Riteņu transportlīdzekļu diferenciāļu aprēķins. Transportlīdzekļa dizains un aprēķins Diferenciāļa pārnesumu aprēķins

Krievijas Federācijas Izglītības ministrija

Dienvidurālu Valsts universitāte

Nodaļa "Automobiļi"

Kursa projekta paskaidrojuma piezīme

Kursā: "Automašīnas dizains un aprēķins"

Par tēmu: "Automašīnas VAZ 2104 aprēķins"

AT - 434.00.00.00.00 PZ

Pabeidza: AT-434 grupas audzēknis

Ivanovs I.I.

Pārbaudījis: Ulanov A.G.

Čeļabinska 2010


1. Satvēriena aprēķins

1.1. Berzes uzliku nodilumizturības novērtējums

1.2. Adhēzijas siltuma sprieguma novērtējums

2. Piedziņas līnijas aprēķins

3. Diferenciāla aprēķins

4. Sinhronizatora aprēķins


1. Satvēriena aprēķins

Sajūga uzdevums. Sajūga prasības

Sajūgs ir paredzēts, lai vienmērīgi iedarbinātu automašīnu no apstāšanās, īslaicīgai dzinēja un transmisijas atdalīšanai, pārslēdzot pārnesumus, un novērstu lielu dinamisko slodžu ietekmi uz transmisiju, kas rodas īslaicīgos apstākļos un braucot pa ceļiem ar sliktu pārklājumu. . Projektējot berzes sajūgus, papildus pamatprasībām (minimālā pašmasa, konstrukcijas vienkāršība, augsta uzticamība utt.)

Jānodrošina sekojošais:

Droša griezes momenta pārnešana no dzinēja uz transmisiju jebkuros ekspluatācijas apstākļos;

vienmērīga automašīnas iedarbināšana un pilnīga sajūga ieslēgšanās;

pilnīga dzinēja atvienošana no transmisijas ar garantētu spraugu starp berzes virsmām;

Minimāls piedziņas sajūga elementu inerces moments, lai atvieglotu pārnesumu pārslēgšanu un samazinātu berzes virsmas nodilumu sinhronizatorā;

Nepieciešamā siltuma noņemšana no berzes virsmas;

transmisijas aizsardzība pret dinamiskām pārslodzēm.

Atlasāmās opcijas

Mēs izvēlamies piedziņas diska ārējo diametru no nosacījuma, ka M d max \u003d 116NChm un motora kloķvārpstas maksimālais ātrums w max \u003d 5600 apgr./min \u003d 586,1 rad / s:

D n \u003d 204 mm - oderes ārējais diametrs,

D n \u003d 146 mm - oderes iekšējais diametrs,

d=3,3 mm – berzes oderes biezums,

і=2 ir berzes virsmu pāru skaits.


1.1 Sajūga nodiluma novērtējums

Sajūga uzliku slodzes un nodilumizturības pakāpi parasti novērtē pēc diviem galvenajiem parametriem:

īpatnējais spiediens uz berzes virsmām;

specifisks sajūga slīdēšanas darbs.

Īpatnējā spiediena uz berzes virsmām aprēķins:

p 0 = ≤ , N/m 2,

kur p pr ir disku normālas saspiešanas spēks, N;

F ir vienas berzes oderes darba virsmas laukums,

F \u003d \u003d 0,785 H (0,204 2 + 0,146 2) = 0,049 m 2;

[p 0 ]=0,25 MPa - pieļaujamais spiediens, nodrošinot nepieciešamo uzliku kalpošanas laiku.

Normālas saspiešanas spēka noteikšana:

kur M d max ir dzinēja maksimālais griezes moments, LFm; =1,5 – sajūga drošības koeficients; =0,4 – berzes koeficients; R cf - vidējais berzes oderes rādiuss,

Rav = 0,0875 m, p pr = 2,485 kN, a

p 0 = , 0,05 < 0,25 МПа –


tiek nodrošināts nepieciešamais oderējumu resurss.

Sajūga slīdēšanas specifiskā darba aprēķins:

kur Lsp ir konkrētais slīdēšanas darbs; L d - slīdēšanas darbs, iedarbinot automašīnu no vietas, J; F summa - pārklājumu darba virsmu kopējā platība, m 2;

j,

kur J a ir transportlīdzekļa inerces moments, kas samazināts līdz pārnesumkārbas ieejas vārpstai,

Apmēram f \u003d dCh (b f) H LFmb

kur m a \u003d 1445 kg - automašīnas kopējā masa; m n \u003d 0 kg - piekabes kopējā masa; i k un i 0 ir attiecīgi pārnesumkārbas un gala piedziņas pārnesumu skaitļi (ik =3,67, i 0 =3,9); d=1,46 – koeficients rotējošo masu uzskaitei.

J a \u003d 1,46H1400H \u003d 0,67 NChm 2;

Paredzamā dzinēja kloķvārpstas griešanās leņķiskā frekvence, rad/s; automašīnai ar karburatora dzinēju; = = 586,1 3 = 195,35 rad/s, kur M r ir kustības pretestības moments, startējot,


M m = g LFm,

kur w = 0,02 ir rites pretestības koeficients (uz horizontāla ceļa ar asfalta segumu); c tr \u003d 0,82 - efektivitāte pārnešana.

M m = = 4,14 NFM.

L d = = 50652 J.

L sitieni \u003d \u003d 0,52 MJ / m 2

L sitieni \u003d 0,52 MJ / m 2 \u003d 4 MJ / m 2,

tāpēc tiek nodrošināts nepieciešamais pārklājumu resurss.

1.2. Saites siltuma sprieguma novērtējums

Sajūga daļu sildīšanu vienam ieslēgumam nosaka pēc formulas:

kur = 0,5 ir siltuma daļa, kas patērēta, lai apsildītu daļu; c=0,48 kJ/(kgChK) – detaļas siltumietilpība; m d - daļas svars kg; [Дt]=1015 .

m d \u003d CHN (R n - R int)

kur \u003d 7200m 3 / kg - čuguna blīvums, R n \u003d 102 mm - spiediena plāksnes ārējais rādiuss,

R ext \u003d 73mm - spiediena plāksnes iekšējais rādiuss, m d \u003d 4,92 kg.

Dt = = 10,7 [Dt]

1.3. Diafragmas atsperes aprēķins

Aprēķinu shēma diafragmas atsperes parametru noteikšanai parādīta att. 1. Diafragmas atspere ir Belvia atspere, kas pārveidota izmantošanai automobiļu sajūgos. Atsperes spiedienu rada tās sekcija starp atbalsta gredzeniem, kas uzstādīti uz kniedēm, kas piestiprinātas pie sajūga korpusa, un atsperes ārējo malu, kas balstās pret sajūga spiediena plāksni. Ziedlapiņas vienlaikus ir atlaišanas sviras, to elastība veicina vienmērīgu sajūga ieslēgšanos.

E ir pirmā veida elastības modulis;

0,25 - Puasona koeficients;

H ir atsperes augstums;

h ir atsperes biezums;

f pr - atsperes novirze;

Mēs pieņemam, ka: h = 2 mm, a = 60 mm, c = 70 mm, d = 80 mm, b = 90 mm, H = 5 mm.


1. tabula

R nospiediet, kN f,mm
4,29 1
5,0 2
3,66 3
1,82 4
1 5
2,73 6
5,03 6,5

1. att. Diafragmas atspere

2. att. Nobīdes atkarības no atsperes spēka grafiks

automašīnas sajūga diferenciāļa sinhronizators


2. Piedziņas līnijas aprēķins

Sākotnējie dati:

Prototips: automašīna VAZ-2103

Maks. bieži rotācija: 5600 apgr./min \u003d 586,1 rad/s

Dzinēja griezes moments: 116 Nm

Pārnesumskaitlis 1 pārnesums: 3,67

Pārnesumskaitlis 4 pārnesumi: 1,00

Vārpstas iekšējais diametrs: 66mm

Sienas biezums: 2mm

Kardāna vārpstas garums:

“Ārnesumkārba – starpgultnis”: 606 mm

“Starpējais atbalsts - aizmugurējā ass”: 785 mm

Vārpstas materiāla blīvums: 7800 kg/m2

2.1. Kritiskā ātruma noteikšana

,

Kardānvārpstas maksimālā ātruma noteikšana:

,

kur = 1,1…1,2

Samazināts inerces moments:

Kardānvārpstas masa

Tad kardānvārpstas kritiskais leņķiskais ātrums ir:

Nosacījuma pārbaude:

Šajā gadījumā nosacījums ir izpildīts, jo

2.2. Vērpes sprieguma noteikšana

Vārpstas vērpes spriegums:

M kr \u003d M dv. max Ch i 1 Chz kp = 116Ch3,67Ch0,99 = 421

Nm - griezes moments pie pārnesumkārbas izejas vārpstas zemā pārnesumā,

Vērpes pretestības moments.

Sekojoši,

Nosacījums kardānvārpstas vērpes spriegumam ir izpildīts.

2.3 Kardānvārpstas aprēķins

Krusta tapas saspiešanas sprieguma noteikšana:

kur r = 47,2 mm ir attālums starp adatas rullīšu centriem,

Kardānvārpstas uzstādīšanas leņķis,

3 0 - automašīnām.

Tāpēc parastais spēks

3. att. Kardānvārpstas gultņa sprieguma šķērssavienojums:


Krusta tapas lieces sprieguma noteikšana:

Bīdes sprieguma definīcija:

kur d w ir tapas diametrs, d w \u003d 14,7 mm.

Tāpēc bīdes spriegums:

Secinājums: Aprēķinos tika noteikti aizmugurējo riteņu piedziņas kardānvārpstas galvenie parametri VAZ - 2104. Iegūtie rezultāti atbilst visiem standartiem un pieņēmumiem.


3. Diferenciāla aprēķins

Uz diferenciāļa korpusa ir jānosaka satelītu, sānu zobratu, zirnekļa zobu slodze un slodzes no satelītu sāniem.

Montāžas prasības: Analizējot un novērtējot diferenciāļa konstrukciju, kā arī citus mehānismus, jāvadās pēc tiem izvirzītajām prasībām:

Griezes momenta sadalījums starp riteņiem un asīm tādā proporcijā, kas nodrošina vislabāko veiktspēju (maksimālu saķeri, labu stabilitāti un vadāmību)

Turklāt uz diferenciāli, kā arī uz visiem automašīnas mehānismiem tiek izvirzītas šādas vispārīgas prasības: minimālo izmēru un svara nodrošināšana, uzstādīšanas un apkopes vienkāršība, izgatavojamība, apkope.

Prototips: Kā prototipu ņemsim diferenciāli automašīnai VAZ - 2104. Diferenciālis ir konisks, divu satelītu.

3.1 Noslogojuma noteikšana uz satelīta un sānu zobratu zobiem

Slodze uz satelīta un sānu zobratu zobiem tiek noteikta no nosacījuma, ka apkārtmēra spēks ir vienādi sadalīts starp visiem satelītiem un katrs satelīts pārraida spēku ar diviem zobiem. Apkārtnes spēks, kas iedarbojas uz vienu satelītu:

kur r 1 ir pielietojuma rādiuss, r 1 = 0,025 m;

r 2 \u003d 0,036 m;

n s ir satelītu skaits, n s = 2;

M līdz max - maksimālais motora izstrādātais moments, M līdz max = 116 NFm;

u KP1 - pirmā pārnesuma pārnesumskaitlis, u KP1 = 3,67;

u GP - galvenā pārnesuma pārnesumskaitlis, u GP = 3,9;

K Z = 1,7 - drošības koeficients automobiļu rūpniecībai;

Krusta smaile zem satelīta ir pakļauta bīdes spriegumam

Att.4 Satelīta zobs

kur [ = 100 MPa, pamatojoties uz to, jūs varat atrast d;

Arī krusta smaile zem satelīta ir pakļauta saspiešanas slodzei


kur [ = 55 MPa, pamatojoties uz to, jūs varat atrast l 1;

Krusta ērkšķis zem zobrata piedzīvo saspiešanas spriegumu diferenciāļa korpusa piestiprināšanas punktā apkārtmēra spēka iedarbībā

kur [ \u003d 55 MPa, pamatojoties uz to, var atrast l 2;

3.2 Satelīta gala spiediena noteikšana uz diferenciāļa korpusu

Satelīta gala virsmas spiedienu uz diferenciāļa korpusu nosaka sabrukšanas spriegums.

kur [ = 15 MPa;


4. Sinhronizatora aprēķins

Montāžas prasības: Analizējot un novērtējot pārnesumkārbas konstrukciju, kā arī citus mehānismus, jāvadās pēc tiem izvirzītajām prasībām:

optimālu automašīnas vilces ātruma un degvielas ekonomijas īpašību nodrošināšana noteiktām dzinēja ārējām īpašībām;

beztrokšņa darbība un pārnesumu pārslēgšana;

vadības vieglums;

augsta efektivitāte;

Turklāt pārnesumkārbai, tāpat kā visiem automašīnas mehānismiem, ir šādas vispārīgas prasības:

Minimālo izmēru un svara nodrošināšana;

ierīces un apkopes vienkāršība;

· izgatavojamība;

kopjamība;

Pārnesumkārba ir četrpakāpju ar sinhronizatoriem visos uz priekšu braucošajiem pārnesumiem. Galvenais pārnesums ir cilindrisks, spirālveida.

Pārnesumu attiecības:

pirmais pārnesums - 3,75;

otrais pārnesums - 2,30;

trešais pārnesums - 1,349;

ceturtais pārnesums - 1;

reverss - 3,53;

galvenais pārnesums - 3,9;

n ir dzinēja kloķvārpstas maksimālais apgriezienu skaits,

n - 5600 apgr./min;


4.1. Sinhronizatora berzes griezes momenta noteikšana

Lai izlīdzinātu savienoto elementu leņķiskos ātrumus, uz konusu virsmām nepieciešams izveidot berzes momentu M tr

kur t ir sinhronizācijas laiks, t = 1 s;

J ir inerces moments, kas atbilst daļām, kas rotē kopā ar ieslēgtā pārnesuma pārnesumu;

w e - kloķvārpstas leņķiskais ātrums,

- iekļautā pārnesuma pārnesumskaitlis, \u003d 2,30,

- izslēgtā pārnesuma pārnesumskaitlis, = 3,75.

;

;

Piedziņas vārpstas inerces momentu nosaka pēc attiecības

Berzes momentu, kas rodas uz korpusa virsmām, var izteikt ar normālu spēku P n uz sinhronizācijas konusiem:

(3)

kur P n ir normālais spēks uz berzes virsmu;

µ - berzes koeficients, µ = 0,06;

r cf ir konusa vidējais rādiuss.

Savukārt parasto spēku var izteikt ar spēku Q, ko vadītājs rada, kad ir ieslēgts pārnesums.

Aizvietojot vienādojumu (4) ar vienādojumu (3) un izsakot vidējo konusa rādiusu, iegūstam sekojošo

Q - spēks, ko vadītājs rada, kad ir ieslēgts pārnesums, tiek noteikts pēc formulas

kur P rych — pārnesumu pārslēgšanas pogai pieliktais spēks; P rēciens =60 N;

5 piedziņas pārnesumu attiecība,

Q \u003d 60h5 \u003d 12 N,

Sinhronizatora gredzena platumu gar konusa ģenerātoru nosaka pēc formulas

kur = 1 MPa ir nosacīti pieļaujamais spiediens.

1. att. Sinhronizatora ķēde

Bloķējošo elementu virsmas ir izgatavotas leņķī, kas atbilst stāvoklim

kur µ ir bloķējošo virsmu berzes koeficients,

29 mm - vidējais rādiuss, uz kura atrodas bloķējošie elementi

Lai pārnesums netiktu ieslēgts, kamēr leņķiskie ātrumi nav pilnībā izlīdzināti, spēkam Q, kas pielikts sinhronizatora sajūgam, jābūt mazākam.


2. att. Dinamiskās sinhronizatora sistēmas diagramma

Diferenciālis - mehānisms, kas sadala tam pievadīto griezes momentu starp izejas vārpstām un nodrošina to griešanos ar nevienlīdzīgiem leņķiskajiem ātrumiem.

Klasifikācija un prasības diferenciāļiem ir detalizēti apskatītas.

Mūsdienu automašīnās visplašāk tiek izmantoti simetriskie konusveida diferenciāļi (1.1. attēls). Šādi diferenciāļi, ko bieži sauc par vienkāršiem, tiek izmantoti gan vieglajām, gan kravas automašīnām, gan kā starpriteņu, gan kā starpass.

Attēls 1.1 - Simetriska koniska diferenciāļa aprēķina shēma

Satelīti un sānu pārnesumi ir izgatavoti ar spurtu. Satelītu un zobratu zobu skaits var būt pāra vai nepāra, bet saskaņā ar montāžas nosacījumiem tam ir jāievēro nosacījums:

kur ir sānu zobrata zobu skaits; – satelītu skaits; K ir vesels skaitlis.

Krusta smaile zem satelīta piedzīvo saspiešanas un bīdes radīto stresu.

Sabrukšanas spriegumus s, Pa aprēķina pēc formulas

, (1.2)

kur ir moments uz diferenciāļa korpusa, N×m; ir aksiālā spēka pielikšanas rādiuss, kas iedarbojas uz satelīta asi, m; – satelīta ass diametrs (šķērssmailes diametrs), m; l ir tās ass garums, pa kuru griežas satelīts, m.

Momentu uz ķermeņa, N × m, šķērsass diferenciāļa automašīnai ar riteņu izvietojumu 4 2 nosaka pēc formulas

, (1.3)

kur ir dzinēja maksimālais griezes moments, N×m; - pārnesumkārbas pirmā posma pārnesumskaitlis; - galvenā pārnesuma pārnesumskaitlis.

Aksiālā spēka pielikšanas rādiusu m, kas iedarbojas uz satelīta asi, nosaka pēc formulas

, (1.4)

kur atrodas ārējā rajona modulis, m.

Šķērssmailes diametrs, m, aprēķināts pēc formulas

, (1.5)

kur ir pieļaujamais spiediens starp smailēm un satelītiem, Pa.

Pieļaujamais spiediens starp diferenciāļa tapām un zobratiem:

vieglās automašīnas – = 80 MPa;

kravas automašīnas – = 100 MPa.

Ass l, m garumu, pa kuru griežas satelīts, var aptuveni noteikt pēc formulas

, (1.6)

kur b ir satelīta gredzenveida zobrata platums, m; – puse no satelīta sākotnējā konusa leņķa, gr.

Puse no satelīta sākotnējā konusa leņķa , grādi, tiek aprēķināta pēc formulas

, (1.7)

kur ir satelītzobu skaits.

Pieļaujamie saspiešanas spriegumi - [s] = 50 ¸ 60 MPa.

Bīdes spriegums, Pa, satelīta asi nosaka pēc formulas

. (1.8)

Pieļaujamie bīdes spriegumi - = 100 ¸ 120 MPa.

Radiālie spēki simetriskā diferenciālī ir līdzsvaroti, aksiālos spēkus uztver diferenciāļa korpuss.

Satelītu gali ir paredzēti, lai sabruktu aksiālā spēka ietekmē. Aksiālo spēku N nosaka pēc formulas

, (1.9)

kur ir apkārtmēra spēka pielikšanas rādiuss sasaistē, m.

Sasaistes leņķis - a = 20°.

Riņķveida spēka pielikšanas rādiusu sasaistē aprēķinu laikā var uzskatīt par vienādu ar aksiālā spēka pielikšanas rādiusu, kas iedarbojas uz satelīta asi.

Satelīta gala virsmas sabrukšanas spriegums Pa tiek aprēķināts pēc formulas

, (1.10)

kur ir aksiālo slodzi uztverošā satelīta gala virsmas diametrs, m.

Satelīta gala virsmas diametru m, uztverot aksiālo slodzi, nosaka pēc formulas

. (1.11)

Pieļaujamie saspiešanas spriegumi - = 10 ¸ 20 MPa.

Sānu zobratu gali ir paredzēti saspiešanai aksiālā spēka iedarbībā, kas iedarbojas uz sānu zobratu.

Aksiālo spēku N, kas iedarbojas uz sānu pārnesumu, nosaka pēc formulas

. (1.12)

Pusaksiālā zobrata gultņa spriegumu Pa aprēķina pēc formulas

, (1.13)

kur , - aksiālo slodzi uztverošā zobrata gala virsmas lielākais un mazākais rādiuss, attiecīgi m.

Zobrata gala virsmas lielāko rādiusu var uzskatīt par vienādu ar aksiālā spēka pielikšanas rādiusu, kas iedarbojas uz satelīta asi.

Zobrata gala virsmas mazāko rādiusu var aptuveni noteikt pēc formulas

, (1.14)

kur ir pusass rādiuss, m.

Pusasu minimālie diametri ir norādīti 1.2. tabulā.

1.2. tabula – minimālie asu diametri

Tabulas turpinājums. 1.2

Pieļaujamie saspiešanas spriegumi - = 40 ¸ 70 MPa.

Pagriežot, satelīta apgriezienu skaits uz ass nepārsniedz = 20 ¸ 30 apgr./min. Tāpēc nolietojuma aprēķins nav nepieciešams. Slīdēšanas laikā apgriezienu skaits strauji palielinās, taču normāliem ekspluatācijas apstākļiem šis gadījums nav raksturīgs.

Slodze uz satelītu un sānu zobratu zobiem tiek noteikta pēc nosacījuma, ka apkārtmēra spēks ir vienādi sadalīts starp visiem satelītiem un katrs satelīts pārraida spēku ar diviem zobiem.

Paredzamais moments uz satelīta un sānu pārnesuma, kas aprēķināts pēc formulas

. (1.15)

Diferenciāļa zobratu zobratu aprēķins atbilstoši lieces spriegumiem tiek veikts pēc konisko galveno zobratu formulām. Pieļaujamie zobu lieces spriegumi - = 500 ¸ 800 MPa.

Izvēloties simetrisko konusveida diferenciāļu zobratu galvenos parametrus, var izmantot 1.1. tabulas datus.


1.1. tabula. Simetrisko slīpo diferenciāļu ģeometriskie parametri

Automašīna Zobu skaits Ārējais apkārtmērs modulis, mm Konusveida attālums, mm Profila leņķis Vainaga platums, mm Satelītu skaits
satelīti zobrati
ZAZ-968 3,50 39,13 20°30 ¢ 11,0
Moskvič-2140 4,13 35,53 22°30¢ 12,6
VAZ-2101 4,0 37,77 22°30¢ 12,0
GAZ-24 5,0 47,20 23°30 ¢ –––
UAZ-469 4,75 44,90 22°30¢ 35,0
GAZ-53A 5,75 62,62 22°30¢ 21,0
ZIL-130 6,35 78,09 22°30¢ 27,0
Ural-375 N 6,35 78,09 20° 27,0
KAMAZ-5320 6,35 78,09 22°30¢ 27,0
MAZ-5335 5,50 62,77 20° 22,5
KrAZ-257B1 8,0 98,39 20° 30,2
BelAZ-540A 8,0 98,39 20° 30,2
BelAZ-548A 9,0 110,68 20° 37,0

1. Bočarovs N. F., Citovičs I. S., Polungjans A. A. Apvidus transportlīdzekļu projektēšana un aprēķins: mācību grāmata tehniskajām koledžām. – M.: Mashinostroenie, 1983. – 299 lpp.

2. Buharin N. A. Automašīnas. Transportlīdzekļa bloku dizains, slodzes apstākļi, darbplūsmas, izturība: mācību grāmata. rokasgrāmata universitātēm / N. A. Buharins, V. S. Prozorovs, M. M. Shchukin. – M.: Mashinostroenie, 1973. – 504 lpp.

3. Lūkins P. P., Gasparyants G. A., Rodionovs V. F. Automašīnas dizains un aprēķins: mācību grāmata augstskolu studentiem. – M.: Mashinostroenie, 1984. – 376 lpp.

4. Osepčugovs V. V. Auto: Dizaina analīze, aprēķinu elementi: mācību grāmata augstskolu studentiem / V. V. Osepčugovs, A. K. Frumkins. - M.: Mashinostroenie, 1989. - 304 lpp.

5. Automašīnu transmisiju projektēšana: rokasgrāmata / A. I. Griškevičs [u.c.]. – M.: Mashinostroenie, 1984. – 272 lpp.

Sastādītāji

Aleksejs Vladimirovičs Bujankins

Vladimirs Georgijevičs Romaško

Pabeidzot kursa projektu, jums ir jānosaka:

diferenciāļa pārnesumu modulis;

spiediens uz satelītu asi satelītā;

spiediens uz satelītu asi diferenciālkārbā;

spiediens satelītu galā;

spiediens uz sānu zobratu gala virsmu.

Diferenciāļa pārnesumu vidējo moduli nosaka maksimālais griezes moments, ņemot vērā to, ka katrs satelīts pārraida slodzi caur diviem zobiem

kur q ir satelītu skaits; - satelīta zobu skaits;
;
- noteikts kā pārnesumkārbas pārnesumu aprēķinā.

Spiediens uz satelīta asi pašā satelītā

.

Spiediens uz satelīta asi diferenciāļa kastē

.

Spiediens satelītu galā

.

Spiediens sānu zobratu gala virsmā

,

kur r ir satelītzoba viduspunkta rādiuss; d ir satelīta ass diametrs; - satelīta ass viduspunkta rādiuss diferenciālkārbā; - satelīta gala atbalsta virsmas diametrs; un - mazāki un lielāki sānu zobrata saskares virsmu diametri ar diferenciāļa korpusu.

Pieļaujamie spiedieni
- ir 70 MPa.

Diplomu izstrādes procesā ir jāanalizē arī konkrētā diferenciāļa ietekme uz degvielas ekonomiju, saķeri, spēju braukt ar apvidu un automašīnas vadāmību.

6.6. Pusasu aprēķins

Daļēji nenoslogotu un pilnībā nenoslogotu asu vārpstu konstrukcijas slodzes shēmas, kā visizplatītākās, ir parādītas att. 6.2.

6.2. attēlā parādīti šādi spēka faktori, kas iedarbojas uz piedziņas riteni: griezes moments no vilces
vai no bremzes
spēks; šī brīža radītā vilce vai bremzes centrālās bremzes bremzēšanas spēks; sānu spēks , kas rodas līkumos vai sānslīdē: normāla reakcija . Maksimālo garenvirziena vai šķērsvirziena spēku kopīga darbība ir izslēgta, jo riteņa saķeres spēks ar ceļu ir ierobežots.

Vispārīgā gadījumā, aprēķinot pusass, tiek ņemti vērā trīs raksturīgie slodzes režīmi:

a) maksimālā saķere vai bremzēšana;

b) automašīnas sānslīde

c) šķēršļa šķērsošana.

Pilnībā noslogotas ass vārpstas jāaprēķina tikai pirmajam slodzes režīmam, jo ​​tikai šim režīmam ir raksturīga griezes momenta ietekme.

Analītiskās izteiksmes, lai aprēķinātu spēkus un reakcijas, kas iedarbojas uz piedziņas riteni noteiktos slodzes apstākļos, ir dotas 6.2. tabulā.

6.2. tabula

Analītiskās izteiksmes, lai aprēķinātu spēkus un reakcijas, kas iedarbojas uz piedziņas riteni

spēks, reakcija

Maksimālā vilce

vai bremzēšana

auto

ļaut

(pēc dzinēja)

(ar sajūgu)

* Aprēķinot tiek izmantots viens no koeficientiem vai kas raksturo normālu reakciju pārdali attiecīgi no vilces spēka vai no bremzēšanas.

** Zīme “+” attiecas uz iekšējā riteņa ass vārpstu attiecībā pret slīdēšanas virzienu, zīme “-” attiecas uz ārējā riteņa ass vārpstu.

Dinamiskais slodzes dalīšanas koeficients visiem transportlīdzekļiem un visu riteņu piedziņas transportlīdzekļiem nosaka pēc formulas

,

kur - automašīnas masas centra ordinātas;
gar priekšējo asi.

Formulas augšējā zīme attiecas uz priekšējo asi bremzēšanas laikā un uz aizmugurējo asi paātrinājuma laikā, apakšējā - uz priekšējo asi paātrinājuma laikā un uz aizmugurējo asi bremzēšanas laikā.

Paātrinājuma laikā aizmugurējo riteņu piedziņas transportlīdzeklī slodzes uz aizmugurējās ass dinamiskās pārdales koeficients
, priekšpiedziņas transportlīdzeklī, priekšējās ass slodzes dinamiskās pārdales koeficients
, kur L ir automašīnas m pamatne,
.

Spēku un reakciju vērtības 6.2. tabulā ir aprēķinātas pie
,
, dinamisma koeficients
tiek pieņemts vienāds ar: 1,75 - vieglajām automašīnām un 2,5 - kravas automašīnām.

Pusasu izmēri tiek noteikti, pamatojoties uz visbīstamāko slodzes gadījumu. Aprēķins tiek veikts atbilstoši visvairāk noslogotajai sekcijai (daļēji nenoslogotai ass vārpstai - gultņa uzstādīšanas zona).

Pirmās slodzes režīmā daļēji nenoslogotas ass vārpstas bīstamā posmā rodas lieces un vērpes spriegumi. Ekvivalentus spriegumus, pamatojoties uz trešo stiprības teoriju, nosaka pēc formulas

, (6.1)

kur d ir pusass diametrs bīstamajā posmā.

Formulā (6.1) tiek aizstāta mazākā no divām vilces spēka vērtībām , ko nosaka 6.2. tabulas analītiskās atkarības, - pēc dzinēja un riteņu saķeres ar ceļu.

Slīdēšanas laikā lieces spriegumi, kas iedarbojas uz ass vārpstu:

,

kur augšējās zīmes attiecas uz iekšējo asi, bet apakšējās - uz ārējo asi attiecībā uz sānslīdes virzienu.

Kad dzenošie riteņi šķērso šķērsli, rodas lieces

.

Pilnībā nenoslogota pusass tiek aprēķināta tikai vērpei maksimālā vilces spēka režīmā
.

Pusass aprēķina arī griezes stingrību, ko aprēķina pēc relatīvā vērpes leņķa, kas nedrīkst pārsniegt
uz 1 m garumu

,

kur - pusass sekcijas polārais inerces moments.

Asu vārpstas ir izgatavotas no leģēta tērauda markām 30KhGS, 40KhMA, 40Kh un pakļautas augstfrekvences rūdīšanai. Drošības koeficients tecēšanas robežai
. Pabeigtos dizainos
MPa
MPa.

Asu vārpstas ir paredzētas saspiešanai un griešanai: [ ]=70 MPa,
MPa.

Izmantojot kardānvārpstas, lai piedzinātu riteņus, tos aprēķina saskaņā ar 4. sadaļā aprakstīto metodi.

Asu vārpstu un riteņu gultņi tiek izvēlēti atkarībā no statiskās slodzes uz vienu riteni,
. Citas slodzes, kas iedarbojas uz riteni, tiek atstātas novārtā to relatīvā mazuma dēļ.
vai īss ilgums
. Aprēķinātais gultņu apgriezienu skaits tiek noteikts, pamatojoties uz transportlīdzekļa vidējo ātrumu.

Dots diferenciāļa pārnesums, kurā ir zināmi visu riteņu zobu numuri (9. att.):

Rīsi. 9. Diferenciālā transmisija. Aprēķinu piemērs.

z 1 =80; z 2 =20; z 2" =30; z 3 =30; n 1 = 300 apgr./min.; n H= 200 apgr./min.

Ir nepieciešams noteikt visu transmisijas riteņu apgriezienu skaitu.

Pēc Vilisa formulas:

"-" zīme vērtības priekšā n 3 atbilst gadījumam, kad 4. saites griešanās virziens ir pretējs saišu 1 un H.

n 2 =n 2' , kopš z 2 un z 2' ir stingri nostiprināti uz vienas vārpstas.

Ja diferenciāļa pārnesumā vadošās saites ir savstarpēji savienotas ar papildu pārnesumu, tad mēs iegūstam slēgts diferenciālais pārnesums.

Diferenciālis, slēgts pārnesums

Slēgts diferenciāļa pārnesums ir viena vadošā saite (mobilitāte) un kustīgi centrālie riteņi.

Kā piemēru ņemiet vērā diferenciālo transmisiju (10. att., a), kurā divas vadošās saites 1 un H. Ja šīs saites ir aizvērtas blakus riteņiem 1 ` , 5` , 5, 4, tad jūs iegūstat slēgtu diferenciāļa pārnesumu (10. att., b).

Rīsi. 10 Slēgta diferenciāļa transmisija

Parasti šādu zobratu kinemātiskai izpētei tiek sastādīta divu algebrisko vienādojumu sistēma. Viens no tiem ir vienādojums pārnesuma attiecības noteikšanai no piedziņas saites līdz diferenciāļa daļas piedziņas saitei, izmantojot Vilisa formulu. Otrais vienādojums ir slēgšanas vienādojums, lai noteiktu transmisijas parastās daļas pārnesuma attiecību.



Iegūtās sistēmas risināšanas rezultātā tiek noteikti visu saišu leņķiskie ātrumi un attiecīgi arī mehānisma pārnesumskaitlis.

Attēlā redzamajam gadījumam. desmit, b kā vadošo saiti mēs pieņemam 1. Vienādojumu sistēmu raksta šādi:

Vienādojuma (6) kreisās puses skaitītājs un saucējs tiek dalīts ar w 1:

,

izmantojot (7), mēs iegūstam

Lai noteiktu satelītu leņķiskos ātrumus, mēs izmantojam paņēmienu no iepriekšējā piemēra:

planetārie zobrati

Tiek saukts planētu mehānisms, kurā viens no centrālajiem riteņiem ir fiksēts nekustīgi planetārais zobrats. Tiek saukts fiksētais centrālais ritenis galvenais. Piemēram, ja diferenciāļa pārnesumā (10. att.) centrālais ritenis 3 ir stingri savienots ar bagāžnieku, tad tiks iegūts planētu pārnesums ar vienu brīvības pakāpi (11. att.).

Tāpēc, iestatot centrālā riteņa 1 kustību, tiek iegūta nesēja leņķiskā ātruma vērtība H. Ja ir dots w H, tad var noteikt w 1.

Planetārie zobrati tiek izmantoti, lai iegūtu ievērojamus pārnesumu skaitļus, paaugstinātas efektivitātes vērtības ar mazākiem izmēriem nekā parastajiem pārnesumiem.

Rīsi. 11. Planētu rīki.

Lai atvasinātu pārnesuma attiecību formulu planetārajā pārnesumā (11. att.), tiek izmantota Vilisa formula:

,

tā kā w 3 =0.

Tāpēc ar piedziņas riteni 1. ar svina pavadu H.

- atpakaļgaitas kustības pārnesumskaitlis ar fiksētu pavadu un atbrīvotu riteni 3: .

Kopumā planētu pārnesumiem:

kur ir pārnesuma attiecība no kustīgā riteņa 1 līdz stacionāram centrālajam ritenim n ar pavadu apstājās H.

To nosaka relācijas (8) parastajām pārraidēm.

