Выбор основных параметров и расчет конических, гипоидных и цилиндрических передач

В настоящее время в главных передачах применяют конические передачи только с круговым зубом, выполненным по дуге окружности, что обусловлено возможностью шлифования зубьев на высокопроизводительных станках. Передаточное число конической передачи

Так как

,

где - средний начальный диаметр шестерни и колеса (рис. 7.11, а); -средний угол наклона шестерни и колеса; - средний нормальный модуль.

В конической передаче и поэтому

(7.1)

Рис. 7.11

Для улучшения приработки u_кон не целое, при этом числа зубьев шестерни и колеса не кратны.

Для того чтобы не было затягивания шестерни в зацепление на передачах прямого хода, направление зубьев шестерни при взгляде с вершины конуса должно совпадать с направлением ее вращения. На передачах заднего хода сила на шестерне направлена к вершине конуса и затягивает шестерню. Однако движение задним ходом составляет небольшую долю пробега и к тому же силы в этом случае обычно невелики.

Более распространена, в сравнении с конической, в главных передачах автомобилей гипоидная передача (рис. 7.11,б). Как и в конических, в гипоидных передачах наибольшее применение находят круговые зубья, хотя применяют и эвольвентные (типа «Клингельберг») и в виде логарифмической спирали (типа «Фиат маммано»). Ось шестерни смещена относительно оси колеса на величину Е, называемую гипоидным смещением.

При определении направления гипоидного смещения принимают, что при взгляде с вершины конуса колеса шестерня находится справа от оси колеса (рис. 7.12). Поэтому условно считается, что на рис.7.12, а и б гипоидные шестерни имеют нижнее смещение, а на рис. 7.12, в и г – верхнее. При этом в первом случае шестерни имеют левое направление винтовой линии зуба, а во втором – правое.

Рис. 7.12

Наличие смещения приводит к тому, что . Основные преимущества гипоидные передачи имеют при . Это происходит при обычно применяемом положительном смещении, когда направление винтовой линии зубьев шестерни и ее смещение соответствуют изображенным на рис. 7.12. При отрицательном смещении, когда шестерня с левым направлением винтовой линии зубьев расположена выше, а шестерня с правым направлением – ниже центра колеса, утрачиваются все преимущества гипоидной передачи.

По аналогии с конической передачей

(7.2)

где - коэффициент гипоидности; .

Фирма «Глиссон» рекомендует следующие соотношения для расчета углов:

(7.3)

(7.4)

где b₂ – ширина зубчатого венца вдоль образующей начального конуса.

Как правило, , поэтому К_г=1,2…1,5. Большие значения встречаются у легковых автомобилей, меньшие - у грузовых.

Из (7.2) следует, что

. (7.5)

Преимущества гипоидной передачи с положительным смещением перед конической следующие:

1. при одинаковых передаточных числах и начальных диаметрах колес шестерня гипоидной передачи имеет больший диаметр по сравнению с соответствующей конической шестерней, чем обеспечивается большая ее прочность, а при одинаковых начальных диаметрах шестерен начальный диаметр колеса гипоидной передачи можно уменьшить (в К_г раз), а дорожный просвет увеличить.

2. так как у гипоидной шестерни угол больше, чем у конической шестерни с круговым зубом, то у нее длиннее зубья и большее их число находится в одновременном зацеплении, это снижает действующую на зубья силу и повышает плавность зацепления;

3. благодаря продольному скольжению зубьев в зацеплении улучшается приработка, повышается плавность и понижается шум;

4. гипоидное смещение дает возможность сделать главную передачу проходной, а кроме того при нижнем расположении шестерни понизить уровень пола в кузове и центр тяжести автомобиля, а при верхнем расположении шестерни – уменьшить углы наклона карданной передачи.

К недостаткам гипоидной передачи можно отнести

1. меньший, чем в конической передаче, КПД из-за наличия скольжения; вследствие малого угла между контактными линиями и вектором относительной скорости передачи склонны к заеданиям;
2. большие осевые силы.

Для уменьшения первого недостатка повышают твердость рабочих поверхностей зубьев, применяют масло с антизадирными присадками, содержащее серу, хлор и фосфор и обеспечивающее высокую прочность масляной пленки, ограничивают гипоидное смещение: для легковых автомобилей – не более , для грузовых – не более .Для уменьшения второго недостатка повышают осевую жесткость опор.

Приближенное значение внешнего делительного диаметра гипоидного колеса d_e2 (рис.7.12) и внешнего окружного модуля могут быть найдены по формулам:

(7.6)

(7.7)

где T_p — расчетный крутящий момент на шестерне главной передачи, Нм.

Внешнее конусное расстояние R_е, ширину зубчатого венца b, среднее конусное расстояние R_m (рис. 7.13) и средний нормальный модуль m_nm определяют в такой последовательности:

(7.9)

(7.10)

Цилиндрические зубчатые передачиприменяют как в одинарных, так и в двойных главных передачах. Применяют прямозубые, косозубые с углом наклона зуба = 16...20⁰ и шевронные зубчатые пары. При выборе размеров можно воспользоваться выражениями, аппроксимирующими зависимость межосевого расстояния (мм) и рабочей ширины зубчатых венцов b (мм) от крутящего момента в существующих конструкциях:

Передаточное отношение цилиндрической одинарной главной передачи 3,5…4,2. Так как для обеспечения плавности зацепления число зубьев шестерни должно быть z₁≥10, то при большом передаточном числе сильно возрастают размеры зубчатого колеса, что приводит к увеличению габаритных размеров картера передачи, снижению дорожного просвета и повышению уровня шума. Одновременно размеры шестерни уменьшаются, что затрудняет ее размещение на валу, так как диаметр шестерни может оказаться меньше диаметра вала. Часто, особенно при больших передаточных числах, шестерню выполняют за одно целое с валом.

Валы главной передачи рассчитывают на прочность и жесткость, которая должна обеспечивать постоянство зацепления зубчатых колес при передаче больших нагрузок.

Проверочные расчеты передач и подшипников можно выполнять по методике, рассматриваемой в курсе «Детали машин», с учетом специфики применения этих деталей в автомобилях.

Дифференциалы

Поиск по сайту: