Упрощённая методика расчёта главных передач автомобилей: Методические указания, страница 4

Модуль цилиндрических косозубых шестерён двойных главных передач, а также допускаемые напряжения выбираются как и для шестерён привода промежуточного вала коробок передач /2/.

4 Срок службы спиральных конических шестерён главной передачи

Срок службы определяется контактными напряжениями вызывающими выкрашивание зубьев (питтинг), усталостью материала и зависит ещё от качества смазки и жёсткости конструкции.

Для определения контактных напряжений используют формулы, применяемые для цилиндрических шестерён. Но поскольку формы соприкасающихся поверхностей цилиндрических и конических шестерён различны, то средний радиус начальной окружности спиральной конической шестерни условно заменяют эквивалентным радиусом

,                                            (23)

где  - средний радиус начальной окружности спиральной конической шестерни;

 - угол наклона винтовой линии в среднем сечении зуба.

Средний радиус начальной окружности ведущей спиральной конической шестерни

.                                             (24)

Здесь: в – длина зуба

,                                                            (25)

где  - ширина шестерни.

.                                                         (25а)

С учётом вышеизложенного, контактные напряжения на поверхности зубьев спиральных конических шестерён в полюсе зацепления запишутся

,                (26)

где Р – условное окружное усилие на среднем радиусе  начальной окружности шестерни;

 - угол зацепления;

 - модуль упругости первого рода ();

 и  - эквивалентные радиусы кривизны поверхностей зубьев соответственно ведущей и ведомой спиральных конических шестерён.

Эквивалентные радиусы рассчитывают на основе формулы (23).

,                   (27)

,                 (28)

где  и  - половины углов начальных конусов соответственно ведущей и ведомой спиральных конических шестерён.

Условное окружное усилие рассчитывают по  из уравнения:

.                            (29)

Здесь:  - максимальный эффективный крутящий момент двигателя;

 и  - средние радиусы начальных окружностей соответственно ведущей и ведомой спиральных конических шестерён, рассчитанные на основании уравнения (23).

Контактные напряжения не должны превышать 1000 МПа.

Для изготовления шестерён главных передач применяют стали: 20Х; 25ХН; 12ХН3; 20ХН3А; 15НМ; 20ХНМ.

Для гипоидных передач допускаемые напряжения изгиба  и контактные напряжения  могут быть увеличены на 10-15 %.

5 Пример расчёта спиральных конических шестерён главной передачи

Исходные данные: прототип – автомобиль ЗиЛ-130, двойная главная передача, состоящая из пары спиральных конических и пары цилиндрических шестерён.

   угол зацепления .

5.1 Определение нормального модуля  конической пары

Расчёт ведём по уравнению 17.

Расчётный момент, подводимый к ведущей конической шестерни (без учёта КПД коробки передач и карданной передачи).

 .

Из графика (см. рис. 2) по  определяем длину образующей делительного конуса (конусное расстояние)  В таблице 1находим число зубьев спиральной конической пары автомобиля ЗиЛ-130:   то есть . С целью уменьшения габаритов передачи принимаем число зубьев конической пары,   то есть . Таким образом, передаточное число спиральной конической пары – . Из уравнения (19) рассчитываем передаточное число цилиндрической пары шестерён:

.

В таблице 2 по  выбираем угол наклона винтовой линии зуба .

Нормальный модуль  по большому конусу (17)

 .

Торцовый модуль

 .

5.2 Расчёт напряжений изгиба зубьев спиральной конической пары

Для расчёта напряжений изгиба нам уже известно большинство данных. Осталось задаться или рассчитать длину зуба в, коэффициент  и коэффициент формы зуба у.