Рабочие процессы и элементы расчета механизмов автомобиля Ford Fiesta (стр. 2 из 6)
7. Время синхронизации:
, (2.8)где εс – угловое замедление вала, на котором расположен синхронизатор.
2.2 Обоснование выбора исходных данных
1.Количество ступеней коробки передач 5, (1, данные производителя).
2.Максимальный крутящий момент на выходном валу, Нм: Mкр max = Mкр* U1*Uo = 106*3,58*4,06= 1540,7.
3. Радиус качения колеса автомобиля, м:0,33 (1, данные производителя).
4.Передаточные отношения главной передачи: 4,06 (1, данные производителя).
5.Угол наклона зубьев зубчатых колёс, град: т.к. прототип ВАЗ 2101 по М=106 Нм, то β=27 град, (2, стр.180, табл. 7.3).
6.Относительный пробег на 1, 2, 3, 4, 5 передачах составляет соответственно 0,01, 0,04, 0,2, 0,75, 0,75; [3].
7.Модули зубчатого зацепления 1,2,3,4,5 передач соответственно равны
4,25; 3,5; 3,5; 3,5; 3,5; (2, стр. 180, табл. 7.3).
8.Число зубьев ведущих шестерён 1, 2, 3, 4, 5 передач: 14, 25, 34, 43, 52, (2, стр.180, табл. 7.3).
9. Передаточное отношение передач 1, 2, 3, 4, 5: 3,67; 2,10; 1,36; 1,00; 0,82; (1, данные производителя).
2.3 Проведение расчета
Таблица 3- Исходные данные КПП
| Количество ступеней коробки передач | 5 |
| Максимальный крутящий момент на выходном валу, Н*м | 1631,7 |
| Радиус качения колеса автомобиля, м | 0,33 |
| Передаточное отношение главной передачи | 3,9 |
| Угол наклона зубьев зубчатых колёс, град | 22 |
| Относительный пробег на 1 передаче | 0,01 |
| Относительный пробег на 2 передаче | 0,04 |
| Относительный пробег на 3 передаче | 0,2 |
| Относительный пробег на 4 передаче | 0,75 |
| Относительный пробег на 5 передаче | 0,75 |
| Модуль зубчатого зацепления 1 передачи, мм | 4,25 |
| Модуль зубчатого зацепления 2 передачи, мм | 3,5 |
| Модуль зубчатого зацепления 3 передачи, мм | 3,5 |
| Модуль зубчатого зацепления 4 передачи, мм | 3,5 |
| Модуль зубчатого зацепления 5 передачи, мм | 3,5 |
| Число зубьев ведущей шестерни 1 передачи | 14 |
| Число зубьев ведущей шестерни 2 передачи | 25 |
| Число зубьев ведущей шестерни 3 передачи | 34 |
| Число зубьев ведущей шестерни 4 передачи | 43 |
| Число зубьев ведущей шестерни 5 передачи | 52 |
| Передаточное отношение 1 передачи | 3,67 |
| Передаточное отношение 2 передачи | 2,1 |
| Передаточное отношение 3 передачи | 1,36 |
| Передаточное отношение 4 передачи | 1,00 |
| Передаточное отношение 5 передачи | 0,82 |
Таблица 4- Результаты расчета КПП
| Межосевое расстояние, мм | 106 |
| Рабочая ширина венцов зубчатых колёс, мм | 22 |
| Ширина подшипников, мм | 24 |
| Осевой размер зубчатой муфты и синхронизатора, мм | 78 |
| Осевой размер картера коробки передач, мм | 296 |
| Диаметр ведомого вала (в средней части), мм | 60 |
| Диаметр промежуточного вала (в средней части), мм | 51 |
| Диаметр ведущего вала в шлицевой части, мм | 51 |
| Контактное напряжение зубьев 1 передачи, МПа | 76,02 |
| Контактное напряжение зубьев 2 передачи, МПа | 40,78 |
| Контактное напряжение зубьев 3 передачи, МПа | 25,92 |
| Контактное напряжение зубьев 4 передачи, МПа | 18,67 |
| Контактное напряжение зубьев 5 передачи, МПа | |
| Напряжение изгиба зубьев 1 передачи, МПа | 146,1 |
| Напряжение изгиба зубьев 2 передачи, МПа | 67,55 |
| Напряжение изгиба зубьев 3 передачи, МПа | 36,52 |
| Напряжение изгиба зубьев 4 передачи, МПа | 22,83 |
| Напряжение изгиба зубьев 5 передачи, МПа | |
| Ресурс коробки передач по контактным напряжениям, тыс.км | 115,6 |
| Ресурс коробки передач по усталостным напряжениям, тыс.км | 139,3 |
Карданная передача автомобиля – это механизм трансмиссии, состоящий из одного или нескольких карданных валов и карданных шарниров, предназначенный для передачи крутящего момента между агрегатами, оси валов которых не совпадают или могут изменять свое относительное положение.
3.1 Алгоритм расчета карданной передачи
1. Критическая частота вращения карданного вала:
,где D и d – соответственно наружный и внутренний диаметры карданного вала.
Lк – длина карданного вала.
2. Максимальная частота вращения карданного вала:
,где Uв-к – передаточное число от карданного вала к ведущим колесам.
Vamax – максимальная скорость движения автомобиля.
