Конструктивные свойства и расчет коробки передач автомобиля ЗИЛ-5301

По таблице 7.5 определили γ, %:

Расчетная удельная сила  γ_р, вычисляется по формуле:

                              

Где F_P – расчетная окружная сила на ведущих колесах авто на данной передаче, Н, определяемая с учетом по сцеплению ведущих колес:

                 ,

Подставляем в формулу (8) получаем

 

                     ,      

где φ – коэффициент сцепления;

К_сц – коэффициент распределения массы на ведущих колесах

                 

Среднее значение удельных окружных сил , вычисляется по формуле:

             

где 1,86 – коэффициент учитывающий  сопротивлению разгону;

       - удельное сопротивление дороги;

      - удельное сопротивление воздуха.

                   

где V_cp – средняя скорость автомобиля на передачах, км/ч;

       G_a – вес автомобиля, кг.

Примечание : - учитывается при V_cp>40 км/ч.γ

Данные расчетов при остальных  параметрах приведены в таблице 13

 

Таблица 13

параметр	1	2	3	4	5	ЗХ
	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3
	9,72	17,62	31,68	49,208	62,74	9,12
	0,07	0,07	0,07	0,07	0,07	0,07
	0,00026	0,00086	0,00278	0,00673	0,01094	0,00023
	0,13068	0,13179	0,13538	0,14271	0,15055	0,13063
	2,2956	2,2763	2,2159	2,1021	1,9926	2,2965
	0,04	0,04	0,041	0,045	0,005	0,04
	0,15	0,15	0,153	0,154	0,16	0,15

 

Где: , - коэффициента пробега

 

Определение расчетных  напряжений

 

 Расчетное напряжение изгиба

где - окружная сила, Н;

       единичное напряжение изгиба;

       коэффициент зависящий от суммарной длинны контактных линий и              величины перекрытия;

       коэффициент который учитывает распределение нагрузки между

зубьями, зависящий от точности изготовления зубчатого колеса;

       коэффициент учитывающий неравномерность распределения нагрузки

по ширине венца;

       коэффициент учитывающий динамическую нагрузку в зацеплении;

       коэффициент учитывающий свойства смазок и характер работы

колеса в зацеплении;

        коэффициент учитывающий габаритные размеры зубчатого колеса.

 

Диаметр начальных окружностей  , мм, вычисляется по формуле:

Ведущее колесо: ,

мм

Ведомое колесо:

мм

 

Диаметр окружностей вершин , мм, вычисляется по формуле:

мм

мм

 

Диаметр окружностей впадин , мм, вычисляется по формуле:

,

где нормальный угол зацепления;

       угол наклона зуба.

мм

Окружная сила F_t , H, вычисляется по формуле:

 

Единичное напряжение изгиба 

где коэффициент напряжения изгиба;

       учитывает параметр сопряженного зубчатого колеса;

       зависит от угла профиля исходного контура;

       учитывает радиус переходной кривой;

       учитывает перераспределение толщины зубьев шестерни и колеса.

       [1, c112]

где фактическое число зубьев;

       эквивалентное число зубьев.

 

 Эквивалентное число зубьев 

 

 

Определяем коэффициент напряжения изгиба

По ГОСТ 13.755-84 определяем

 

 

Коэффициент, зависящий от суммарной  длинны контактных линий и величины перекрытия ,

для косозубых зубчатых колес.

 

Коэффициент осевого перекрытия

           

 

Коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями          

Где учитывает неравномерность распределения нагрузки в начальный период работы колеса;

       коэффициент, учитывающий приработку зубьев.

Коэффициент определяем по таблице 7.8

Для определения  вычисляем коэффициент ширины

 

Коэффициент, учитывающий динамическую нагрузку в зацеплении

 

где - коэффициенты обусловленные погрешностями зубчатых колес.

 

 

Примечание – при окружной скорости V≤1 м/с коэффициент

 

Окружная скорость V м/с, вычисляется по формуле:

 

 

Коэффициент, учитывающий свойства применяемого смазочного материала  и характер работы зубчатого колеса в передаче следует принимать:                                              для ведущего зубчатого колеса [1, c114]                                                                                       для ведомого зубчатого колеса  [1, c114]                                                                                      

Коэффициент, зависящий от размеров зубчатого колеса определяют

по таблице 7.10

 

_{Результаты расчетов приведены в таблице 14}

_{Таблица 14}

параметр	ведущие зубчатые колеса
	Z1	Z4	Z6	Z8	Z9
	3,46	1,9	1,064	0,736	1,864
mn, мм	3	3	3	3	3
β, град	22,33	22,33	22,33	22,33	22,33
Z	13	22	31	38	22
dW, мм	72	110	155	184	112
dn, мм	78	116	161	190	118
db, мм	68	102	144	171	104
bw, мм	40	38	38	34	38
αtw, град	21,48	21,48	21,48	21,48	21,48
α, град	20	20	20	20	20
Ft, Н	22509	14682	10419	8777	14420
Zv	14	24	34	41	24
Yfo	2,25	2,45	2,7	2,7	2,7
Ku	0,991	0,989	0,9889	0,9908	0,9899
YF	2,229	2,42	2,67	2,67	2,67
εα	1,61	1,53	1,53	1,53	1,53
Yε	0,64	0,67	0,9	0,9	0,9
σF, H	439	306	357	301	457

 

_{Допускаемое напряжение изгиба} 

где предельное напряжение изгиба, МПа

       коэффициент долговечности.

