Расчет коробки передач автомобиля BMW 320i

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

СФУ

Кафедра «Автомобили и двигатели»

Практическая работа №2

Расчет коробки передач автомобиля BMW 320i

Выполнил:

ст-т гр. ФТ 05-06

Попов В. В.

Проверил:

Муромцев А. С.

Красноярск

2008

1 Расчет основных параметров

1.1 Задача расчёта

 

Задачей расчета является определение параметров шестерен: модуля, межцентрового расстояния между осями шестерен, находящихся в зацеплении, чисел зубьев шестерен и других параметров, характеризующих работу коробки передач. Вышесказанное относится к проектировочному расчету. При поверочном расчете все основные параметры шестерен известны и задачей является определение напряжений в их зубьях. В любом случае, расчетчик должен знать величины передаточных чисел коробки передач.

Они должны:

·  обеспечивать преодоление максимальных дорожных сопротивлений движению автомобиля;

·  хорошую приемистость автомобиля и наивыгоднейшие режимы работы двигателя с точки зрения топливной экономичности.

1.2 Выбор основных данных для расчета

- тип автомобиля – легковой;

-  - максимальный крутящий момент двигателя;

- 5-ти ступенчатая механическая коробка передач.

1.3 Межцентровое расстояние между валами.

Межцентровое расстояние между валами определяем по формуле:

где      - максимальный эффективный крутящийся момент двигателя, ;

 - коэффициент, зависящий от типа автомобиля: для легковых автомобилей а = 14-16.

1.4 Модуль по нормали зацепления пары шестерен первичного и промежуточного валов

Модуль по нормали зацепления пары шестерен первичного и промежуточного валов определяется по формуле:

где      - угол наклона зубьев по начальному цилиндру пары косозубых шестерен:  - для легковых автомобилей.

 - ширина шестерни, рассчитывается по формуле:

 - минимально допустимое число зубьев шестерни первичного вала (ведущей);

у - коэффициент формы зуба, рассчитываем по формуле:

 - допускаемое напряжение для ведомой шестерни промежуточного вала коробки передач, МПа, зависящее от многих факторов.

Ведомая шестерня промежуточного вала:

350-450 МПа - легковые автомобили.

Шестерни 1-ой передачи и ЗХ:

750-850 МПа - легковые автомобили.

1.5 Передаточные числа коробки передач

На рис. 1 представлен упрощенный фрагмент схемы коробки передач с включенной одной передачей, кроме прямой передачи.

Передаточное число между первичным и промежуточным валами запишется так:

где      и  - числа зубьев соответственно ведущей шестерни 1 первичного и ведомой шестерни 2 промежуточного валов.

Общее передаточное число коробки запишется:

Здесь  и  - числа зубьев соответственно ведущей шестерни промежуточного и ведомой шестерни вторичного валов.

1.6 Определение чисел зубьев шестерен

Для определения числа зубьев  ведомой шестерни промежуточного вала записываем уравнение:

где      и  - радиусы начальных окружностей соответственно ведущей и ведомой шестерен.

Из (5) получаем:

или

Зная , по уравнению (3), определяем передаточное число между первичным и промежуточным валами:

1.7 Определение передаточных чисел на всех передачах между промежуточным и вторичным валами

Предположим, что на рис. 1 включена в коробке передач третья передача. Тогда передаточное число между промежуточным и вторичным валами запишется так:

Если общее передаточное число на третьей передаче мы обозначим через , то

Передаточные числа и  нам уже известны, тогда передаточное число между промежуточным и вторичным валами

Величину  мы уже можем рассчитать, но числа зубьев  и  нам неизвестны и их еще предстоит определить. По аналогии с определением  мы можем рассчитать передаточные числа между промежуточным и вторичным валами для всех передач, кроме прямой. Последнее нам определять нет надобности.

Итак, по уравнению (3) мы имеем соответственно для всех передач:

где      - индекс, указывающий номер передачи.

Первая передача:

Вторая передача:

Третья передача:

Четвертая передача:

Пятая передача:

 - прямая.

1.8 Определение чисел зубьев шестерен на всех передачах

Определение чисел зубьев произведём по известным передаточным числам (, ,  и т.д.) между промежуточным и вторичным валами.

Эту операцию проделаем на примере третьей передачи (см. рис. 1), решая два уравнения с двумя неизвестными  и , аналогично уравнению (5)

Выразим из (12)  и подставим в (11)

Тогда

Окончательно

Первая передача.

Число зубьев  ведущей шестерни промежуточного вала

Число зубьев  шестерни вторичного вала

Проверка межцентрового расстояния, мм

Уточненное передаточное число:

Действительное передаточное число на 1 передаче

Вторая передача.

Число зубьев  ведущей шестерни промежуточного вала

Число зубьев  шестерни вторичного вала

Проверка межцентрового расстояния, мм

Уточненное передаточное число:

Действительное передаточное число на 2 передаче

Третья передача.

Число зубьев  ведущей шестерни промежуточного вала

Число зубьев  шестерни вторичного вала

Проверка межцентрового расстояния, мм

Уточненное передаточное число:

Действительное передаточное число на 3 передаче

Четвертая передача.

Число зубьев  ведущей шестерни промежуточного вала

Число зубьев  шестерни вторичного вала

Проверка межцентрового расстояния:

Уточненное передаточное число:

Действительное передаточное число на 4 передаче

Пятая передача- прямая.

Полученные передаточные числа:

Ряд передаточных чисел сохраняется:

2 Расчет контактных напряжений в зацеплении

Для косозубого зацепления производим расчет пары постоянного зацепления первичного и промежуточного валов.

Исходные данные:

Расчетный момент, Нм

Радиусы начальных окружностей зубчатых колес найдем из  следующего соотношения:

где      и  - радиусы начальных окружностей зубчатых колес на первой передаче соответственного промежуточного и вторичного валов;

 - передаточное число пары зацепления.

Отсюда:

Окружное усилие, Н

Окончательно для первой передачи имеем, МПа

Расчёт показал, что контактные напряжения в зубьях шестерен первой передачи находятся в допустимых пределах для цементируемых и цианируемых зубьев, соответственно 1900-2000 МПа и 950-1000 МПа.