3. Расчетный крутящий момент на карданном валу на низшей передаче в коробке передач:
M=M1·U1,
где M1 – крутящий момент на ведущем валу коробки передач, для механических трансмиссий.
U1 – передаточное число.
4. Определение допустимой длины карданного вала:
,5. Напряжение кручения сплошного вала:
,Мкmax – максимальный крутящий момент.
Uтр – передаточное число трансмиссии на первой передаче.
6. Угол закручивания карданного вала:
,где Jo – момент инерции сечения вала трубчатого:
,сплошного:
G – модуль упругости второго рода.
3.2 Обоснование выбора исходных данных
Рассчитаем высоту зубьев шлицев, средний радиус поверхности контакта зубьев, плечо условно сосредоточенной силы, действующей в середине шипа, момент сопротивления сечения шипа, диаметр отверстия в шипе крестовины для смазывания, силу, действующую на подшипник при расчетном моменте .
Высота зубьев шлицев:
,где D - наружный диаметр шлицев, D=45;
d - внутренний диаметр шлицев, d=40,6
.Средний радиус поверхности контакта зубьев:
; 
.Плечо условно сосредоточенной силы, действующей в середине шипа:
,где H - размер между торцами крестовины, H=57,17 мм;
L-для иглы, L=10 мм .
.Момент сопротивления сечения шипа:
,где dш- диаметр шипа, dш=0,0141 м;
do - диаметр отверстия для смазывания;
; 
Сила Pp, действующая на подшипник при расчетном моменте:
,где lk-расстояние между серединами игольчатых роликов противоположных карданных подшипников, lk-=0,04717 м;
M-расчетный крутящий момент на карданном валу:
, 
Н м; 
Н.Момент сопротивления кручения трубы карданного вала, коэффициент динамичности, полярный момент инерции сечения, модуль упругости при кручении, длина шлицев, коэффициент, учитывающий неравномерное распределение нагрузки по зубьям, плечо "А" опасного сечения в вилке карданного шарнира, момент сопротивления изгибу опасного сечения вилки шарнира, плечо "С" опасного сечения в вилке карданного шарнира, момент сопротивления кручения опасного сечения вилки карданного шарнира, коэффициент прогиба, поправочный коэффициент, учитывающий угол установки карданного вала выбраны согласно рекомендациям в [3].
Наружный диаметр сечения вала, внутренний диаметр сечения вала, расстояние между центрами карданов, передаточное число от карданного вала к ведущим колесам, длина трубы карданного вала, расстояние между серединами игольчатых роликов, угол установки карданного вала, число игл подшипника, диаметр иглы подшипника, длина иглы подшипника, частота вращения карданного вала при средней скорости движения автомобиля выбраны согласно рекомендациям в [2].
Максимальная скорость движения автомобиля, радиус качения колеса, крутящий момент на ведущем валу коробки передач, передаточное число коробки передач выбраны согласно данным в [1].
3.3 Проведение расчета
Таблица 7 - Исходные данные для расчета карданной передачи
| Наружный диаметр сечения вала, мм | 70 |
| Внутренний диаметр сечения вала, мм | 66 |
| Расстояние между центрами карданов, мм | 785 |
| Максимальная скорость движения автомобиля, км/ч | 135 |
| Передаточное число от карданного вала к ведущим колёсам | 3.9 |
| Радиус качения колеса, м | 0,33 |
| Крутящий момент на ведущем валу коробки передач, Н*м | 114 |
| Передаточное число коробки передач на низшей передаче | 3,67 |
| Момент сопротивления кручения трубы карданного вала, мм^3 | 0,0141 |
| Коэффициент динамичности | 3 |
| Длина трубы карданного вала, м | 0,765 |
| Полярный момент инерции сечения, мм^4 | 0,0048 |
| Модуль упругости при кручении, МПа | 85000 |
| Число шлицев | 17 |
| Высота зубьев шлицев, м | 0,0022 |
| Длина шлицев, м | 0,06 |
| Средний радиус поверхности контактов зубьев, м | 0,0214 |
| Коэф-т, учитывающий неравномерное распределение нагрузки по зубьям | 0,75 |
| Расстояние между серединами игольчатых роликов, мм | 47,17 |
| Угол установки карданного вала, град | 2 |
| Плечо условно сосредоточенной силы, действующей в середине шипа, м | 0,0186 |
| Момент сопротивления сечения шипа, мм^3 | 0,012 |
| Диаметр шипа крестовины, м | 0,0141 |
| Диаметр отверстия в шипе крестовины для смазывания, м | 0,000705 |
| Плечо "А" опасного сечения в вилке карданного шарнира, м | 0,005 |
| Момент сопротивления изгибу опасного сечения вилки шарнира, мм^3 | 0,008 |
| Плечо "C" опасного сечения в вилке карданного шарнира, м | 0,0023 |
| Момент сопротивления кручению опасного сечения вилки шарнира, мм^3 | 0,008 |
| Число игл подшипника | 22 |
| Диаметр иглы подшипника, мм | 2,4 |
| Длина иглы подшипника, мм | 10 |
| Частота вращения кард. вала при средней скорости движения а/м, об/мин | 2600 |
| Коэффициент прогиба | 1,1 |
| Сила действующая на подшипник при расчётном моменте, Н | 23523 |
| Поправочный коэф-т, учитывающий угол установки карданного вала | 4 |
Таблица 8 - Результаты расчета карданной передачи