3. CALCULUL CUTIEI DE VITEZE
Rolul cutiei de viteze
Totalitatea mecanismelor care transmit energia mecanic dezvoltat de motor la sistemul de rulare formeaz transmisia autovehiculului.
Transmisia are rolul de a atenua sau de a nltura dezavantajele motoarelor, de a realiza o caracteristic de traciune care se apropie cel mai mult de caracteristica ideal, precum i de a repartiza puterea la roile motoare.
Cutia de viteze reprezint subansamblul automobilului care asigur modificarea vitezei i forei de traciune a automobilului prin modificarea parametrilor puterii produse de motor.
Rezistentele la naintare ale autovehicului variaz mult n functie de conditiile concrete de deplasare si corespunztor acestora trebuie s se schimbe si forta de tractiune la rotile motoare. Marea majoritate ale automobilelor actuale sunt echipate cu motoare cu ardere interna, a cror particularitate consta n faptul c permit o variatie limitat a momentului motor, respecitv a fortei de tractiune.
Autovehiculul necesit puteri mari si la viteze mici, care ns nu pot fi asigurate de motor datorit valorii relativ ridicate a turatiei minime de functionare stabil a acestuia.n consecinta, autovehiculul trebuie s fie nzestrat cu o cutie de viteze avnd rolul:
-s permit modificarea fortei de tractiune n functie de variatia rezistentelor la naintare ;
-s permit deplasarea autovehiculului cu viteze reduse ce nu pot fi asigurate de ctre motorul cu ardere intern, care are turatia minim stabil relativ mare;
-s permit mersul napoi al autovehiculului fr a inversa sensul de rotatie al motorului;
-s realizeze ntreruperea ndelungat a legturii dintre motor si restul transmisiei, n cazul n care autovehiculul st pe loc, cu motorul n functiune.
Cutiile de viteze trebuie s ndeplineasc urmtoarele conditii:
-s asigure autovehiculului cele mai bune calitti dinamice si economice la o caracteristic exterioar a motorului dat;
-actionare simpl si comod;
-functionare silentioas
-constructie simpl;
-randament ridicat;
-sigurant n functionare;
-fiabilitate ridicat;
-greutate mic;
-gabarit redus;
-ntretinere usoar.
Alegerea schemei funcionale a cutiei de viteze n prezent cele mai rspndite la autovehicule sunt cutiile de viteze cu variatia n trepte a raportului de transmitere, cu arbori cu axe fixe si cu actionare mecanic. Aceste cutii de viteze permit obtinerea variatiei raportului de transmitere n limitele necesare pentru o constructie simpl , cu un randament ridicat si la un cost sczut.
Din aceste considerente aleg o cutie de viteze mecanic n 6 trepte cu 3 arbori cu axe fixe.
Schema cinematic a cutiei adoptate
S-a adoptat acest tip de cutie pentru c autovehiculul pentru care este proiectat lucreaz in condiii grele asigurndu-i acestuia o funcionare foarte bun la diferite regimuri de lucru.
Se vor folosi angrenaje cu roi cilindrice cu dantur nclinat.
Calculul roilor dinate
Calculul angrenajului permanent prin metoda ISO Date de proiectare
-puterea nominal de transmis: Pn = 270 kw
-turaia pinionului angrenajului: nm = 2400 rot/min -raportul de angrenare : -durata minim de funcionare : -condiiile de functionare ale angrenajului :
-momentul maxim este dat de ctre un motor cu aprindere prin scnteie, transmisia autovehiculului fiind supus la sarcini puternice cu socuri moderate;
-numrul de roti cu care angreneaz pinionul respectiv roata condus :
-profilul cremalierei generatoare :
-distana dintre axe :
-se adopt :Calculul de predimensionare
*alegerea preliminar a materialelor :
se adopt:18MoCrNi13;cementare, clire si revenire joas;duritatea flancului 60 HRC;
duritatea miezului 350 HB;rezitenta la rupere :
limita de curgere:
*numrul de dinti pentru pinion, respectiv pentru roata condus(z1,z2) :
-modulul danturii :-unghi de nclinare al danturii :
-se adopt :
-se adopt :
*raportul de angrenare real :
Se verific ndeplinirea conditiei :=
Cazul teoretic :
>=
>=
Cazul practic :
>=
>=
-gradul de acoperire al angrenajului n plan frontal, gradul de acoperire suplimentar, respectiv total :
-conditia de evitare a ascutirii dintelui :
-unghiul de nclinare al danturii pe cercul de cap :
-unghiul de presiune al danturii pe cercul de cap :
-arcul dintelui pe cercul de divizare n plan normal, respectiv n plan frontal :
-arcul dintelui pe cercul de cap in plan frontal, respectiv normal :
Se verific condiiile :
>=
>=
-viteza periferic pe cercul de divizare :
Alegerea treptei de precizie i a procedeului tehnologic de execuie a roilor dinate :
Se adopt treapta de precizie 9; danturare prin frezare cu frez melc.
