5.8.2 Максимальное давление смятия, мПа [25]:
, (143)
где
-
коэффициент неравномерности распределения
нагрузки между зубьями;
- коэффициент удельной концентрации нагрузки;
-
коэффициент концентрации нагрузки от
погрешности изготовления;
=1 [25];
;
(144)
(145)
где - коэффициент концентрации нагрузки оси закручивания вала.
(146)
где
-
коэффициент концентрации нагрузки в
зависимости от смещения
поперечного усилия от середины на величину 𝐶:
(147)
где
,
следовательно 𝑘пр=𝑘𝑒=1,406,
Коэффициент запаса прочности [25]:
(148)
где
=предел
текучести материала, МПа [25],
Следовательно достаточная прочность соединения обеспечивается. Зубчатые включающие муфты рассчитываются аналогично приведенному расчету (см. формулы 134…143). Геометрические параметры и результаты расчетов приведены в таблице 14.
Таблица 14-параметры шлицевых соединений согласно ГОСТ 6033-80.
параметр |
обозначение |
Блок муфт включения передач |
Муфта включения нейтральной передачи |
1 |
2 |
3 |
4 |
Модуль, мм |
𝑚 |
5,000 |
3,000 |
Угол профиля зуба, град |
𝑎 |
30 |
30 |
Число зубьев |
𝑧 |
19 |
24 |
Диаметр, мм |
𝑑 |
105,000 |
75,000 |
Делительной окружности |
|||
Основной окружности |
𝑑в |
94,200 |
65,431 |
Номинальный |
𝐷 |
115,000 |
87,000 |
Окружности вершин |
𝐷𝑓 |
108,400 |
81,400 |
Окружности впадин |
𝐷𝑎 |
102,800 |
69,700 |
Номинальная делительная окружная ширина впадин втулки, мм |
𝑒 |
6,162 |
6,271 |
Смещение исходного контура, мм |
𝑅𝑚 |
5,750 |
5,750 |
Рабочая длинна соединения, мм |
𝑙 |
22,000 |
24,000 |
Высота фаски на шлицах вала, мм. |
𝑎в |
0,550 |
0,350 |
Втулки, мм. |
𝑎𝑐 |
0,550 |
0,350 |
Коэффициент запаса прочности |
𝘩 |
2,113 |
2,236 |
6 Военно-техническая оценка проектных решений.
Наглядность новых технических решений представляется возможным обеспечить на основе сопоставительного анализа базового и предлагаемых решений (объектов). В качестве базовой принята раздаточная коробка вполне конкурентоспособного полноприводного автомобиля КамАЗ 4310. Основные преимущества предлагаемого агрегата подробно изложены в разделе 3, поэтому в данном разделе рассматриваются только те из них, которые на стадии проектирования подкреплены соответствующими расчетами.
6.1. Технический уровень автомобиля.
6.1.1 Коэффициент полезного действия трансмиссии.
Коэффициент полезного действия трансмиссии автомобиля, оснащенного серийной и предлагаемой раздаточной коробки, может быть определен по формуле:
(149)
где
-
коэффициент полезного действия
раздаточной коробки;
𝑙,𝑘- число полюсов зацепления зубчатых колес, передающих Мкр, конических и цилиндрических соответственно (исключая раздаточную коробку);
𝑚- число карданных шарниров.
Для упрощения расчетов и при обеспечении достаточной достоверности их результатов по определению КПД серийной и раздаточной коробки представляется возможным рассмотреть вариант, когда в коробке передач включена прямая передача (принять ее КПД равным 1,0) и машина совершает равномерное движение с расчетной скоростью:
(150)
где
-
суммарная мощность, потерянная в колесах
в полюсах зацепления зубчатых колес,
л.с (кВт);
-
мощность подведенная к ведущему валу
раздаточной коробки, л.с
(кВт).
Исходя из конструктивных особенностей автомобиля КамАЗ-5350 и учитывая принятые допущения , мощность, подведенная к ведущему валу раздаточной коробки равна максимальной эффективной мощности двигателя, за вычетом потерь в его системах обеспечения (система охлаждения, смазочной системой и т.д.) и на привод вспомогательного оборудования. 𝑁𝑔𝑚𝑎𝑥:
(151)
Максимальная эффективная мощность двигателя с учетом указанных потерь ориентировочно составляет:
(152)
где 𝑁𝑒- максимальная мощность двигателя.
В соответствии с данными внешних скоростных характеристик дизеля КамАЗ-740.30-260 принимаем следующие значения мощности, подведенной к ведущему валу раздаточной коробки автомобиля: 𝑁𝑝рк=680 кВт.
Суммарную мощность потерь 𝑁𝑡рк во всех полосах зацепления зубчатых колес раздаточной коробки определяем с использованием формулы (1), принципиальных схем серийного и предлагаемого узлов трансмиссии. Результаты расчетов сведены в таблице 15.
Таблица 15-Потери мощности в полюсах зацепления зубчатых колес серийной и предлагаемой раздаточной коробки.
Обозначение полюса зубчатого зацепления |
Линейная скорость, 𝑉𝑝, м/с |
Мощность подведенная к полюсу зацепления 𝑁𝑝,кВт |
Потери мощности в полюсе зацепления 𝑁тр,кВт. |
Серийная раздаточная коробка автомобиля КамАЗ-5350 |
|||
𝑎 |
26,5 |
670,7 |
13,4 |
𝑏 |
28,95 |
656,6 |
13,1 |
всего |
|
|
26,5 |
Предлагаемая раздаточная коробка для автомобиля КамАЗ-5350 |
|||
Полюсы опоры шестерен привода переднего моста |
28,95 |
223,6 |
4,47 |
Результаты расчетов значений коэффициентов полезного действия серийной и предлагаемой раздаточной коробки передач, а также трансмиссии автомобиля, полученные с использованием формул (149-150) и данных таблицы 14 приведены в таблице 16.
Согласно данных таблицы КПД предлагаемой раздаточной коробки выше в случае ее применения в трансмиссии автомобиля КамАЗ 5350 на 2,5%. Если принять во внимание большую инерцию мощность (большее число вращающихся основных деталей) серийной раздаточной коробки, то станет очевидным увеличение соотношения между КПД предлагаемой и серийной раздаточной коробкой в пользу первой. Коэффициент полезного действия трансмиссии автомобиля КамАЗ-5350 в случае применения в ней предлагаемой раздаточной коробки повысится на 2,46%.
Таблица 16-значение коэффициентов полезного действия раздаточной коробки и трансмиссии.
Значение коэффициента полезного действия |
|||
Раздаточная коробка |
Трансмиссия |
||
Серийной |
Предлагаемой |
С серийной |
С предлагаемой |
0,963 |
0,97 |
0,84 |
0,87 |