 

Коэффициент долговечности вычисляется по формуле:

Где: показатель кривой усталости при изгибе;

         – базовое число циклов;

        эквивалентное число циклов перемен напряжения.

Показатель кривой усталости при  изгибе определяют по таблице 7.6 [1]

Базовое число циклов определяют по таблице 7.6 [1]

 

Эквивалентное число циклов перемен  напряжения

Где ресурс по усталости при работе зубчатого колеса на нескольких передачах;

        планируемый пробег автомобиля до капитального ремонта, км.

 

Ресурс по усталости  при изгибе, затрачиваемой на один километр

где - передаточное число от рассматриваемой шестерни до колеса

       относительный пробег на данной передаче.

относительный пробег определяется по таблице 7.5 [1]

 

Общий ресурс по усталости  при изгибе 

где продольное напряжение изгиба при базовом числе циклов

       базовое число циклов 4∙10⁶

 

Продольное напряжение изгиба при  базовом числе циклов

Где - характеризует выносливость материала;

        коэффициент, учитывающий особенность обработки зубьев;

        коэффициент, учитывающий характер нагружения.

 определяется по таблице  7.6 [1]

Значения коэффициента [1, c144]

Значения коэффициента в зависимости от характера нагружения зубчатого колеса.

 

 

 

Пробег автомобиля до усталостной поломки зуба

Расчетное напряжение изгиба , МПа, не должно быть больше допустимого напряжения изгиба , МПа.

 

Максимальное напряжение изгиба

где коэффициент динамичности, вычисляется по формуле:

      

где максимальный динамический момент, Нм.

Принимаем

 

Условие достаточной  прочности зуба при изгибе

где предельное напряжение изгиба от однократного действия динамической нагрузки, которое может привести к остаточной деформации зуба или его хрупкой поломке.

 

Значение  определяется по таблице 7.6 [1]

Остальные расчеты приведены в  таблице 5

   

        Определения параметра контактного напряжения

 

Где: единичное контактное напряжение изгиба

         коэффициент, зависящий от суммарной длины контактных линий и величины              перекрытия;

         коэффициент, который учитывает распределение нагрузки между зубьями, зависит от точности изготовления колеса;

         коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине венца;

         коэффициент, учитывающий динамическую нагрузку в зацеплении;

         коэффициент, учитывающий свойства смазок и характер работы колеса в зацеплении;

         коэффициент, учитывающий габаритные размеры зубчатого колеса.

 

Единичное контактное напряжение изгиба

где угол зацепления в торцевой плоскости, град, вычисляется по формуле:

 

Коэффициент, зависящий от суммарной  длинны контактных линий 

Коэффициент, который учитывает  распределение нагрузки между зубьями  , вычисляется по формуле:

Где: коэффициент, учитывающий повышения интенсивности нагрузки;

        коэффициент, учитывающий неточность распределения нагрузки между   зубьями.

[1, c112]

[1, c113]

 

Коэффициент, учитывающий неравномерность  распределения нагрузки по ширине венца 

где учитывает неравномерность распределения нагрузки в начальный период работы передачи;

      коэффициент, учитывающий влияние приработке зубьев 

 

Коэффициент определяем по таблице 7.8

 

 

Коэффициент, учитывающий  динамическую нагрузку в зацеплении

[1, c114]

при [1, c114]

 

 

Ресурс по контактной усталости на один км пробега 

Где: показатель кривой усталости (контактной), определяется по таблице 7.6 [1];

         коэффициент пробега, определяется графически по рисунку 7.17 [1].

 

 

Предельное контактное напряжение

Где: параметр предела контактной выносливости;

         коэффициент, зависящий от параметров шероховатости.

 

Параметр  определяют по таблице 7.6 [1]

Коэффициент определяют по таблице 7.11 [1]

Примечание: если , расчет заканчивают, если , расчет продолжают.

 

Общий ресурс зубчатых колес

 

где базовое число циклов перемен наряжений.

       определяем по таблице 7.6 [1]

Пробег автомобиля до появления усталостного выкашивания  зубьев

Общее число циклов нагружения

 

 

 

Коэффициент долговечности

Допускаемое контактное напряжение

Где: коэффициент, учитывающий механические свойства материала зубчатого колеса