Jaukti pārskaitījumi

Tiek saukti zobrati, kas sastāv no parastajiem un planētu mehānismiem sajaukts vai apvienots. Šādu pārskaitījumu aprēķināšanas procedūra ir šāda:

1. Visa pārraide ir sadalīta atsevišķos vienkāršākajos zināmo pārraides veidos pēc principa: iepriekšējās izejas saite ir ieeja nākamajam posmam.

2. Tiek aprēķināti izvēlēto mehānismu pārnesumu skaitļi.

3. Visa jauktā savienojuma kopējais pārnesumskaitlis ir vienāds ar atsevišķu pārnesumu attiecību reizinājumu no 2. punkta.

4. Centrālo riteņu un pavadoņu leņķisko ātrumu noteikšana balstās uz iepriekšējās sadaļās aprakstītajām metodēm.

Kā ilustrāciju apsveriet vairākus piemērus.

1. piemērs Nosakiet pārnesumkārbas pārnesumskaitli (12. att.).

Rīsi. 12. Ātrumkārbas shēma.

Risinājums.

a) Jaukto savienojumu sadalām parastajā zobratā ar vairākiem pārnesumiem (1,2,2`,3) un planetārajā zobratā (3`,4,4`,5, H);

b) ;

f) Lai atrastu satelītu leņķisko ātrumu:

2. piemērs Nosakiet pārnesumkārbas pārnesumskaitli (13. att.).

Rīsi. 13. Ātrumkārbas shēma.

Risinājums.

a) Izvēlamies elementāras pārraides: (1,2); (2`,3,3`,4, H 1); (H 2 , 4`,5, 5`,6);

b) ;

G) ;

e) ;

e) ;

g) Lai, piemēram, atrastu satelītu leņķisko ātrumu 3 - 3`, mēs izmantojam formulu:

kur var noteikt pēc d) punkta.

3. piemērs Nosakiet pārnesumkārbas pārnesuma attiecību w 4, w 5 (14. att.).

Rīsi. 14. Ātrumkārbas shēma.

Risinājums.

a) Izšķiram šādus soļus: parastā transmisija 1,2,2`,3; planetārais zobrats 3`,4,6, H; planetārais zobrats H,5,7,4`,8; parastā transmisija 8`,9;

iekšā) (“–” zīmi izvēlas saskaņā ar bultu likumu);

G) ;

e) ;

un) ;

h) Ar vadošo celiņu 1 no punktiem c) un d) mēs atrodam:

; Tālāk, ,

.

4. piemērs Pamatojoties uz sākotnējiem datiem, nosaka mehānisma 9. un 10. riteņa zobu skaitu (15. att.).

Rīsi. 15. Ātrumkārbas diagramma

Ņemot vērā:z 1 =20; z 2 =60; z 3 =20; z 4 =15; z 5 =60; z 6 =65; z 7 =78; z 8 =24; n 1 = 3200 apgr./min; n 10 = 200 apgr./min.

Risinājums.

a) ;

;

iekšā) ;

e) ,

;

e) ;

g) No visa mehānisma koaksialitātes stāvokļa:

h) .

Darba kārtība

1. Sastādiet pētāmā zobratu mehānisma kinemātisko diagrammu. Ja shēma ir zināma, pārejiet uz 2. darbību.

2. Noteikt mobilitātes pakāpi un mehānisma veidu.

3. Atkarībā no problēmas stāvokļa veidojiet sākotnējo datu vērtības: riteņu zobu skaitu, moduli, piedziņas saišu leņķiskos ātrumus utt.

4. Izveidojiet algoritmu savienojuma pārnesumskaitļa aprēķināšanai.

5. Veikt aprēķinus.

6. Ja nepieciešams, nosakiet visu mehānisma saišu leņķisko ātrumu vērtības, iestatot vadošās saites leņķiskā ātruma skaitlisko vērtību.

7. Pilna mēroga mehānismam pārbaudiet iegūtā pārnesuma attiecību pareizību, atzīmējot piedziņas un piedziņas saišu relatīvo griešanās virzienu un izmērot apgriezienu skaitu.

8. Pamatojoties uz darba rezultātiem, izdarīt secinājumus.


5. Aprēķinu uzdevumu varianti

Nē Varianta Kinemātiskā shēma Noteikumi
Ņemot vērā: z 0 =20, z 1 =30, z 2 =100, z 3 =100, z 4 =30, z 5 =90, z 6 =20, z 7 =30, z 8 \u003d 10, w 0 = 55 s -1. Atrast: i 0-8 , w 1 , w 8 .
Ņemot vērā: z 0 =20, z 1 =56, z 2 =22, z 3 =18, z 4 =68, z 5 =24, z 6 =24, z 7 =40, z 8 =44, z 9 =64, z 10 =22, z 11 =28, z 12 =40, z 13 =20, z 14 =18, z 15 =102, n 0 = 900 apgr./min. Atrast: i 0-15 , n 15 , n 5 , n 9 .
Ņemot vērā: z 0 =20, z 1 =40, z 2 =35, z 3 =70, z 4 =15, z 5 =30, n 5 = 115 apgr./min. Atrast: n 1 , n 4 .
Ņemot vērā: z 0 =20, z 1 =60, z 2 =20, z 3 =15, z 4 =60, z 5 =65, z 6 =78, z 7 =24, m 8-9 =6, n 0 = 3200 apgr./min., n 9 = 200 apgr./min. Atrast: centra attālums starp 8 un 9 riteņiem.
Ņemot vērā: z 0 =24, z 1 =24, z 2 =28, z 3 =80, z 4 =28, z 4 =26, z 5 =30, z 6 =12, z 7 =28, n 8 = 250 apgr./min. Atrast: n 0 .
Ņemot vērā: z 0 =20, z 1 =22, z 2 =80, z 3 =80, z 4 =18, z 5 =30, z 6 =30, z 7 =18, n 0 = 650 apgr./min. Atrast: i 0-7 , n 4 .
Ņemot vērā: z 0 =80, z 1 =30, z 2 =40, z 3 =28, z 4 =24, z 5 =42, z 6 =40, z 7 =80, z 8 =28, z 9 \u003d 40, w 0 = 10 s -1. Atrast: i 0-9 , w 3 , w 5 .
Ņemot vērā: z 0 =20, z 1 =60, z 2 =20, z 3 =15, z 4 =60, Z 5 =65, z 6 =78, z 7 =24, n 0 = 3200 apgr./min., n 9 = 200 apgr./min. Atrast: z 8 un z 9 .
Ņemot vērā: z 0 =20, z 1 =17, z 2 =57, z 3 =80, z 4 =25, z 5 =20, z 6 =85, z 7 =90, z 8 =14, z 9 =61, n 0 = 900 apgr./min. Atrast: i 0-9 , n 1 , n 5 .
Ņemot vērā: z 0 =20, z 1 =40, z 2 =30, z 3 =34, z 4 =30, z 5 =34, z 6 =28, z 7 =40, z 8 =20, z 9 =70, n 0 = 300 apgr./min. Atrast: i 0-9 , n 1 .

