Расчет трансмиссии и коробки передач

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

          Суммарные радиальные реакции на опорах вторичного вала:

  

 
 
 
 
 
 
 
 

Так как осевая сила на j-ой передаче действует в осевом направлении только на одну опору (например B,D и F), а другие являются плавающими, то общая реакция на опоре, например B, составит .

При j = 1,2,3,4:

 
 
 

5.1.3.Расчет подшипников

    Подшипники  применяют, как правило однорядные радиальные шарико- и роликоподшипники легкой и средней серии. Радиально-упорные подшипники применяют для одной из опор.

    Основными причинами выбраковки подшипников  являются: усталостное выкрашивание на рабочих поверхностях деталей; истирание  основных деталей до величины, препятствующей дельнейшей работе подшипника; чрезмерное смятие рабочих поверхностей; задиры и изломы. Общепринятый метод расчета, по которому производится выбор подшипников, основан на учете усталостного износа и отчасти на учете смятия рабочих поверхностей. Истирание и задиры могут быть исключены за счет эффективного уплотнения и надлежащей смазки. Таким образом, имеет два вида расчета подшипников качения: на долговечность и статическое нагружение. Первый является основным для подшипников, вращающихся под нагрузкой ; второй - для подшипников воспринимающих внешнюю нагрузку без относительного вращения колец. Например, в условиях статического нагружения работают подшипники ступиц зубчатых колес постоянного зацепления вторичного вала КП.

Для выбора типа и размеров подшипника необходимо знать  следующее:

1. Величину и направление, действующей нагрузки (радиальная, осевая, комбинированная);
2. Характер нагрузки (постоянная, переменная, ударная);
3. Частоту вращения вращающегося кольца подшипника;
4. Необходимая долговечность (желаемый срок службы в часах);
5. Требования, предъявляемые к подшипнику конструкцией узла и окружающей среды;
6. Приемлемая стоимость подшипника.

 
 
 

6.Выбор подшипников и расчет их на долговечность.

Выбор подшипников  рекомендуется проводить в следующем  порядке:

1. Определяются по расчетной схеме вала фактические нагрузки на подшипник: радиальные и осевые;
2. Выбирается тип подшипника, исходя из условий его работы и конструктивных требований узла;
3. Определяют частоту вращения подшипника n и выбирают его долговечность h по условиям работы узла, Затем рассчитывают величину или определяют ее по таблице в справочниках, например, [6] стр. 375 табл. 4.
4. Проводят выбор по справочникам ГОСТ 18855-82 коэффициентов К_м; К₆ ;К_т и др.
5. Определяют приведенную нагрузку F_пр, при приложении которой к подшипнику долговечность его та же, что. и в реальный условиях работы в подшипниковом узле.
6. Рассчитывают требуемый коэффициент работоспособности по формуле

С=F_пр(nh)^0,3, 

7. По найденному коэффициенту работоспособности С и таблицам ГОСТа 
   устанавливают окончательные размеры выбранного подшипника.

 
 
 
 

6.1.Расчет подшипников на долговечность.

    Подшипники  трансмиссии работают при переменной частоте вращения, которая зависит  не только от изменения частоты вращения двигателя, но и от

номера включенной передачи, а также при переменных нагрузках, которые зависят от величины  крутящего  момента развиваемого двигателем,  номера включенной передачи и вала, на котором они находятся. Все это необходимо учесть при расчете подшипников на долговечность.

    При определении радиальных и осевых нагрузок, действующих на подшипники (опоры) в качестве передаваемого крутящего момента ранее бралось максимальное значение крутящего момента двигателя. При расчете подшипников на долговечность необходимо принимать так называемый расчетный крутящие момент равный

= 76,56 Н*м

где а - коэффициент использования крутящего  момента, который зависит от ряда факторов, в том числе и от удельной мощности автомобиля. Для уменьшения объема расчетной работы примем его равным единице.

    Как отмечалось выше, на подшипники действуют не статические силы, а динамические, а также ряд факторов, которые необходимо учесть при расчете (например, фактор безопасности, температурный и др.)  

                                              

где - эквивалентная приведенная динамическая нагрузка; К_б - коэффициент безопасности, учитывающий влияние динамических нагрузок

 

1. Определение  

 

 

где К_д1 = 1,2 для заднего подшипника вторичного вала; К_д2=1... 1,2 для остальных подшипников. К_т - коэффициент температуры, учитывающий влияние теплового режима работы подшипников на долговечность. Так как Т не превышает 100°С, то К_т = 1. К_м - коэффициент материала, учитывающий влияние поверхностной твердости деталей, выполняющих роль беговых дорожек. Если подшипник имеет наружное и внутреннее кольца, то К_м = 1. Если отсутствуют одно или оба кольца, то при 60...65 и =1,36...1,2 при НКС₃ 57...60. 
 
 
 

    Эквивалентная динамическая нагрузка учитывает тип  подшипника, схему их установки и нагружения.

 

2.Для радиальных и радиально-упорных подшипников эквивалентная нагрузка на j-ой передаче определяется по формуле:

 при 

Где X и Y –коэффициенты радиальной и осевой нагрузок: e – параметр осевого нагружения (их значения приводятся в ГОСТ 18855-22); 

 

V- коэффициент вращения, V = 1,2: и - соответственно радиальная и осевая нагрузки, действующие на опоры рассчитываемых валов. В зависимости от включенной передачи с учетом ранее принятого обозначения можно написать и

 
 
 
 
 
 

Так как подшипники работают при включении различных  передач в определенное время, то необходимо рассчитать приведенную  эквивалентную нагрузку , учитывающую это обстоятельство. Она равна:

Где - эквивалентная частота вращения на j-ой передаче; ;

m - показатель степени, для шарикоподшипников m = 3; - продолжительность работы в долях общего срока службы соответствующие величин равны относительному пробегу автомобиля на различных передачах %:

     - для легкового  автомобиля с 4-х ступенчатой  КП

Тогда: 

 

Средняя скорость автомобиля :

где - коэффициент , учитывающий условия эксплуатации. Для средних условий (0,6); - максимальная скорость автомобиля, км/ч.

Тогда расчетная скорость автомобиля на j-ой передаче

3.Соответственно расчетная частота вращения входного (первичного) вала

  определяется как: