Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовая работа

Геометрический расчет конической передачи

конический передача зубчатый колесо

АНАЛИЗ ПРИМЕНЕНИЯ КОНИЧЕСКОЙ И ГИПОИДНОЙ ГЛАВНЫХ ПЕРЕДАЧ

В большинстве легковых автомобилей, а также в значительной части грузовых автомобилей и автобусов применяют конические или гипоидные передачи с круговым зубом типа Глисон. Эти передачи обычно проектируют для угла между осями = 90°, однако фирма «Глисон уоркс» гарантирует работоспособность конструкции и для угла между осями 90°.

Конические и гипоидные шестерни характеризуются специфическими свойствами, которые должны учитываться конструктором. Показатели этих свойств, приведенные в табл. 1, подробно рассмотрены ниже.

Бесшумность работы. Одним из преимуществ гипоидных шестерен является способность к притирке работающих поверхностей зубьев, так как в каждой точке контакта происходит продольное скольжение зубьев. Наличие повышенной способности к притиранию позволяет добиться более плавной и менее шумной работы передачи.

Стойкость против усталостных разрушений. На ведомой и ведущей гипоидных шестернях вследствие смещения имеются разные углы спирали. Это означает, что при одном и том же нормальном модуле для обеих шестерен, их торцовые модули будут разными. Таким образом, у обычно применяемых гипоидных передач, торцовый модуль ведущей шестерни больше торцового модуля ведомой, и поэтому делительный диаметр ведущей шестерни больше диаметра соответствующей конической шестерни с круговым зубом. Степень разницы их зависит от величины смещения. Больший диаметр ведущей шестерни способствует двух -- десятикратному увеличению ее сопротивления усталости на изгиб по сравнению с аналогичным показателем конической шестерни с круговым зубом при том же передаточном числе передачи. А большие размеры ведущей шестерни позволяют увеличить диаметр вала ведущей шестерни при больших передаточных числах.

По мере того как уменьшается передаточное число передачи, сильно растут размеры ведущей шестерни. Отсюда конические колеса с круговым зубом предпочтительнее.

Прочность на усталостное выкрашивание. Вследствие увеличенных размеров гипоидной передачи и большего угла спирали радиус кривизны контактирующих зубьев колес больше, чем у соответствующих конических колес с круговым зубом. Это уменьшает давление между поверхностями зубьев и, следовательно, вероятность появления выкрашивания. Гипоидные шестерни в зависимости от смещения могут воспринимать нагрузку, большую по сравнению с коническими шестернями с круговым зубом до 75%.

Прочность на задир. Конические шестерни с круговым зубом менее подвержены задиру, чем гипоидные. Это обусловлено отсутствием осевой составляющей скорости скольжения между зубьями. Однако при использовании общераспространенных масел для ведущих мостов проблема задира зубчатых колес обоих типов, применяемых в автомобилях, возникает редко.

Скольжение. Как у конических колес с круговым зубом, так и у гипоидных происходит скольжение в направлении профиля зуба. У гипоидных колес, кроме того, возникает скольжение вдоль зуба. В результате повышенного скольжения в гипоидных колесах увеличивается количество выделяемого тепла. Поэтому в целях обеспечения возможности работы при необходимой температуре следует отдельно продумать смазывание и охлаждение.

КПД. Необходимо подчеркнуть высокий КПД как гипоидных, так и конических колес с круговым - зубом. КПД гипоидных колес несколько ниже из-за увеличенного скольжения между зубьями. В случае применения конических колес с круговым зубом достигается КПД, равный приблизительно 98%, в то время как с гипоидными -- около 96%. КПД зависит от величины гипоидного смещения, а также, что очень важно, от передаваемого усилия. При больших нагрузках КПД выше.

Смазывание. Как в конических колесах с круговым зубом, так и в гипоидных одновременно происходят качение и скольжение между зубьями. Дополнительное влияние качения выражается в образовании гидродинамической пленки. Однако при высокой скорости скольжения выделение тепла вследствие трения может создать очень высокую температуру в точке контакта, в результате чего может произойти разрушение масляной пленки. В связи с этим обычно применяют специальные масла, В обычных условиях как конические шестерни с круговым зубом, так и гипоидные должны смазываться маслами для гипоидных передач.

Чувствительность к несоосности. В принципе как конические колеса с круговыми зубьями, так и гипоидные проявляют одинаковую чувствительность к несоосности как при сборке, так и под нагрузкой. Эта чувствительность зависит от продольной кривизны зуба (диаметра зуборезной головки) и характера пятна контакта между зубьями. Жесткая установка уменьшает отрицательные последствия несоосности.

Изготовление. Как конические, так и гипоидные колеса изготовляю! с помощью одного и того же оборудования. Поэтому непосредственные производственные затраты будут приблизительно одинаковыми для обоих типов. Однако гипоидные колеса имеют два преимущества перед коническими колесами с круговыми зубьями. Во-первых, из-за большого размера шестерни развод резцов головки больше, а в связи с этим увеличивается и прочность резца. Во-вторых, в случае продольного скольжения зубья быстрее и более равномерно притираются.

Передаточное число. При больших передаточных числах гипоидная шестерня, имеющая больший диаметр, чем соответствующая коническая с круговыми зубьями, позволяет применять вал большего диаметра. Это желательно при передаточном числе 4,5 и выше. Поэтому гипоидная передача может быть наиболее целесообразной при больших передаточных числах. Для меньших передаточных чисел одинаково подходят как конические, так и гипоидные колеса. Если существует необходимость в применении более низких передаточных чисел, то не следует упускать из вида размеры гипоидной шестерни. Для передаточных чисел, меньших 2, диаметр гипоидной шестерни может оказаться настолько большим, что приведет к уменьшению дорожного просвета. В таком случае следует применять конические колеса с круговыми зубьями.

Положение центра тяжести автомобиля. При использовании конических колес с круговыми зубьями карданный вал лежит в той же горизонтальной плоскости, что и полуоси. В обычных конструкциях с гипоидными шестернями карданный вал в связи со смещением ведущей шестерни располагается ниже полуосей. Это приводит к снижению центра тяжести транспортного средства, а также высоты туннеля внутри легкового автомобиля. Однако следует помнить о том, что одновременно уменьшается просвет под карданным валом. Наружный диаметр картера главной передачи. Конические колеса с круговыми зубьями позволяет применять больший корпус дифференциала, так как он размещается на передней части ведомой шестерни (как это обычно делается). В случае гипоидных колес по мере роста смещения ведущая шестерня перемещается вдоль своей оси в сторону оси ведомой шестерни, что уменьшает объем пространства, используемого для расположения шестерен дифференциала.

Опорные реакции. Если коническое колесо с круговыми зубьями и соответствующее гипоидное имеют одинаковый угол спирали по середине венца, то ведущая гипоидная шестерня образует больший угол спирали, чем коническая с круговыми зубьями, а ведомая гипоидная шестерня -- меньший угол спирали, чем ведомая коническая шестерня с круговыми зубьями. В связи с тем, что угол спирали ведущей гипоидной шестерни больше, осевое усилие, действующее на подшипники ведущей гипоидной шестерни, будет больше, а осевое усилие, действующее на подшипник ведомой гипоидной шестерни, будет меньше.

КЛАССИФИКАЦИЯ ГЛАВНЫХ ПЕРЕДАЧ

Главная передача -- механизм трансмиссии автомобиля, преобразующий крутящий момент и расположенный перед ведущими колесами автомобиля (ГОСТ 18667--73*).

Главные передачи по числу, виду и расположению зубчатых колес подразделяют на одинарные, двойные, конические, гипоидные, цилиндрические, червячные, центральные двойные, разнесенные двойные, двухступенчатые.

Кинематическая схема главной передачи определяет конструкцию ведущего моста автомобиля, поэтому выбор схемы является одним из важных этапов проектирования главных передач.

