calculul cutiei de viteze cca 2

8/18/2019 Calculul Cutiei de Viteze CCA 2

1/35

Calculul cutiei de viteze

1.1. Alegerea schemei de organizare a cutiei de vitezeAlegerea schemei de organizare

În Fig. 1.1 este prezentată schema de organizare de ansamblu al unui schimbătorde viteze cu 5 trepte.

Fig. 1.1 Schemă de organizare al unei cutii de viteze cu doi arbori


2/35

Figura. 1.29 Scheme de a cutiei de viteze

1.2. Calculul schimbătorului de viteze

Calculul cutiei de viteze cuprinde alegerea schemei deorganizare! determinarea greută"ii! calculul ro"ilor din"ate!

calculul arborilor #i calculul pentru alegerea rulmen"ilor.1.2.1. Alegerea schemei de organizare a cutiei de viteze

Alegerea schemei de organizare se $ace pe baza rezultatelorob"inute la calculul de trac"iune %n cadrul căruia s&a e$ectuateta'area cutiei de viteze. Cunosc(ndu&se numărul de trepte!

trebuie aleasă solu"ia de cuplare pentru )ecare treaptă! "in(ndseama de tipul automobilului pentru care se proiectează cutia

de viteze. În prezent! sunt răsp(ndite la autocamioane #iautobuze cutiile de viteze care utilizează pentru treptele

in$erioare solu"ia cu ro"i din"ate cu deplasre a*ială sau cu ro"idin"ate permanent angrenate #i mu$e de cuplare! iar pentrutreptele superioare solu"ia de cuplare a treptelor cu mu$e de

cuplare sau cu sincronizoare. +a autoturismele moderne! dupăcum s&a arătat! se utilizează solu"ia cu sincronizatoare la toate

treptele pentru mersul %nainte.


3/35

În schema de organizare a cutiei de viteze! la alegereapozi"iei ro"ilor din"ate $a"ă la lagărele arborilor! este necesar săse adopte ini"ial! prin compara"ie cu realizări similare e*istente!

următoarele elemente lă"imea ro"ilor din"ate b! lă"imea

sincronizatoarelor! lă"imea lagărelor ,! distan"ele dintre ro"iledin"ate #i 'ocul dintre ro"ile din"ate '.

1.4.2. Calculul roţiilor dinţate

Calculul ro"ilor din"ate comportă determinarea numărului dedin"i #i de)nitivarea rapoartelor de transmitere! calculul la %ncovoiere! calculul la presiunea de contact #i calculul la

oboseală.

1.2.-. Calculul cutiilor de viteze mecanice %n trepte cu arbori cua*e )*e

Calculul cutiei de viteze cuprinde alegerea schemei deorganizare! determinarea greută"ii! calculul ro"ilor din"ate!calculul arborilor #i calculul pentru alegerea rulmen"ilor.

1.2.-.1. Alegerea schemei de organizare a cutiei de viteze

Alegerea schemei de organizare se $ace pe baza rezultatelorob"inute la calculul de trac"iune %n cadrul căruia s&a e$ectuateta'area cutiei de viteze. Cunosc(ndu&se numărul de trepte!

trebuie aleasă solu"ia de cuplare pentru )ecare treaptă! "in(ndseama de tipul automobilului pentru care se protectează cutia

de viteze. În prezent! sunt răsp(ndite la autocamioane #iautobuze cutiile de viteze care utilizează pentru treptele

in$erioare solu"ia cu ro"i din"ate cu deplasre a*ială sau cu ro"i

din"ate permanent angrenate #i mu$e de cuplare! iar pentrutreptele superioare solu"ia de cuplare a treptelor cu mu$e de


4/35

cuplare sau cu sincronizoare. +a autoturismele moderne! dupăcum s&a arătat! se utilizează solu"ia cu sincronizatoare la toate

treptele pentru mersul %nainte.

1.2.-.2. Calculul ro"iilor din"ate

Calculul ro"ilor din"ate comportă determinarea numărului dedin"i #i de)nitivarea rapoartelor de transmitere! calculul la %ncovoiere calculul la presiunea de contact #i calculul la

oboseală.

eterminare numărului de din"i #i de)nitivarea rapoartelor detransmitere ale cutiei de viteze. +a determinarea numărului de

din"i ai ro"ilor trebuie %ndeplinite următoarele cerin"e realizarea!pe c(t posibil! a rapoartelor de transmitere determinate la

eta'area cutiei de vitaze! av(nd %n vedere $aptul că ro"ile din"ateau un număr %ntreg de din"i/ alegerea pentru pinioanele cudiametrele cele mai mici a numărului de din"i apropiat de

numărul minim admisibil! pentri a rezulta o cutie de viteze c%tmai compactă.

istan"a C dintre a*ele arborilor secundar 0sau primar #iintermediar poate ) e*primată %n $unc"ie de razele ro"ilor

din"ate care se aă %n angrenare ][*26 3 mm M C M =

M M & momentul ma*im motor %n 34m

mmC 178108*26 3 ==


5/35

Se adopta mmC 180=

2.3.2.Distanţele dintre carter i roţile dinţate i dintre roţi!

22

22

22

22

22

8

8,7

5

8,7

78,766,55

6,5

4

6,5

4

4,3

3

4,3

32

2,1

2

2,1

11

B j

bl

b jb jb j

bl

b j

bl

b jl j

bl

b j

Bl

S

++=

++++++=

++=

++++=

++=

unde

B & lă"imea lagărelor/

71..... j j & 'ocurile dintre ro"ile din"ate #i carter sau dintre ro"i/

8,72,1 .....bb

& lă"imea perechilor de ro"i din"ate/

S l

& lă"imea sincronizatoarelor.

În tabelul de mai 'os sunt prezentate date constructive pentru determinareaschemei de organizare a cutiei de viteze %n mm 0abel 5.1.

"abel 3.1

Automobilul

# $1% $& $4.....$' b1(2.....b'(& ls

Dacia13))

14.....18 4 5 14.....16 32

*+21 18.....19 4 4 17.....20 40


6/35

,olga

S-+131 22.....25 3,5.....4,5 3 20.....27 55

Se adoptă

#18

$1% $&4

$4.....$'4

b1(2.....b'(&17

ls40

5,212

184

2

17

632

174174174

2

17

212

174

2

17

612

174404

2

17

5,212

174

2

18

5

4

3

2

1

=++=

=++++++=

=++=

=++++=

=++=

l

l

l

l

l

][54321 mml l l l l l ++++=

[ ]mml 1885,216321615,21 =++++=

[ ]mml 188=

2.4./reutatea cutiei de viteze!

][* 3 N C aGcv =

unde


7/35

C & distan"a dintre arbori/

a & coe)cient care "ine seama de tipul cutiei de viteze.

Se adoptă

]/[10*084,0 32 mm N a −=

Observaţie:

În general! cutiile de viteze 0%mpreună cu carterul ambreia'ului reprezintă 2 6 7 8din greutatea aototurismului #i 2!5 6 5 8 din greutatea autocamionului cu

motorul nealimentat.

[ ] N C aGcv3*=

[ ] N Gcv 4898180*10*084,0 32 == −

2.0. Determinarea numărului de dinţi ai unei cutii deviteze cu dinţi nclinaţi!

2.0.1.umărul de dinţi e treata !

1

2

1 z

z icv =

În cazul cutiilor de viteze pentru automobile! unghiul variază %ntre limitele0

45.....25=γ pentru autoturisme #i

025.....20=γ

%n cazul autocamioanelor #iautomobilelor de teren.

Se adoptă

⇒= 045.....25γ 025=γ

DP m /4,25=


8/35

unde

m & modulul/

DP

& diametrul pitch.

În tabelul de mai 'os sunt recomandări pentru alegerea diametrului pitch 0abel7.2.

"abel 3.2

"iulautomobilului

*omentulmotor 5m

Diametrul itch 6D78

Danturădreată

Dantură nclinată

Autoturisme

- până la 166

- 173.....276

- peste 276

10

8

8

12

12

10

Autocamioane

până la 276

- 276.....346

- 346.....415

- peste 415

7

6

6

5

8

7

6

6

entru dantură %nclinată! diametrul pitch este

11= DP

30,211/4,25 ==m

30,2=m

in SAS se alege valoarea modulului

5,2=m


9/35

γ γ

cos**2)(**2

cos 21

21 C z z mm

C z z =+⇒=

+

⇒=1

21

z

z icv

112 * cvi z z =

γ cos**2)(* 21 C z z m =+

)1(*

cos**2cos**2)*(*

1

1111

cv

cvim

C z C i z z m

+=⇒=+

γ γ

26)01,41(*5,2

25cos*180*21 =+= z

dinti261 = z

121 C z z =+

m

C C

*21 =

1445,2

180*21 ==C

1441 =C

112121 z C z C z z −=⇒=+

118261442 =−= z

dinti1182 = z


10/35

Se recalculează1cvi

cu noile valori ale lui1 z #i

2 z

1

2

1 z

z icv =

53,426

1181

==cvi

53,41 =cvi


3

4

2 z

z icv =

γ γ

cos**2)(**2

cos 43

43 C z z mm

C z z =+⇒=

+

⇒=3

4

2 z

z icv

234 * cvi z z =

γ cos**2)(* 43 C z z m =+

)1(*

cos**2cos**2)*(*

2

3233

cv

cvim

C z C i z z m +=⇒=+ γ γ

34)76,21(*5,2

25cos*180*23 =+= z

dinti343 = z


11/35

143 C z z =+

m

C C

*21 =

1445,2

180*21 ==C

1441 =C

314143 z C z C z z −=⇒=+

110341444 =−= z

dinti1104 = z


cu noile valori ale lui3 z

#i4 z

3

4

2 z

z icv =

22,334

1102 ==cvi

22,32 =cvi


γ γ

cos**2)(**2

cos 65

65 C z z mm

C z z =+⇒=

+


12/35

⇒=5

6

3 z

z icv

356 * cvi z z =

γ cos**2)(* 65 C z z m =+

)1(*

cos**2cos**2)*(*

3

5355

cv

cvim

C z C i z z m

+=⇒=+

γ γ

45)90,11(*5,2

25cos*180*25 =+= z

dinti455 = z

165 C z z =+

m

C C

*21 =

1445,2

180*21 ==C

1441 =C

516165 z C z C z z −=⇒=+

99451446 =−= z

dinti996 = z



#i6 z


13/35

5

6

3 z

z icv =

2,245

99

3

==cv

i

2,23 =cvi

2.0.4.umărul de dinţi e treata ,!

γ γ

cos**2)(**2

cos 87

87 C z z mm

C z z =+⇒=

+

⇒=7

8

4 z

z icv

478 * cvi z z =

γ cos**2)(* 87 C z z m =+

)1(*

cos**2cos**2)*(*

4

7487

cv

cvim

C z C i z z m

+=⇒=+

γ γ

56)31,11(*5,2

25cos*180*27 =+= z

dinti567 = z

187 C z z

=+


14/35

m

C C

*21 =

144

5,2

130*21 ==C

1441 =C

718187 z C z C z z −=⇒=+

88561448 =−= z

dinti888 = z



#i8 z

7

8

4

z

z icv =

57,156

884 ==cvi

57,14 =cvi

2.0.0.umărul de dinţi e treata ,!

γ γ

cos**2)(**2

cos 109

109 C z z mm

C z z =+⇒=

+


15/35

⇒=9

10

5 z

z icv

5910 * cvi z z =

γ cos**2)(* 109 C z z m =+

)1(*

cos**2cos**2)*(*

5

95109

cv

cvim

C z C i z z m

+=⇒=+

γ γ

68

)90,01(*5,2

25cos*180*29 =

+

= z

dinti689 = z

1109 C z z =+

m

C C

*21 =

1445,2

180*21 ==C

1441 =C

91101109 z C z C z z −=⇒=+

766814410 =−= z

dinti7610 = z


16/35



#i10 z

9

105

z z icv =

1,168

765 ==cvi

1,15 =cvi

Calculul geometric al angrena$elor cu dinţi nclinaţi

3.1. Date iniţiale!

9nghiul de nclinare al dinteluiβ

!

+a angrena'e cu din"i drepţi unghiul

00=β

+a angrena'e cu din"i inclinati

00 30*4,152

*tg

z mtg t =β


17/35

.

*odulul6standardizat8!

Con$orm tabel 1:&7! pag. 12! din ;:ndrumar de roiectare n construcţia demaini; de /-/


18/35

Delasări secice6normale8 de rol)2(1 x

!

Con$orm tabel 1:&5 #i 1:&-! pag. 1:! se alege deplasările pro)l pentru engrena'ecilindrice e*terioare cu din"i drep"i

0după >?S 1-572&@=

1=∑

≠

X

aaW

5,01 = x

5,05,015,02 =−=−= Σ X x

[ ]mm x 5,02 =

@ăţimea danturii)2(1b

!

[ ]mmab a min1 *ψ =

[ ]mmb 04,3935,81*48,01 ==

2b&in $unctie de diametrul penei

3.2.7arametrii de bază ai angrena$ului!

Distanţa dintre ae a angrena$ului

a

!

[ ]

( )

( )

[ ]mma

a

z z m

a

mmd d

a

t

180

110342

5,2

2

2

43

21

=

+=

+=

+=


19/35

9nghiul de angrenare

wα

!

t ww aa α α cos*)/(cos =

94,020cos*)180/180(cos 0 ==wα

2094,0arccos94,0cos ==⇒= ww α α

20=wα

3.2.1.Suma delasărilor secice6normale8 de rolΣ x!

( )

β α

α α

cos**2

)(* 43

t

t w

tg

z z invinv x

+−=Σ

⇒:winvα −−−−− −−−− rad

Xrad π 180

20

34,0180

*20==

π X

34,020 −=−= tg tg inv www α α α

023,0=w

invα

⇒:t invα

−−−−−−−−−

rad

Xrad

π 180

79,19

345,0180

*79,19==

π X


20/35

=−=−= 345,0345,0tg tg inv t t t α α α

014,0345,0359,0 =−

014,0=vinvα

40,1719,0

144*007,0

0cos*79,19*2

)11034(*))014,0()021,0((==

+−=Σ

tg

invinv x

40,1=Σ x

3.2.2.Delasări secice6normale8 de rol)2(1 x

!

5,01 = x

9,05,040,112 =−=−= Σ x x x

9,02 = x

3.2.3.Distanţa dintre aew

a

!

)cos/(cos* wt w aa α α =

23,180)20cos/79,19(cos*180 ==wa

)(23,180 mmaw =

3.2.4.Diametrele de divizare)2(1d

!

)2(1)2(1 * z md =


21/35

)(6526*5,2* 11 mm z md ===

)(295118*5,2* 22 mm z md ===

)(651 mmd =

)(2952 mmd =

3.2.0.Diametrele cercurilor de icior interioare)2(1 f d

!

)(**2 )2(1**

)2(1)2(1 xchmd d a f −+−=

)(75,61)5,025,01(*5,2*265)(**2 1**

11 mm xchmd d an f =−+−=−+−=

)(75,291)60,025,01(*5,2*2295)(**2 2**22 mm xchmd d an f =−+−=−+−=

)(75,611 mmd f = )(75,2912 mmd f =

3.2..:năţimea dinţilorh

!

)(*5,0* 21*

f f w d d cmah +−−=

)(85,2)75,29175,61(*5,025,0*5,223,180 mmh =+−−=

)(85,2 mmh =

3.2.'.Scurtare dinţilorh∆

!


22/35

hchmh a −+=∆ )*2(* **

)(77,285,2)25,01*2(*5,2 mmh =−+=∆

)(77,2 mmh =∆

3.2.&.Diametrele de ca6eterioare8)2(1ad

!

hd d f a *2)2(1)2(1 +=

)(45,6785,2*275,61*211 mmhd d f a =+=+=

)(45,29785,2*275,291*222 mmhd d f a =+=+=

)(45,671 mmd a = )(45,2972 mmd a =

3.2.E.Diametrele de bază)2(1bd

!

t b d d α cos*)2(1)2(1 =

)(16,6179,19cos*65cos*11 mmd d t b === α

)(57,27779,19cos*295cos*22 mmd d t b === α

)(16,611 mmd b = )(57,2772 mmd b =

3.3.Calculul danturii la ncovoiere!