-alegerea rugozitii flancului i a zonei de racordare :
,pentru flanc;
,pentru zona de racordare.
Alegerea lubrifiantuluiSe adopt uleiul TIN 300 EP, cu viscozitatea cinematic de :
(cSt)
Determinarea tensiunilor si verificarea angrenajului
*Determinarea factorilor specifici angrenajului
-factorul de elasticitate al materialelor roilor :
-factorul zonei de contact i factorul de form al dintelui pentru solicitarea de ncovoiere :
Pentru dimensionare :
-factorul de corecie a tensiunilor de ncovoiere la baza dintelui :
-factorii nclinrii dinilor pentru solicitarea de contact, respectiv de ncovoiere :
>
-factorii gradului de acoperire pentru solicitarea de contact, respectiv de ncovoiere :
-factorul dinamic se adopt funcie de viteza periferic a pinionului, numrul de dini ai pinionului i trepta de precizie :
-factorii de repartizare a sarcinii pe limea danturii pentru solicitarea de contact, respectiv de ncovoiere :
-factorii de repartizare a sarcinii n plan frontal, pe perechile de dini aflate simultan n angrenare, pentru solicitarea de contact, respectiv de ncovoiere :
Conform DIN 3990-80 se calculeaz :
, abaterea efectiv a pasului de baz ;
, valoare cu care se reduce, prin rodaj, abaterea iniial a pasului de baz ;
, rigiditatea unei perechi de dinti n angrenare ;
, rigiditatea medie a dintilor n angrenare ;
, ltimea rotii ;
, forta tangential corectat, pentru calculul la solicitarea de contact ;
, factor auxiliar ;
*tensiunile admisibile necesare, din conditia de rezistent la solicitarea
de contact, respectiv de ncovoiere, pentru dimensionare :
*tensiunile limit necesare, pentru solicitarea de contact, respectiv de ncovoiere, pentru dimensionare :
-factorul relativ de sensibilitate al materialului la concentratorul de tensiuni de la baza dintelui, la durabilitate nelimitat (factorul de reazem) :
-factorii durabilitatii pentru solicitarea de contact, respectiv de ncovoiere :
-unde ce+c+r reprezint urmtorul tratament termic:
cementare+clire+revenire joas;
-se vor alege urmtoarele valori :
-coeficientii de siguranta minimi pentru solicitarea de contact, respectiv de ncovoiere :
Pentru sigurant normal n functionare ( probabilitate de defectare
=>
*coarda constant a dintelui n plan frontal, respectiv n plan normal :
*nltimea la coarda constant n plan normal, respectiv frontal :
Abateri i tolerane
*tipul ajustajului rotilor dintate n angrenare, tipul tolerantei jocului dintre flancuri :
Se alege conform STAS 6273-81 ajustajul B, tipul toleranei jocului dintre flancuri-b, respectiv treapta a V-a de precizie.
*abaterile limit ale distantei dintre axe :
Se alege din STAS 6273-81, n funcie de tipul ajustajului :
*toleranta btii radiale a danturii :
Se alege din STAS 6273-81,pentru treapta de precizie n care se execut roile angrenajului :
*abaterea minim a cotei peste dinti pentru danturi exterioare :
Se alege din STAS 6273-81, n funcie de tipul ajustajului, de treapta de precizie n care se execut roile i de diametrul de divizare al roii :
*toleranta cotei peste dinti :
Se alege din STAS 6273-81, n funcie de tipul ajustajului i de tolerana btii radiale a danturii :
*abaterea minim a cotei medii peste dinti pentru danturi exterioare :
*toleranta cotei medii peste dinti :
Se alege din STAS 6273-81, n funcie de tipul ajustajului i de tolerana btii radiale a danturii :
*abaterea minim a cotei peste bile :
-toleranta cotei peste bile :
*abaterea minim a grosimii dintelui pe coarda constant :
Se alege din STAS 6273-81, n funcie de tipul ajustajului, de treapta de precizie n care se execut roile i de diametrul de divizare al roii :
*toleranta grosimii dintelui pe coarda constant :
Se alege din STAS 6273-81, n funcie de tipul ajustajului i de tolerana btii radiale a danturii :
Elementele geometrice ale pinioanelor fiecrei trepte de viteze
Elementele geometrice ale pinioanelor treptei I
-profilul cremalierei generatoare :
* Determinarea raportului de transmitere al angrenajului format din rotile 7 si 13
* Determinarea diametrelor cercurilor de rostogolire
* Determinarea diametrelor cercurilor de baz
* Determinarea diametrelor cercurilor de divizare
* Determinarea numrului de dinti
Se adopt :
Se adopt :
* Determinarea raportului real de angrenare
Se verific ndeplinirea conditiei :