдвое превышать аналогичный показатель для конической шестерни с прямым зубом |
Меньшая |
КПД |
В зависимости от нагрузки и передаточного числа может достигать 0,88 |
В зависимости от нагрузки и передаточного числа может достигать 0,98 |
Масло |
Специальное гипоидное |
Гипоидное мягкое |
Передаточное число |
Предпочтительны для больших передаточных чисел |
Предпочтительны для меньших передаточных чисел |
Продолжение таблицы 5.1 | ||
1 |
2 |
3 |
Положение центра тяжести транспортного средства |
Карданный вал расположен ниже |
Карданный вал расположен выше |
Опорные реакции |
Подшипники нагружены сильнее |
Подшипники ведущей шестерни нагружены сильнее |
Таким образом, проанализировав вышесказанное, можно сделать вывод: для установки на грузовой автомобиль предпочтительнее гипоидная передача.
Определим параметры зубчатых колес главной передачи.
Определим расчетный крутящий момент на гипоидной шестерне главной передачи:
,
где - передаточное число первой передачи,=4,71;
- КПД коробки передач при работе на I передаче,=0,95;
- кпд карданной передачи, =0,97;
k – распределение крутящего момента на заднюю ось;
kотб.=0,95 – коэффициент отбора мощности ДВС на привод вспомогательного оборудования;
kГТ=0,75 – расчетное значение коэффициента трансформации;
Тогда
Определим расчетный крутящий момент на ведомом колесе главной передачи:
,
где 0 – КПД главной передачи. Для гипоидной передачи 0 = 0,96.
Внешний делительный диаметр ведомого колеса:
Принимаем de2 = 150 мм.
Для гипоидной передачи принимаем коэффициент увеличения диаметра ведущей шестерни КГ =1,36.
U’=U/kг.=3,64/1,36=2,676
Внешний делительный диаметр ведущей шестерни:
Внешний окружной модуль ведущей шестерни:
Принимаем mte1=8 мм.
Число зубьев z1 ведущей гипоидной шестерни:
Принимаем z1=8.
Тогда число зубьев колеса:
.
Принимаем z2=29.
Фактическое передаточное число:
u0ф=z2/z1=29/8=3,625.
Уточняем коэффициент увеличения диаметра ведущей шестерни:
.
Гипоидное смещение передачи:
Средний угол наклона зубьев ведущей шестерни:
.
Средний угол наклона зубьев ведомого колеса:
.
Ширина зубьев колеса:
Принимаем bw2=28 мм. Принимаем ширину зубьев шестерни bw1=28 мм.
Средний делительный диаметр колеса:
dm2=мм.
Средний делительный диаметр шестерни:
мм.
Коэффициент гипоидного смещения:
Ке=2Е/dm2=
Угол делительного конуса ведомого колеса:
Внешнее конусное расстояние колеса:
мм.
Угол между проекцией общей нормали и осью колеса:
Угол между проекцией общей нормали и осью шестерни:
Угол делительного конуса ведущей шестерни:
.
Внешнее конусное расстояние шестерни:
мм.
Среднее конусное расстояние колеса:
мм.
Среднее конусное расстояние шестерни:
мм.
По [2], стр.245 назначаем коэффициенты смещения: шестерни xn1=0.6;
колеса xn2= –0.6
Для увеличения прочности передачи назначаем угол профиля n=20.
Выбор основных параметров колес закончен. Основные параметры зубчатых колес сведены в табл. 5.2.
Основные параметры зубчатых колес
Таблица 5.2
Параметр |
Шестерня |
Колесо |
Число зубьев |
8 |
29 |
Внешний окружной модуль, мм |
8,173 |
6,034 |
Средний нормальный модуль, мм |
5,697 |
5,697 |
Внешний делительный диаметр, мм |
65,384 |
175 |
Средний делительный диаметр, мм |
55,452 |
148,419 |
Ширина зубьев колеса, мм |
8,950 |
8,950 |
Средний угол наклона зубьев, град. |
52,52 |
34,5 |
Внешнее конусное расстояние, мм |
139,842 |
90,775 |
Среднее конусное расстояние, мм |
125,842 |
76,775 |
Угол делительного конуса, град. |
13,520 |
74,563 |
Гипоидное смещение передачи, мм |
35 |