În cazul ro"ilor cu dantura %nclinată avem $ormula


23/35

][*****1

1 MPak k k y pb

cd

t

iε

σ =

%n care se %nlocuiesc

γ

γ

γ

cos

cos*

cos

1

1

1

t t

p p

bb

=

=

=

unde

b

& lă"imea danturii/

p & pasul danturii/

1t

& $or"a tangen"ială/

d k

& coe)cientul care "ine seama de caracterul dinamic al solicitării/

ck & coe)cient care "ine seama de concentrarea de e$orturi de la baza dintelui/

ε k & coe)cient care "ine seama de de gradul de acoperire.

m p

pb

*

*

π

ψ

=

=

85,75,2*14,3* === m p π

8= p

⇒= 75,2.....2,2ψ 5,2=ψ

208*5,2* === pb ψ


24/35

20=b

25,725cos*8cos*

06,2225cos

20

1

1

=====γ p p

b

7

22

1

1

=

=

p

b

γ cos1

t

t

=

z m

M ct

*

*2=

i M d c i M k M **'=

unde

'

d k

& coe)cientul care "ine seama de caracterul dinamic al solicitării/

M M & momentul motor ma*im/

ii

& raportul de transmitere dintre motor #i angrena'ul care se veri)că.

⇒= 2.....5,1'd k

pentru autoturisme

2' =d k

m N M c *8,22678,3*30*2 ==

m N M c *8,226=


25/35

γ 21 cos* z z =

71,1625cos*26 2 == z

17= z

va

ak d

+=

unde

a & coe)cient care "ine seama de clasa de precizie de prelucrare a danturii/

⇒=12a entru clasa de recizie %

⇒= 9apentru clasa de precizie a &a/

⇒= 6apentru clasa de precizie a &a.

v & viteza tangen"ială a ro"ii pe cercul de divizare.

30,046,2712

12=

+=d k

30,0=d k

b

b

c

r

k δ

*15,01

6,1

+=

unde

bδ & grosimea dintelui la bază/

br

& raza de rotun'ire a dintelui la bază.

mr b *)4,0.....2,0(=


26/35

mmmr b 75,05,2*3,0*3,0 ===

mmr b 75,0=

80,0

75,0

5*15,01

6,1=

+=

ck

80,0=ck

ε ε *)9,0.....8,0(=k

unde

+−=

21

11*18,3874,1

z z ε

72,1118

1

26

1*18,3874,1 =

+−=ε

72,1=ε

42,177,1*85,0 ==ε k

47,1=ε k

z m M ct *

*2=

N t 1017*5,2

8,226*2==

[ ] N t 10=


27/35

γ cos1

t

t

=

1125cos

101 ==t

[ ] N t 111 =

2/5,4/15,1172,0 z z y +−=

11,017/5,417/15,1172,0 2 =+−= y

11,0= y

61,147,1*80,0*30,0*11,0*8*22

11==iσ

[ ] MPai 61,1=σ

3.4.Calculul la resiunea de contact!

Baloarea presiunii de contact are o mare inuen"ă asupra duratei de $unc"ionarea ro"ilor din"ate. acă presiunea super)cială este prea mare! se produce

deteriorarea supra$e"ei de lucru a danturii.

eterminarea preiunii de contact se $ace cu rela"ia

acn

c pl

! p


28/35

l & lungimea supra$e"elor %n contact/

1 ρ #i

2 ρ & razele de curbură/

! & modulul de elasticitate.

În cazul ro"ilor din"ate cu din"i %nclina"i

)cos*/(cos γ α t n =

γ cos/bl =

unde

b & lă"imea danturii/

α & unghiul de angrenare/

γ & unghiul de %nclinare a danturii.

74,11)25cos*20/(cos10 ==n

[ ] N n 74,11=

mml 06,2225cos/20 ==

mml 22=

În cazul determinării e$ortului unitar de contact %n polul angrenării! razele decurbură se vor%nlocui ast$el

pentru ro"ile cu din"i %nclina"i

γ

α ρ

211 cos

sin*d r =


29/35

γ

α ρ

222cos

sin*d r =

unde

1d r

#i2d

r

& raza cercului de divizare.

mmr d 25,261 =

75,1032 =d r

96,1325cos

20sin*25,26

21 == ρ

96,131 = ρ

80,2225cos

20sin*75,103

22 == ρ

80,222 = ρ

5,47

80,22

1

96,13

1*

22

10*1,2*74,11*418,0

5

=

+=c p

5,47=c p

acc p p <

"abel .1


30/35

"reata la care seutilizează roţile

dinţate

"ratament alicat roţilordinţate

Cementare Cianurare

"reata i de mers

naoi"retele suerioare

1900.....2000

1300.....1400

950.....1000

650.....700

Arborii cutiei de viteze

4.1. Determinarea schemei de ncărcare a arborilor i calcululreacţiunilor din lagăre!

Încărcările arborilor cutiilor de viteze sunt determinate de $or"ele din angrena'elero"ilor din"ate. Aceste $or"e dau na#tere "a reac"iuni corespunzătoare %n lagărelearborilor a căror determinare este necesară at(t pentru calculul de rezisten"ă al

arborilor! c(t #i pentru calculul de alegere al rulmen"ilor.

În )ecare angrena' ac"ionează o $or"ă tangen"ială Ft! una radială Fr #i una a*ială

Fa.


31/35


32/35

t τ

& e$ortul unitar de torsiune.

iii W M /=σ

t t t W M /=τ

i M t i M M *=

47078,3*300 ==t M

[ ] Nm M t 1134=

redimensionarea arborilor cutiei de viteze se $ac cu următoarele rela"ii

• pentru arborele primar][*28,2 3 mm M d M =/

• pentru arborele intermediar #i secundar][*)45,0.....4,0( mmC d =.

unde

M M & momentul motor ma*im/

C & distan"a dintre a*ele arborilor.

+a proiectarea arborilor se poate utiliza! de asemenea! următoarele rela"ii dintrecel mai mare diametru al arborelui d #i lungimea dintre reazemele l

• pentru arborele primar #i intermediar18,0.....16,0/ =l d

/

• pentru arborele secundar

21,0.....18,0/ =l d

.18,0.....16,0/ =l d

l d l d *17,017,0/ =⇒=

mmd 56,28168*17,0 ==

mmd 30= pentru arborele primar si intermediar.


33/35

21,0.....18,0/ =l d

l d l d *20,020,0/ =⇒=

mmd 6,33168*20,0 ==

mmd 34= pentru arborele secundar.

=

=⇒=

3

3

*1,0

*2,0*2

d W

d W W W

i

t

it

4.1.1.1.Arborele rimar

3

3

*1,0

*2,0

d W

d W

i

t

=

=

arborele primar.

333

333

270030*1,0*1,0

540030*2,0*2,0

mmd W

mmd W

i

t

===

===

3

3

2700

5400

mmW

mmW

i

t

==

arborele primar.

t t t W M /=τ arborele primar.

21,05400/1134 ==t τ

21,0=t τ arborele primar.

entru⇒=

t i M M

iii W M /=σ arborele primar.

42,02700/1134 ==iσ

42,0=iσ arborele primar.


34/35

22*4 t i"ch τ σ σ +=

59,021,0*442,0 22 =+="chσ

59,0="chσ arborele primar.

4.1.1.2.Arborele secundar

3

3

*1,0

*2,0

d W

d W

i

t

=

=

arborele secundar.

333

333

393034*1,0*1,0

786034*2,0*2,0

mmd W

mmd W

i

t

===

===

3

3

3930

7860

mmW

mmW

i

t

=

=

arborele secundar.

t t t W M /=τ arborele secundar.

14,07860/1134 ==t τ

14,0=t τ arborele secundar.

iii W M /=σ arborele secundar.

28,03930/1134 ==iσ

28,0=iσ arborele secundar.


35/35

22 *4 t i"ch τ σ σ +=

35,014,0*428,0 22 =+="chσ

35,0="chσ arborele secundar.

calculul cutiei de viteze cca 2

Documents