РАСЧЕТ ПЕРЕДАТОЧНОГО ЧИСЛА ГЛАВНОЙ ПЕРЕДАЧИ И ВЫБОР ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ КОНИЧЕСКИХ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС

Определим передаточное число главной передачи из условия преодоления максимального дорожного сопротивления:

,

где - коэффициент максимального дорожного сопротивления;

= 0,35;

- полный вес автомобиля.

;

.

С целью унификации проектируемой конструкции с базовой, в качестве ведущей шестерни используем уже разработанную деталь со следующими параметрами:

число зубьев ;

внешний делительный диаметр ;

внешний окружной модуль ;

средний угол наклона зубьев .

Ведомое колесо разработаем также на основе имеющейся детали со следующими параметрами:

число зубьев ;

внешний делительный диаметр ;

внешний окружной модуль .

Определим основные параметры конических зубчатых колес:

Величины углов делительных конусов:

;

.

Внешний окружной модуль:

;

Внешний делительный диаметр:

;

.

Внешнее делительное конусное расстояние:

;

Ширина зубчатого венца шестерни и колеса:

;

принимаем .

Среднее делительное конусное расстояние:

;

Средний окружной модуль:

;

Средний делительный диаметр шестерни:

;

Средний нормальный модуль:

;

округляем до стандартного значения и принимаем .

После этого для передачи с круговыми зубьями уточняем параметры:

;

;

;

;

;

;

.

Коэффициент смещения инструмента при нарезании зубчатых колес:

;

.

Высота головки зуба:

В среднем сечении при x_nl = 0,365 и x_n2 = -0,365

; .

Высота ножки зуба:

В среднем сечении при x_nl = 0,365 и x_n2 = -0,365

;

.

Угол ножки зуба:

;

.

Угол головки зуба:

;

.

Угол конуса вершин:

;

.

Угол конуса впадин:

;

.

Окружная толщина зуба:

В среднем нормальном сечении

.

Увеличение высоты головки зуба при переходе от среднего к внешнему сечению

;

.

Внешняя высота головки зуба

;

.

Увеличение высоты ножки зуба при переходе от среднего к внешнему сечению

;

.

Внешняя высота ножки зуба

;

.

Внешняя высота зуба:

;

.

Внешний диаметр вершин зубьев:

;

.

Внешний диаметр впадин зубьев:

;

.

Расчетное базовое расстояние (от вершины делительного конуса до плоскости, в которой расположена внешняя окружность вершин зубьев):

;

.

Для конической передачи с круговыми зубьями выбираем номинальный диаметр зуборезной головки = 400 мм.

Коэффициент торцового перекрытия:

.

РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ

Расчет заключается в определении максимальных контактных напряжений на активных поверхностях зубьев и напряжении изгиба зубьев и сопоставлении указанных напряжении с соответствующими предельными. В качестве предельных в этих расчетах принимаются напряжения, при однократном действии которых возможно или значительное повреждение активной поверхности зуба,например, смятие, вдавливание, растрескивание, остаточная деформация зуба, или его поломка.

Расчетная нагрузка в зацеплении определяется исходя из величины максимального динамического момента Mmах

где _с - коэффициент запаса сцепления принимает значения _с=[1.5..2.2]

Принимаем _с=1.8

Коэффициент максимальной динамической нагрузки

Параметр контактного напряжения при действии максимального динамического момента

Максимальное контактное напряжение

Максимальное напряжение изгиба

- зуба шестерни

- зуба колеса

Условие достаточной контактной прочности активных поверхностей зубьев - обеспечивается если выполняется неравенство

где _Hlimb - предел выносливости по контактным напряжениям (_Hlimb=190 МПа )

Имеем 103,4<0,9*190=171 т.е. условие контактной прочности обеспечивается.

Условие достаточной прочности при изгибе зубьев обеспечивается если выполняется неравенство

где _Flimb - предел выносливости по напряжениям изгиба (_Flimb =1900 МПа )

максимальное напряжение изгиба _Fj - в данном случае следует принимать для колеса как наиболее нагруженного

Имеем 485 < 0.9*1900=1710 МПа, таким образом, условие прочности по напряжениям изгиба обеспечивается

Размещено на Allbest.ru