Рабочие процессы и элементы расчета механизмов автомобиля Ford Fiesta
2 Расчет коробки передач
Коробка передач является агрегатом трансмиссии, преобразующим крутящий момент и частоту вращения по величине и направлению. Предназначена для получения различных тяговых усилий на ведущих колесах при троганнии автомобиля с места и его разгоне, при движении автомобиля и преодолении дорожных препятствий.
2.1 Алгоритм расчета КПП
1. Определение межосевого расстояния:
, (2.1)
где Ка = 8,6…9,3 - коэффициент для грузовых автомобилей и автобусов.
Мвых - крутящий момент на ведомом валу.
2. Диаметр ведущего вала в шлицевой части:
(2.2)
где Kd - эмпирический коэффициент,
Мemax - максимальный крутящий момент двигателя.
3. Угол наклона ?, удовлетворяющий условию ?? = 1, определяют из равенства:
, (2.3)
где mn - нормальный модуль.
4. Найдем уточненное значение угла наклона:
, (2.4)
где z? - суммарное число зубьев.
5. Число зубьев зубчатых колес:
Zbщ + Zвм = Z? (2.5)
Zвм / Zвщ = up (2.6)
где Zbщ - число зубьев ведущего зубчатого колеса
Zвм число зубьев ведомого зубчатого колеса,
Z? - суммарное число зубьев,
up - передаточное число от ведущего зубчатого колеса к ведомому.
6. Необходимый момент трения синхронизатора:
, (2.7)
где J? - суммарный приведенный момент инерции для той части системы, угловая скорость которой изменяется под действием момента .
U - передаточное число от вала, к которому приводится момент инерции, к включенному зубчатому колесу.
- начальная разность угловых скоростей вала и установленного на нем включенного зубчатого колеса.
7. Время синхронизации:
, (2.8)
где ?с - угловое замедление вала, на котором расположен синхронизатор.
2.2 Обоснование выбора исходных данных
1.Количество ступеней коробки передач 5, (1, данные производителя).
2.Максимальный крутящий момент на выходном валу, Нм: Mкр max = Mкр* U1*Uo = 106*3,58*4,06= 1540,7.
3. Радиус качения колеса автомобиля, м:0,33 (1, данные производителя).
4.Передаточные отношения главной передачи: 4,06 (1, данные производителя).
5.Угол наклона зубьев зубчатых колёс, град: т.к. прототип ВАЗ 2101 по М=106 Нм, то ?=27 град, (2, стр.180, табл. 7.3).
6.Относительный пробег на 1, 2, 3, 4, 5 передачах составляет соответственно 0,01, 0,04, 0,2, 0,75, 0,75; [3].
7.Модули зубчатого зацепления 1,2,3,4,5 передач соответственно равны
4,25; 3,5; 3,5; 3,5; 3,5; (2, стр. 180, табл. 7.3).
8.Число зубьев ведущих шестерён 1, 2, 3, 4, 5 передач: 14, 25, 34, 43, 52, (2, стр.180, табл. 7.3).
9. Передаточное отношение передач 1, 2, 3, 4, 5: 3,67; 2,10; 1,36; 1,00; 0,82; (1, данные производителя).
2.3 Проведение расчета
Таблица 3- Исходные данные КПП
Количество ступеней коробки передач |
5 |
|
Максимальный крутящий момент на выходном валу, Н*м |
1631,7 |
|
Радиус качения колеса автомобиля, м |
0,33 |
|
Передаточное отношение главной передачи |
3,9 |
|
Угол наклона зубьев зубчатых колёс, град |
22 |
|
Относительный пробег на 1 передаче |
0,01 |
|
Относительный пробег на 2 передаче |
0,04 |
|
Относительный пробег на 3 передаче |
0,2 |
|
Относительный пробег на 4 передаче |
0,75 |
|
Относительный пробег на 5 передаче |
0,75 |
|
Модуль зубчатого зацепления 1 передачи, мм |
4,25 |
|
Модуль зубчатого зацепления 2 передачи, мм |
3,5 |
|
Модуль зубчатого зацепления 3 передачи, мм |
3,5 |
|
Модуль зубчатого зацепления 4 передачи, мм |
3,5 |
|
Модуль зубчатого зацепления 5 передачи, мм |
3,5 |
|
Число зубьев ведущей шестерни 1 передачи |
14 |
|
Число зубьев ведущей шестерни 2 передачи |
25 |
|
Число зубьев ведущей шестерни 3 передачи |
34 |
|
Число зубьев ведущей шестерни 4 передачи |
43 |
|
Число зубьев ведущей шестерни 5 передачи |
52 |
|
Передаточное отношение 1 передачи |
3,67 |
|
Передаточное отношение 2 передачи |
2,1 |
|
Передаточное отношение 3 передачи |
1,36 |
|
Передаточное отношение 4 передачи |
1,00 |
|
Передаточное отношение 5 передачи |
0,82 |
Таблица 4- Результаты расчета КПП
Межосевое расстояние, мм |
106 |
|
Рабочая ширина венцов зубчатых колёс, мм |
22 |
|
Ширина подшипников, мм |
24 |
|
Осевой размер зубчатой муфты и синхронизатора, мм |
78 |
|
Осевой размер картера коробки передач, мм |
296 |
|
Диаметр ведомого вала (в средней части), мм |
60 |
|
Диаметр промежуточного вала (в средней части), мм |
51 |
|
Диаметр ведущего вала в шлицевой части, мм |
51 |
|
Контактное напряжение зубьев 1 передачи, МПа |
76,02 |
|
Контактное напряжение зубьев 2 передачи, МПа |
40,78 |
|
Контактное напряжение зубьев 3 передачи, МПа |
25,92 |
|
Контактное напряжение зубьев 4 передачи, МПа |
18,67 |
|
Контактное напряжение зубьев 5 передачи, МПа |
||
Напряжение изгиба зубьев 1 передачи, МПа |
146,1 |
|
Напряжение изгиба зубьев 2 передачи, МПа |
67,55 |
|
Напряжение изгиба зубьев 3 передачи, МПа |
36,52 |
|
Напряжение изгиба зубьев 4 передачи, МПа |
22,83 |
|
Напряжение изгиба зубьев 5 передачи, МПа |
||
Ресурс коробки передач по контактным напряжениям, тыс.км |
115,6 |
|
Ресурс коробки передач по усталостным напряжениям, тыс.км |
139,3 |