F_A = 1,5 Н;

Расчет на заданный ресурс:

;

X = 0,56;

Y = 1,86

e = 0,24;

При вращении внутреннего кольца V=1;

;

X = 0,56;

Y = 1,86;

- температурный коэффициент;

- коэффициент безопасности;

Эквивалентная динамическая радиальная нагрузка:

кН;

Вероятность безотказной работы 90%

а = 1 – коэффициент долговечности;

а₂₃ = 0,7 – коэффициент совместного влияния особых свойств металла деталей подшипника;

k = 10/3 так как роликовый подшипник;

Требуемый ресурс работы подшипника L_h = 500 часов;

Расчетный ресурс:

ч > 500 ч.

Подшипник подходит.

Результаты расчета подшипников.

Таблица 6.1.

Наименование и обозначение подшипника	Cr, кН	Co, кН	Ресурс, ч
Входной вал
Подшипник радиальный с короткими цилиндрическими роликами однорядный – 92208 (боковые опоры)	41,8	24	1244
Пара шариковых радиальных однорядных подшипников легкой серии - 210	52	30,9	1185
Промежуточный вал
Подшипник радиальный с короткими цилиндрическими роликами однорядный – 92309 (боковые опоры)	72,1	68	515
Пара шариковых радиальных однорядных подшипников легкой серии - 212	84,5	50,4	1305
Выходной вал
Подшипник радиальный с короткими цилиндрическими роликами однорядный – 92311 (боковые опоры)	102	109,5	3641
Подшипник роликовый сферический двухрядный подшипник легкой серии 3613	268,4	289,7	36480

6.5.Расчёт игольчатых подшипников, устанавливаемых между зубчатыми колёсами и валами.

Игольчатые роликоподшипники без колец фирмы SKF, устанавливаемые между колесом и валом рассчитываются на статическую грузоподъёмность, так как в момент их нахождения под нагрузкой они не вращаются.

Минимальная статическая грузоподъёмность, которой должен обладать подшипник определяется по формуле:

C_{or i} = Q_i .

Расчет игольчатых подшипников шестерен.

Таблица 6.2.

Номер шестерни	Обозначение подшипника	C0r, кН	Сила в зацеплении, Н
I	SKF K55x60x32	72	3,838
II	SKF K55x60x22	72	3,838
III	SKF K55x60x22	72	2,442
7	SKF K70x75x25	102	4718
8	SKF K70x75x25	102	5661
9	SKF K70x75x25	102	6867
R	SKF K55x60x32	72	4368

7.Расчёт шлицевых соединений.

Задаются допускаемые напряжения смятия и среза.

[σ]_см = 140 МПа (для прямобочных шлицов)

[σ]_см = 140 МПа (для эвольвентных шлицов)

[τ]_ср = 50 МПа.

Прямобочные шлицы, используемые в данной работе, берутся не стандартные, так как в данном случае это не удобно, значит кроме расчёта на смятие их нужно посчитать на срез.

Эвольвентные шлицы, используемые в зубчатке синхронизатора берутся стандартными, значит их достаточно посчитать на смятие.

Рабочая длина шлицевого соединения из условия не превышения допускаемых напряжений смятия определяется по формуле:

, где – коэффициент, учитывающий неравномерное распределение нагрузки между зубьями и вдоль зубьев;

F-площадь сминаемых поверхностей; она определяется по формуле:

(для прямобочных шлицов)

(для эвольвентных шлицов)

r_ср - радиус по середине высоты зуба; он определяется по формуле:

;

Величина напряжений среза определяется по следующей формуле:

τ_ср = .

7.1.Расчёт шлицевых соединений на входном валу.

7.1.1.Расчёт прямобочных шлицевых соединений на входном валу.

Для соединения входного вала с полумуфтой:

D_в = 40 мм, d_а = 36 мм, T = 320 Н∙м, l = 40 мм

Обозначение d-6x36H7/f7x40x6H8/f8

Расчет на срез не производится, так как шлицы взяты по госту;

Для соединения втулки с прямобочными шлицами вала:

D_в = 46 мм, d_а = 42 мм, T = 320 Н∙м, l = 46 мм, τ_ср = 4,3 МПа

Обозначение d-8x42H7/f7x46x8H8/f8

Расчет прямобочного шлицевого соединения втулки с кареткой синхронизатора:

D_в = 62 мм, d_а = 56 мм, T = 320 Н∙м, l = 36 мм, τ_ср = 2,67 МПа

Обозначение d-8x56H7/f7x62x6H8/f8.

7.1.2.Расчёт эвольвентных соединений на входном валу.

Для соединения шестерни с синхронизатором с помощью эвольвентных шлицов:

D_в=96 мм, d_а=90 мм, T = 320 Н∙м, l = 6 мм, r_ср = 45 мм, z = 30, m = 3

Обозначение 96x3xH9/g9

7.2.Расчёт шлицевых соединений на промежуточном валу.

Шлицевые соединений на промежуточном валу рассчитываются при максимальном действующем моменте:

На промежуточном валу шлицевыми соединениями соединяются зубчатые колёса с валом.

D_в = 56 мм, d_а = 52 мм, T = 540 Н∙м, l = 30 мм, τ_ср = 10,6 МПа

Обозначение d-10x52H7/f7x56x10H8/f8.

7.3.Расчёт шлицевых соединений на выходном валу.

7.3.1.Расчёт прямобочных шлицевых соединений.

Для соединения выходного вала с полумуфтой:

D_в = 55 мм, d_а = 50 мм, T = 1080 Н∙м, l = 26 мм, τ_ср = 11 МПа

Обозначение d-8x41H7/f7x45x6H8/f8

Для соединения втулки с прямобочными шлицами вала :

D_в = 61 мм, d_а = 56 мм, T = 1080 Н∙м, l = 84 мм, τ_ср = 6,3 МПа

Обозначение d-10x56H7/f7x61x10H8/f8

Расчет прямобочного шлицевого соединения втулки с кареткой синхронизатора:

D_в = 84 мм, d_а = 70 мм, T = 1080 Н∙м, l = 68 мм, τ_ср = 4,3 МПа

Обозначение d-12x70H7/f784x12H8/f8

7.3.2.Расчёт эвольвентных соединений на выходном валу.

Для соединения шестерни с синхронизатором с помощью эвольвентных шлицов:

D_в = 110 мм, d_а=105 мм, T = 1080 Н∙м, l = 6 мм, r_ср = 53 мм, z = 52, m = 3

Обозначение 110x3xH9/g9

8.Расчёт синхронизаторов.

8.1.Расчёт синхронизаторов входного и выходного вала.

Синхронизаторы обеспечивают предварительное выравнивание угловых скоростей соединяемых пар муфт и шестерен, и тем самым безударное включение передач. Применение синхронизаторов значительно упрощает процесс переключения передач.

Весь расчет состоит в определении момента синхронизации, расчета пружин фиксаторов, расчета угла скоса в корпусе инерционного синхронизатора (все синхронизаторы в проектируемой коробке являются инерционными).

Расчет синхронизаторов включает в себя определение зависимости между усилием нажатия на муфту переключения и временем синхронизации, подсчета удельного давления на конической поверхности трения, чтобы убедиться в работоспособности синхронизатора.

На входном и выходном валах в данной КПП находятся три синхронизатора. На входном валу при помощи ПО MathCad было определено наиболее нагруженное колесо, и относительно него был произведен расчет трёх синхронизаторов входного вала. На выходном валу аналогичным способом было определено наиболее нагруженное колесо и были посчитаны относительно него три синхронизатора выходного вала.

Принимается Т_с = 1.5 с (время синхронизации);

µ = 0,08 – коэффициент трения металла по металлу в масле;

α = 8˚ - половина угла при вершине конуса поверхности трения;

δ₀ = 1,13 – коэффициент приращения массы;

G = mg = 7000∙9,8 = 68600 Н – вес машины;

R_вк = 0,209 м – радиус ведущего колеса;

кгс∙м∙с² - момент инерции машины, приведенный к валу синхронизатора;

- передаточное число трансмиссии машины от вала синхронизатора до ведущего колеса;

= 0,95 – КПД части трансмиссии машины от вала синхронизатора до ведущего колеса;

кгс∙м – момент сопротивления движению машины, приведенный к валу синхронизатора;

- плотность стали 12ХН3А;

r – радиус шестерней;

h – толщина шестерней;

Масса шестерней будут считаться по следующей формуле:

;

Момент инерции шестерни и приведенных к ней моментах инерции кинематически связанных с шестерней деталей коробки передач посчитаны при помощи ПО Mathcad:

Приведенный момент инерции для синхронизатора входного вала I_c = 0,105;

Приведенный момент инерции для синхронизатора выходного вала I_c = 0,013.

Рисунок 8.1.

Сила синхронизации определяется по следующей формуле:

;

- разность угловых скоростей шестерни и вала до начала действия синхронизатора.

На синхронизатор входного вала были получены усилия синхронизации

P_с = 345,3 Н.

На синхронизатор выходного вала были получены усилия синхронизации

P_с = 673,7 Н .

Проверка работоспособности синхронизатора:

= [q] ≤ 2 МПа;

r_c – радиус синхронизатора;

b – ширина конуса трения;

[q] – допускаемое удельное давление;

Удельное давление на синхронизаторе входного вала q = 0,66 МПА, на синхронизаторе выходного вала q = 1,855 МПа.

Момент синхронизации:

Н∙м;

Момент синхронизации на синхронизаторе входного вала 11,908 Н∙м, а на синхронизаторе выходного вала 32,141 Н∙м.

8.2. Расчёт пружин фиксаторов.

Так как во всех синхронизаторах использовано по четыре фиксатора, то, зная усилие синхронизации и раскладывая ее на нормальную и касательную составляющие к конической поверхности колпачка фиксатора, можно получить усилие поджатия пружины: ;

n = 4 – количество пружин;

На синхронизаторe входного вала усилия пружин P_п = 66,4 Н.