4.2. Розрахунок валів коробки передач

Розрахунок валів слід починати з вторинного валу, оскільки для розрахунку первинного валу треба знати реакцію на передній опорі вторинного валу, розташованій у виточці первинного. Ця реакція, протилежно направлена, прикладається до первинного валу як що діє на нього силу.

Окружну – Р, осьову, - Q і радіальну – R сили, що діють на зуб косозубої шестерні, визначають по формулах:

(4.8)

де М_кр – обертовий момент на валу шестерні.

При =0 отримаємо формули для визначення Р і R, що діють на зуб прямозубої шестерні.

Знаючи сили, що діють, необхідно визначити реакції на опорах в двох взаємно перпендикулярних площинах. Розрахунок проводиться на всіх передачах, оскільки при цьому змінюється не тільки величина сил, що діють на шестерню, але і відстані від цих сил до опор валу. Потім будують епюри моментів вигину та крутного і встановлюють небезпечний перетин. Схеми сил (13абл.3), що діють, і епюри моментів студент приводить в записці пояснення.

14абл.3. Розрахункові схеми валів коробки передач

Міцність валу перевіряють при одночасній дії вигину і кручення з формули

(4.9)

де М_из.г ; М_из.в – моменти, що вигинають, в горизонтальній і вертикальній площинах;

d – діаметр валу в небезпечному перетині.

Дійсна напруга у валах знаходиться в межах; первинний вал – 80…120 Мпа; вторинний – 200…500 Мпа; проміжний – 180…400 Мпа. Блок шестерень зазвичай на міцність не розраховується.

Необхідно перевірити також вторинний вал на жорсткість. Прогинання валу у вертикальній площині визначається по формулі

(4.10)

де - екваторіальний момент інерції перетину валу;

R_АВ; R_ВВ - вертикальні реакції на опорах валу.

Вказані реакції і решта розмірів беруться зі схеми (14абл.3).

Для того, щоб виключити можливість включення муфт синхронізаторів до вирівнювання швидкостей валів, що сполучаються, необхідно перевірити умову

(4.11)

де  - кут конусності поверхні гальмуючого кільця;

 - кут 14абл.14чи поверхонь синхронізатора.

У сучасних синхронізаторів: =0,1…0,12; =7…12⁰; =25…35⁰.

4.3 Вибір підшипників валів

Згідно ГОСТ 18855-73 підшипники кочення перевіряють на довговічність L_p (ч) по динамічній вантажопідйомності – С (14аб), що приводиться в довідниках [3].

(4.12)

де n – показник ступеня відповідно 3 і 3,33 для кулькових і роликових підшипників.

Довговічність L_p повинна відповідати пробігу до капітального ремонту – S (км.)

(4.13)

де V_а.ср – середня технічна швидкість автомобілів, легкових – 50 км/г, вантажних і автобусів, - 30 км/г.

Пробіг до капітального ремонту для легкових автомобілів 150…250 тис.км, для вантажних і автобусів 200…400 тис.км.

Еквівалентне динамічне навантаження на підшипник

(4.14)

де ₁, _2…,_n - тривалість користування передачами % (табл. 5);

… - коефіцієнти числа оборотів;

Таблиця 5

Визначення тривалості користування передачами

Тип автомобіля	Тривалість користування передачами
	1	2	3	4	5
Легкові	0,5	2,0	5,0	82,5	-
Вантажні і автобуси	0,5	3,0	5,0	11,5	80,0
Самоскиди	10	15	25	35	15

Q₁; Q₂; … Q_n - реакції на підшипник на кожній передачі.

(4.15)

де R_n – радіальна реакція, що діє на підшипник;

m – коефіцієнт перерахунку осьового навантаження в радіальну (зазвичай знаходиться в межах від 0,7 до 5 і вибирається залежно від характеру навантаження по таблицях каталога підшипників кочення);

А_n – осьове навантаження на підшипник.

Коефіцієнт працездатності підшипника можна знайти по формулі

(4.16)

де К_б, К_к і К_т – відповідно коефіцієнти безпеки, обліку кільця, що обертається, і температури. Зазвичай для автомобільних коробок передач приймають

К_б=1,3, К_к=1,0 і К_т=1,0;

n – середнє число оборотів підшипника в хвилину;

L_р – довговічність роботи підшипника.

У коробці передач необхідно виконати перевірочний розрахунок заднього підшипника вторинного валу [5].