ХОЗЯИН РПЗ (Готовый курсовой проект, неизвестный вариант 2)

Московский Государственный технический университет им. Н. Э. Баумана

Кафедра СМ9 ”Многоцелевые гусеничные машины и мобильные роботы”

РАСЧЁТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К курсовому проекту на тему:

«Вальная коробка передач»

Студент _________________________________ (Николаев С.А.) Группа СМ9-82

Руководитель проекта _________________________(Шмаков А.Ю.)

Г. Москва, 2013г.

Оглавление.

Введение……………………………………………………………………………….……..3

1. Тяговый расчёт………………………………………………………………………...…3

2. Выбор схемы коробки передач, её кинематический расчёт………………….…..…11

3. Расчёт зубчатых пар ВКПП…………………………………………………….….……13

3.1. Исходные данные………………………………………………………………...…….13

3.2. Выбор материала зубчатых колёс……………………………………………..…….13

3.3. Определение допускаемых напряжений…………………………………………….13

3.4. Определение межосевого расстояния………………………………………………..15

3.5. Определение параметров зубчатых колёс…………………………………………...16

3.6. Проверочный расчёт зубчатых колёс………………………………………………..17

3.7. Результат расчёта зубчатых пар………………………………………………………17

4. Определение реакций в опорах валов………………………………………………….19

5. Расчёт валов……………………………………………………………………………….20

5.1. Расчёт входного вала…………………………………………………………………..20

5.2. Расчёт промежуточного вала…………………………………………………………..23

5.3. Расчёт выходного вала………………………………………………………………….26

5.4. Расчёт вала паразитной шестерни…………………………………………………….28

6. Расчёт подшипников………………………………………………………........................29

6.1. Расчёт подшипников опор валов……………………………………….. …………….29

6.2. Расчёт подшипников, устанавливаемых между зубчатыми колёсами и валами...31

7. Расчёт шлицевых соединений……………………………………………..........................32

7.1. Расчёт шлицевых соединений на входном валу……………………………………...32

7.2. Расчёт шлицевых соединений на промежуточном валу…………………………..... 34

7.3. Расчёт шлицевых соединений на выходном валу………………………………….. 34

8. Расчёт синхронизаторов……………………………………………………………….....36

8.1. Расчёт синхронизатора на входном валу……………………………………………..36

8.2. Расчёт синхронизаторов на выходном валу……………………………………….....37

8.3. Расчёт пружин фиксаторов…………………………………………………………..….38

8.4. Расчёт угла скоса в корпусах синхронизаторов………………………………..…….38

Список литературы……………………………………………………………………….….39

Введение.

Целью выполнения курсового проекта является проектирование коробки передач гусеничной машины по известным основным характеристикам трансмиссии и результатам тягового расчета.

Вальная коробка переключения передач (ВКПП) служит для дискретного изменения передаточного числа трансмиссии ГМ, в зависимости от условий движения. Проектируемая коробка передач является трехвальной (с мультипликатором), имеет 6 передач переднего хода и 1 передачу заднего хода. В Коробке передач используются эвольвентные зубчатые передачи с углом профиля . С целью достижения наименьших габаритов и, соответственно массы, применяется химико-термическая обработка зубчатых колес – цементация и последующая закалка. Для облегчения включения передач, а также уменьшения шума при включении передач ВКПП оборудована синхронизаторами. Валы ВКПП расположены поперечно относительно корпуса ГМ. Входной вал ВКПП соединен с главным фрикционом ГМ. Выходной вал через зубчатые муфты соединен с механизмами поворота ГМ. Картер отлит из легкого и теплопроводного алюминиевого сплава. Картер состоит из двух частей, с разъемом в горизонтальной плоскости по осям валов.

Включение передач осуществляется с помощью зубчатой муфты включения передач (для передачи заднего хода) и синхронизаторов (все остальные передачи).

ВКПП обладает рядом достоинств, среди которых:

• простота конструкции и изготовления, невысокая стоимость;

• высокая ремонтопригодность;

• высокий кинематический КПД;

В то же время ВКПП имеет серьезные недостатки:

• ограниченный диапазон передач ( );

• морально устаревшая конструкция

1.Тяговый расчёт.

Исходные данные для тягового расчёта:

Масса машины (М) 20000 кг

Минимальные обороты двигателя (n_min) 1200 об/мин

Максимальные обороты двигателя (n_max) 2200 об/мин

Максимальная скорость движения машины (V_max) 40 км/ч

Максимальный угол подъёма (α_max) 24°

К.п.д. трансмиссии (η_тр) 0,95

Лобовая площадь машины (F) 5 м²

Длина трака гусеницы (L_гус) 120 мм

Минимальный коэффициент сопротивления прямолинейному движению гусеничной машины (f_min) 0,06

Максимальный коэффициент сопротивления прямолинейному движению гусеничной машины (f_max) 0,08

Коэффициент сцепления (φ) 0,8

Коэффициент сопротивления воздуха (k) 0,005

Коэффициент неравномерности движения гусеницы (δ_г) 1,03

Коэффициент приращения массы (δ_г.м.) 1,13

Определение внешней характеристики двигателя:

Сила сопротивления воздуха :

R_в=k*F*V_max²

К.п.д. гусеницы :

η_гус^’=0,019-0,00385*V_max

Общий к.п.д. машины :

η_об^’=η_гус^’*η_тр

Сила тяги по двигателю :

P_дв=f_min*M+R_в

Максимальная свободная мощность :

N_св.max=(P_дв.*V_max)/(270*η_об^’)

Максимальная эффективная мощность :

N_emax= N_св.max/0,8

Текущее значение эффективной мощности :

N_e(n_i)= N_emax*(0,5*(n_i/2200)+1,5*(n_i/2200)²-(n_i/2200)³)

Текущее значение мощности внешних потерь :

N_n(n_i)=0,15*N_emax*(n_i/2200)³+0,05*N_emax

Текущее значение свободной мощности :

N_св(n_i)=N_e(n_i)-N_n(n_i)

Текущее значение эффективного момента :

M_e(n_i)=716,2*(N_e(n_i)/n_i)

Текущее значение свободного момента :

M_св(n_i)=716,2*(N_св(n_i)/n_i)

При расчёте на ЭВМ с помощью ПО MSExcel были получены следующие результаты :

R_в=40 кгс

η_гус^’=0,765

η_об^’=0,727

P_дв=1240 кгс

N_св.max= 252,77 л.с.

N_emax= 315,968 л.с.

Результаты расчёта значений эффективной мощности, свободной мощности, мощности внешних потерь, а так же эффективного и свободного моментов приведены в таблице 1.1 во всём рабочем диапазоне оборотов двигателя через каждые 100 об/мин.

Таблица 1.1

Определение динамического фактора:

Общий коэффициент сопротивления движению:

f_o=f_max*cos(α_max)+sin(α_max)

Потребная сила тяги:

P_потр=f_o*M

Минимальная скорость движения:

V_min=(270*N_свmax*η_об^’)/P_потр

Кинематический диапазон трансмиссии:

d=V_max/V_min

Минимальное число передач:

k_min=(lg(d)/lg(2200/1500))+1

Коэффициент геометрической прогрессии:

q=(d)^(1/(k_min-1))

Скорость движения на передачах:

V_j+1=V_j*q

Радиус ведущего колеса:

r_в.к.=L_гус/(2000*((δ_гус²-1)^0,5)))

Действительный радиус ведущего колеса:

R_в.к.=δ_гус*r_в.к.

Передаточное отношение трансмиссии:

i_тр=0,377*R_в.к.*n_max/V_j

Обороты перекрытия:

n_o=n_max/q

Перекрытие по оборотам:

a=(n_o-n_min)/n_max

Перекрытие передач по скорости:

V_ij=a*V_j

Перекрытие по времени:

t_ij=(V_ij*δ_г.м.)/(f_min*g)

Текущее значение скорости на передачах:

V_ji=(0,377*R_в.к.*n_i)/i_трj

Текущее значение силы сопротивления воздуха:

R_вi=k*F*V_i²

Текущее значение общего к.п.д.:

η_общi=(0,919-0,00385*V_i)*η_тр

Динамический фактор на передачах:

D=(270*N_свi*η_общi)/(M*V_ji)-R_в/M

При расчёте на ЭВМ с помощью ПО MSExcel были получены следующие результаты:

f_o=0,480

P_потр=14616,8 кгс

V_min=6,08 км/ч

d=6,58

k_min=6

q=1,457

r_в.к.=0,243 м

R_в.к.=0,251 м

n_o=1509 об/мин

a=0,141

В таблицах 1.2 , 1.3 , 1.4 , 1.5 , 1.6 , 1.7 , 1.8 , 1.9 приведены значения скорости движения на передачах, передаточного отношения трансмиссии на передачах, перекрытия передач по скорости, перекрытия передач по времени, текущего значения скорости на передачах, текущего значения сопротивления воздуха на передачах, текущего значения общего к.п.д. на передачах и текущего значения динамического фактора на передачах соответственно.

2.Выбор схемы коробки перемены передач и её кинематический расчёт.