Literatūra

1. Mašīnu mehānismu un mehānikas teorija: mācību grāmata augstskolām / K.V. Frolovs [un citi]; MSTU im. N. E. Baumanis; Ed. K.V. Frolova. - 5. izdevums, ster. - M .: Izdevniecība MSTU im. N. E. Bauman, 2004 .- 662 lpp.

2. I. I. Artoboļevskis. Mehānismu un mašīnu teorija. M., 1988. gads.

3. I. I. Artoboļevskis, B. V. Edeļšteins. Mehānismu un mašīnu teorijas uzdevumu krājums. M., 1973. gads.

Simetriskā koniskā diferenciāļa pavadoņi un sānu zobrati ir ar cilindrisko pārnesumu.

Satelītu un zobratu zobu skaits var būt pāra vai nepāra, bet saskaņā ar montāžas nosacījumiem tam ir jāievēro nosacījums:

kur
- sānu zobrata zobu skaits; – satelītu skaits; Uz- vesels skaitlis.

Krusta smaile satelītā rodas bīdes un bīdes spriedzes.

H sabrukšanas spriegumus aprēķina pēc formulas:

, (7.20)

kur
– moments diferenciāļa gadījumā; ir tā aksiālā spēka pielikšanas rādiuss, kas iedarbojas uz satelīta asi; - satelīta ass diametrs (krusta smailes diametrs); l ir tās ass garums, pa kuru griežas satelīts.

Momentis uz šķērsass diferenciāļa korpusa automašīnai ar riteņu formulu 4 2 nosaka pēc formulas:

. (7.21)

Aksiālā spēka pielietojuma rādiusu, kas iedarbojas uz satelīta asi, nosaka pēc formulas:

, (7.22)

kur
– ārējais rajona modulis.

Krusta smailes diametru aprēķina pēc formulas:

, (7.23)

kur
- pieļaujamais spiediens starp smailēm un satelītiem.

Pieļaujamais spiediens starp vieglo automobiļu diferenciāļu smailēm un satelītiem -
= 80 MPa; kravas automašīnas -
= 100 MPa.

] = 50  60 MPa.

Satelīta ass bīdes spriegumu nosaka pēc formulas:

. (7.24)

Pieļaujamie bīdes spriegumi – [ ] = 100 120 MPa.

Radiālie spēki simetriskā diferenciālī ir līdzsvaroti, aksiālos spēkus uztver diferenciāļa korpuss.

Satelīts beidzas rēķināties ar sabrukumu aksiāla spēka iedarbībā. Aksiālo spēku nosaka pēc formulas:

, (7.25)

kur - iesaistīšanās leņķis; - puse no satelīta sākotnējā konusa leņķa; ir apkārtmēra spēka pielikšanas rādiuss sasaistē.

Satelīta sākotnējā konusa pusleņķi aprēķina pēc formulas:

, (7.26)

kur
- satelīta zobu skaits.

Riņķveida spēka pielikšanas rādiusu sasaistē aprēķinu laikā var uzskatīt par vienādu ar aksiālā spēka pielikšanas rādiusu, kas iedarbojas uz satelīta asi.

Satelīta gala virsmas sabrukšanas spriegumu aprēķina pēc formulas:

, (7.27)

kur
- satelīta gala virsmas diametrs, kas uztver aksiālo slodzi.

Satelīta gala virsmas diametru, kas uztver aksiālo slodzi, nosaka pēc formulas:

. (7.28)

Pieļaujamie saspiešanas spriegumi — [ ] = 10 20 MPa.

Sānu zobratu gala virsmas jārēķinās ar saspiešanu aksiālā spēka ietekmē, kas iedarbojas uz pusaksiālo zobratu.

Aksiālo spēku, kas iedarbojas uz sānu pārnesumu, nosaka pēc formulas:

. (7.29)

Sānu zobrata gala virsmas saspiešanas spriegumu aprēķina pēc formulas:

, (7.30)

kur ,- attiecīgi lielākais un mazākais zobrata gala virsmas rādiuss, kas uztver aksiālo slodzi.

Pieļaujamie saspiešanas spriegumi — [
] = 40 70 MPa.

slodze uz satelītu un sānu zobratu zobi nosaka no nosacījuma, ka apkārtmēra spēks ir vienādi sadalīts starp visiem satelītiem un katrs satelīts pārraida spēku ar diviem zobiem. Aprēķinātais moments uz satelīta un sānu pārnesuma tiek aprēķināts pēc formulas:

. (7.31)

Diferenciāļa zobratu zobratu aprēķins atbilstoši lieces spriegumiem tiek veikts pēc konisko galveno zobratu formulām. Pieļaujamie zobu lieces spriegumi - [
] = 500 800 MPa.

Pagriežoties, satelīta apgriezienu skaits uz ass ir mazs (
= 20  30 apgr./min). Tāpēc zobu nodiluma aprēķins (pēc kontaktspriegumiem) nav nepieciešams. Slīdēšanas laikā apgriezienu skaits strauji palielinās, taču normāliem ekspluatācijas apstākļiem šis gadījums nav raksturīgs.

Kopīgot: