Определение геометрических и кинематических параметров исследуемой сборочной единицы, устанавливаемой вместо неразборного вала. Методика проведения расчета на контактную и изгибную выносливость. Вычисление основных параметров винтового соединения.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

1

Размещено на

Введение

На автомобиле ВАЗ 2110 установлена двухвальная пятиступенчатая коробка передач с синхронизаторами на 1,2,3 и 4 передачах. В данном курсовом проекте предлагается заменить неразборный первичный вал на сборочную единицу. В частности установить (напрессовать) съемные венцы на шестерни 2, 3 и 4 передачи, заменить материал первичного вала.

• Данное нововведение позволит нам увеличить ресурс коробки передач в целом, снизить себестоимость ремонта в случае выхода из строя любой из шестерен 2, 3 или 4 передачи.

Расчет выполнен на основании ГОСТ 1643-81 в частности, проведен расчет на контактную и изгибную выносливость, а так же расчет винтового соединения позволяющие подтвердить целесообразность данного нововведения.

1. Исходные данные

сборочный вал винтовой соединение

Крутящий момент двигателя M_{кр. дв.} = 103,9 Н·м

Передаточные числа коробки передач:

i₁ = 3.636

i₂ = 1.95

i₃ = 1.357

i₄ = 0.941

i₅ = 0.789

Модуль зацепления m = 2.5 мм.

Числа зубьев шестерен коробки передач:

Таблица 1.1 Числа зубьев шестерен коробки передач

	I	II	III	IV	V
Z1	12	20	25	35	40
Z2	43	40	35	33	32

Проверка передаточных отношений:

i₁ = Z₂/ Z₁ = 3.636

i₂ = Z₂/ Z₁ = 1.95

i₃ = Z₂/ Z₁ = 1.357

i₄ = Z₂/ Z₁ = 0.941

i₅ = Z₂/ Z₁ = 0.789

Передаточные отношения проверяем по ГОСТ 2185-66

Условие вхождения зубьев в зацепление:

1 передача 2 (Z₁ + Z₂) / 2 = 2 (12 + 43) / 2 =55 - целое число

2 передача 2 (Z₁ + Z₂) / 2 = 2 (20 + 40) / 2 =60 - целое число

3 передача 2 (Z₁ + Z₂) / 2 = 2 (25 + 35) / 2 =60 - целое число

4 передача 2 (Z₁ + Z₂) / 2 = 2 (35 + 33) / 2 =68 - целое число

5 передача 2 (Z₁ + Z₂) / 2 = 2 (40 + 32) / 2 =72 - целое число

Целое число - условие выполняется

Принимаем коэффициент смешения Х₁ и Х₂ равными 0.

Угол наклона зубьев = 0.

Степень точности передачи по ГОСТ 1643-81 выбираем равной 7

Шероховатость поверхности по ГОСТ 2789-73 R_a= 2

Циклограмма нагружения:

Т₁ = M_{кр. дв} = 103,9 Н·м

2. Материалы

Марка стали и режимы улучшения шестерен коробки передач:

Ведущая шестерня - Z₁

Ведомая шестерня (колесо) - Z₂

Таблица 2.1 Марка стали и режимы улучшения шестерен коробки передач

	Ведущая шестерня (Z1)	Ведомая шестерня (Z2)
Марка стали	40ХН	25ХГМ
Режим улучшения	Нитроцементация хромомарганцевой стали с молибденом с закалкой с нитроцементационного нагрева.	Закалка при нагреве ТВЧ. Закаленный слой повторяет очертания впадин.

Толщина упрочненного слоя:

h_t1 = 0,8 … 1,1 мм.

Твердость поверхности зуба:

H_О1 = 58 HRC_Э, H_О2 = 50 HRC_Э

Твердость сердцевины зуба:

H_К1 = 300 HV, H_К2 = 300 HV

2.5 Предел текучести:

_T1 = 1000 мПа.

_T2 = 900 мПа.

3. Определение геометрических и кинематических параметров

Делительный угол профиля в торцевом сечении:

a_t=arc tg = arc tg = 20?

Угол зацепления:

Межосевое состояние:

мм.

Делительные диаметры:

Диаметры вершин зубьев:

Диаметры впадин зубьев:

Ширина шестерен:

b = Ш_ba ·a_w=16 мм

Углы профиля зуба в точках на окружностях вершин:

A_a1=arc cos=arc cos=36,8 є

A_a2=arc cos=arc cos=26,1 є

Составляющие коэффициента торцевого перекрытия:

е_a1===0,73

е_a2===0,86

Коэффициент торцевого перекрытия:

е_a = е_a1+е_a2 = 0,73+0,86 = 1,59

Основной шаг:

P_x = Пm = 3,14·2,5 = 7,85 мм.

Коэффициент основного перекрытия:

е_в===2

Суммарный коэффициент перекрытия:

е_г = е_a+е_в = 1,59+2 = 3,59

Эквивалентные числа зубьев:

Z_х1===12

Z_х2 = = = 43

Окружная скорость:

х = = = 0,28 с^-1

4. Расчет на контактную выносливость

Коэффициент, учитывающий механические свойства сопряженных зубчатых колес:

Для стальных зубчатых колес Z_E = 190

Коэффициент, учитывающий форму сопряженных поверхностей зубьев в полюсе зацепления:

Коэффициент, учитывающий суммарную длину контактных линий:

при

Окружная сила:

Н м

Коэффициент, учитывающий внешние динамические нагрузки:

По ГОСТ 21354-87 с учетом внешних нагрузок принимаем Ка = 1

Проверка на резонансную зону:

Это свидетельствует, что резонансная зона далеко и расчет можно проводить по основной формуле:

Коэффициент, учитывающий влияние проявлениях погрешности зацепления на динамическую нагрузку:

По ГОСТ 21354-87 при твердости и для косозубых шестерен выбирают д_h=0,004

Коэффициент, учитывающий влияние разности шагов зацепления зубьев шестерни и колеса:

Для степени точности по нормам плавности при модуле m = 2,5

Go = 47

Удельная окружная динамическая сила:

Н м

Динамическая добавка:

сборочный вал винтовой соединение

Коэффициент, учитывающий динамическую нагрузку, возникающую в зацеплении:

Допуск на погрешность направлений зуба:

По ГОСТ 1643-81 для 7-й степени точности по нормам контакта при ширине зубчатого венца b=16 мм

Отклонение положения контактных линий вследствии погрешности изготовителя:

Фактическое отклонение положения контактных линий в начальный период работы передачи:

Удельная нормальная жёсткость пары зубьев:

при X₁=0 и X₂=0



C¹=14.6

Коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по длине контактной линии в начальный период работ передачи:

K⁰н=1+