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 :