5. Расчет проектируемого изделия и его элементов

5.1. Выбор основных параметров заднего моста

5.1.1. Обоснование и выбор передаточного числа главной передачи

Передаточное число главной передачи выбирают исходя из максимальной скорости автомобиля [1]

, где

- максимальная частота вращения (выбираем из прототипа );

- максимальная скорость ;

- передаточное число высшей передачи (принимается повышающая передача );

- радиус качения колеса.

Рассчитаем радиус качения по формуле:[1]

, где

- статический радиус колеса;

- свободный радиус колеса;

, где

- посадочный диаметр колеса (выбираем из прототипа)

, где

- высота профиля;

- ширина профиля ()

(из маркировки шин).

, где - диаметр колеса, находим по формуле

Отсюда следует, что

Значит:

Для легковых автомобилей главные передачи изготавливают с передаточными числами 1,5…4; значит принимаем .

5.1.2. Расчет кинематики главной передачи

В данной конструкции ведущего моста применяется одноступенчатая гипоидная главная передача, которая в настоящее время находит все большее применение на большинстве автотранспортных средств.

Приведем характерные свойства гипоидных передач:

1. Менее шумная работа по сравнению с коническими передачами, однако более шумная по сравнению с червячными передачами.

2. КПД выше, чем у червячных передач, и несколько ниже, чем у конических. Для получения высокого КПД гипоидной передачи нет необходимости добиваться особо высокой точности изготовления или малой шероховатости рабочих поверхностей. Для гипоидных шестерен применяют те же материалы, что и для конических шестерен, а стоимость изготовления обеих передач приблизительно одинакова.

3. При одинаковой прочности размеры гипоидной передачи значительно меньше, чем конической. Правильно сконструированная гипоидная передача по размерам не уступает червячной передаче.

4. Возможность достижения более низкого положения кузова и вследствие этого уменьшения высоты центра тяжести автомобиля при нижнем расположении ведущей шестерни. Кроме того, отпадает необходимость в выполнении туннеля карданного вала в полу кузова. Уменьшение высоты центра тяжести автомобиля повышает его устойчивость и позволяет (при достаточной мощности двигателя) повысить среднюю скорость движения.

Конические и гипоидные шестерни характеризуются специфическими свойствами которые должны учитываться при проектировании главной передачи. Показатели этих свойств приведены в табл. 5.1.

Характерные особенности конических шестерен с

круговым зубом и гипоидных шестерен.

Таблица 5.1

Показатель	Гипоидные шестерни	Конические шестерни с круговым зубом
1	2	3
Плавность работы	Высокая	Хорошая
Прочность на излом	В зависимости от смещения способна воспринимать нагрузки до 30% большие, чем конические шестерни с прямым зубом; улучшается равномерность прочности шестерни	Меньшая
Прочность на усталость	В зависимости от смещения составляет до175% прочности конической шестерни с круговым зубом	Меньшая
Прочность на задир	Меньшая	Вдвое превышает прочность конической шестерни с прямым зубом
Скорость скольжения	В зависимости от смещения может вдвое превышать аналогичный показатель для конической шестерни с прямым зубом	Меньшая
КПД	В зависимости от нагрузки и передаточного числа может достигать 0,88	В зависимости от нагрузки и передаточного числа может достигать 0,98
Масло	Специальное гипоидное	Гипоидное мягкое
Передаточное число	Предпочтительны для больших передаточных чисел	Предпочтительны для меньших передаточных чисел
Продолжение таблицы 5.1
1	2	3
Положение центра тяжести транспортного средства	Карданный вал расположен ниже	Карданный вал расположен выше
Опорные реакции	Подшипники нагружены сильнее	Подшипники ведущей шестерни нагружены сильнее

Таким образом, проанализировав вышесказанное, можно сделать вывод: для установки на грузовой автомобиль предпочтительнее гипоидная передача.

Определим параметры зубчатых колес главной передачи.

Определим расчетный крутящий момент на гипоидной шестерне главной передачи:

,

где - передаточное число первой передачи,=4,71;

- КПД коробки передач при работе на I передаче,=0,95;

- кпд карданной передачи, =0,97;

k – распределение крутящего момента на заднюю ось;

k_отб.=0,95 – коэффициент отбора мощности ДВС на привод вспомогательного оборудования;

k_ГТ=0,75 – расчетное значение коэффициента трансформации;

Тогда

Определим расчетный крутящий момент на ведомом колесе главной передачи:

,

где ₀ – КПД главной передачи. Для гипоидной передачи ₀ = 0,96.

Внешний делительный диаметр ведомого колеса:

Принимаем d_e2 = 150 мм.

Для гипоидной передачи принимаем коэффициент увеличения диаметра ведущей шестерни К_Г =1,36.

U’=U/k_г.=3,64/1,36=2,676

Внешний делительный диаметр ведущей шестерни:

Внешний окружной модуль ведущей шестерни:

Принимаем m_te1=8 мм.

Число зубьев z₁ ведущей гипоидной шестерни:

Принимаем z₁=8.

Тогда число зубьев колеса:

.

Принимаем z₂=29.

Фактическое передаточное число:

u_0ф=z₂/z₁=29/8=3,625.

Уточняем коэффициент увеличения диаметра ведущей шестерни:

.

Гипоидное смещение передачи:

Средний угол наклона зубьев ведущей шестерни:

.

Средний угол наклона зубьев ведомого колеса:

.

Ширина зубьев колеса:

Принимаем b_w2=28 мм. Принимаем ширину зубьев шестерни b_w1=28 мм.

Средний делительный диаметр колеса:

d_m2=мм.

Средний делительный диаметр шестерни:

мм.

Коэффициент гипоидного смещения:

К_е=2Е/d_m2=

Угол делительного конуса ведомого колеса:

Внешнее конусное расстояние колеса:

мм.

Угол между проекцией общей нормали и осью колеса:

Угол между проекцией общей нормали и осью шестерни:

Угол делительного конуса ведущей шестерни:

.

Внешнее конусное расстояние шестерни:

мм.

Среднее конусное расстояние колеса:

мм.

Среднее конусное расстояние шестерни:

мм.

По [2], стр.245 назначаем коэффициенты смещения: шестерни x_n1=0.6;

колеса x_n2= –0.6

Для увеличения прочности передачи назначаем угол профиля _n=20.

Выбор основных параметров колес закончен. Основные параметры зубчатых колес сведены в табл. 5.2.

Основные параметры зубчатых колес

Таблица 5.2

Параметр	Шестерня	Колесо
Число зубьев	8	29
Внешний окружной модуль, мм	8,173	6,034
Средний нормальный модуль, мм	5,697	5,697
Внешний делительный диаметр, мм	65,384	175
Средний делительный диаметр, мм	55,452	148,419
Ширина зубьев колеса, мм	8,950	8,950
Средний угол наклона зубьев, град.	52,52	34,5
Внешнее конусное расстояние, мм	139,842	90,775
Среднее конусное расстояние, мм	125,842	76,775
Угол делительного конуса, град.	13,520	74,563
Гипоидное смещение передачи, мм	35