Расчет и проектирование планетарных коробок передач (Раздаточные материалы)

Московский Государственный Технический Университет им.Н.Э.БауманаХаритонов С.А., Нагайцев М.В.Расчет и проектированиепланетарных коробок передачМосква 2011СодержаниеСтр.Введение5Глава 1. Расчет валов и осей………………………………………………………………….81.1. Определение усилий в полюсах зацепления………………………………………………81.2. Определение реакции в опорах вала……………………………………………………….81.3.

Определение суммарных приведенных моментов суммарных напряжений в наиболееопасных сечениях вала……………………………………………………………………......1.4. Определение прогиба и угла закручивания вала………………………………………….9101.5. Особенности расчета валов планетарных механизмов…………………………………...121.6. Особенности расчета осей сателлитов планетарных рядов………………………………13Глава 2. Расчет шлицевых соединений………………………………………………………162.1.

Центрирование шлицевых соединений…………………………………………………….162.2. Расчет прямобочных шлицевых соединений……………………………………………...192.2.1. Расчет шлицевого соединения на смятие………………………………………………202.2.2. Расчет шлицевого соединения на износ…………………………………………………242.3.

Расчет эвольвентных шлицевых соединений……………………………………………..25Глава 3. Расчет зубчатых передач……………………………………………………………263.1. Расчет основных геометрических параметров зубчатого зацепления…………………..293.1.1. Выбор коэффициентов смещения………………………………………………………..293.1.2. Угол наклона зубьев β…………………………………………………………………….353.1.3. Точность зацепления……………………………………………………………...............353.1.4. Расчет геометрии цилиндрических зубчатых передач………………………………….393.1.5.

Проверка подрезания, заострения и интерференции внешних зубьев зубчатых колес……………………………………………………………………………………………….3.1.6. Расчет номинальных размеров для определения взаимного положения разноименныхпрофилей зубьев……………………………………………………………….....................3.1.7. Модификация профиля головки зуба…………………………………………………….43463.2. Выбор материала и термообработки зубчатых колес……………………………………..473.3. Определение допускаемых напряжений при расчете на контактную и изгибнуювыносливость…………………………………………………………………………………3.3.1.

Допускаемые напряжения при расчете на контактную выносливость………………...53533.3.2. Допускаемые напряжения при расчете на изгибную выносливость…………………...603.4. Расчет на контактную выносливость………………………………………………………643.5. Расчет на контактную прочность при действии максимальной нагрузки……………….683.6.

Расчет зубьев на выносливость при изгибе………………………………………………..693.7. Расчет на прочность при изгибе максимальной нагрузкой………………………………72422Глава 4. Фрикционные элементы управления……………………………………………..754.1. Фрикционные материалы, используемые в элементах управления……………………...754.2.

Расчет дисковых фрикционных элементов управления…………………………………..784.3. Расчет разгрузочных устройств…………………………………………………………….804.4. Расчет ленточных тормозов…………………………………………………………………844.5. Расчет обгонных муфт………………………………………………………………………86Глава 5. Расчет подшипников качения………………………………………………………945.1. Типы подшипников качения....................................................................................................945.2.

Основные понятия, определения и обозначения...................................................................955.3. Определение сил, нагружающих подшипники......................................................................975.3.1. Радиальные реакции..............................................................................................................975.3.2.

Осевые реакции......................................................................................................................995.3.3. Особенности расчета подшипников коробок передач........................................................1005.4. Расчет радиальных и радиально-упорных шариковых подшипников..................................1025.5. Расчет упорных и упорно-радиальных шариковых подшипников......................................1065.6.

Расчет радиальных и радиально-упорных роликовых подшипников................................1085.7. Расчет упорных и упорно-радиальных роликовых подшипников.......................................110Глава 6. Пример расчета зубчатых зацеплений планетарных рядов и подшипниковсателлитов.........................................................................................................................1136.1. Расчет зубчатых зацеплений....................................................................................................1136.1.1. Расчет кинематических и силовых характеристик заданной кинематической схемы….1146.1.2.

Расчет геометрии зубчатых колес планетарных рядов……………………………………1166.1.3. Выбор материала и термообработки зубчатых колес……………………………………..1246.1.4. Поверочный расчет на прочность зубчатых колес планетарных рядов………………….1246.1.4.1. Определение параметров зубчатых зацеплений, необходимых для расчета на контактную и изгибную выносливость…………………………………….........................1256.1.4.2. Допускаемые напряжения для расчета на контактную выносливость…………………1276.1.4.3. Допускаемые напряжения при расчете на изгибную выносливость…………………...1436.1.4.4. Расчет на контактную выносливость……………………………………………………..1496.1.4.5.

Расчет на контактную прочность при действии максимальной нагрузки……………..1536.1.4.6. Расчет зубьев на выносливость при изгибе……………………………………………...1566.1.5. Повторный поверочный расчет на прочность зубчатых колес планетарного ряда ПР3..1586.1.5.1. Определение параметров зубчатых зацеплений планетарного ряда ПР3, необходимых для расчета на контактную и изгибную выносливость………………………..6.1.5.2. Расчет на прочность при изгибе максимальной нагрузкой…………………………….15916136.2. Расчет подшипников сателлитов............................................................................................Приложение 1 Блокировочные контуры для определения коэффициентов смещения внешнего зацепления ………….....................................................................................Приложение 2. Блокировочные контуры для определения коэффициентов смещения внутреннего зацепления …………............................................................................Приложение 3. Кинематический и силовой расчет...................................…………….....163166175191Приложение 4.

Подбор зубьев для планетарных рядов ПР1, ПР2 и ПР4....…………….194Приложение 5. Подбор зубьев для планетарного ряда ПР3……………………………..198Приложение 6. Примеры конструкций АКПП ....................................................……………201Список литературы………………………………………………………………………………2254ВведениеПостоянно возрастающие требования к динамическим и экономическим показателямтранспортных средств вынуждают разработчиков увеличивать количество ступеней в коробкахперемены передач (КПП).

Причем это в равной степени касается как механических коробок, так иавтоматических.Коробки передач с ручным управлением, как правило, строятся по схеме с неподвижнымивалами, что в значительной мере и сдерживает увеличение количества передач в таких коробках.Это объясняется тем, что увеличение количества передач приводит к росту габаритно массовыхпоказателей и усложнению привода управления КПП.В большинстве коробок современных гусеничных машин и автоматических коробок передач колесных машин используются планетарные передачи, в связи с чем такие коробки называютпланетарными. Применение планетарных коробок передач на транспортных машинах позволяетсократить время, затрачиваемое на переключение передач, существенно упростить задачу автоматизации процесса управления, избавиться от необходимости устанавливать между двигателем и трансмиссией сцепление, поскольку его функции выполняют тормоза и блокировочныемуфты, предназначенные для включения передач в коробке.Планетарные коробки имеют ряд неоспоримых преимуществ и наиболее перспективны сточки зрения увеличения количества передач без значительного изменения габаритно-массовыхпоказателей.

Так, опыт синтеза кинематических схем планетарных коробок передач показывает,что для реализации трех или четырех передач вполне достаточно двух планетарных рядов. Дляполучения от пяти до семи передач требуется только три планетарных ряда, и, наконец, для создания коробок передач, имеющих в своем составе от восьми до одиннадцати передач, потребуетсячетыре планетарных ряда.По сравнению с непланетарными передачами, в которых оси всех зубчатых колес неподвижны, планетарные передачи благодаря применению нескольких промежуточных звеньев (сателлитов) обеспечивают:•меньшую напряженность зубьев;•разгруженность центральных валов и подшипниковых опор от радиальных усилий;•при правильном выборе кинематической схемы высокий КПД;•большее количество передач при меньших габаритах.Некоторые особенности работы планетарных коробок передач требуют, по сравнению свальными, несколько иной подход к расчету их элементов и деталей.

Так, как уже отмечалось,центральные валы планетарных коробок передач за счет симметричного расположения сателлитовразгружены от радиальных и работают только лишь на кручение. Кроме того, один и тот же планетарный ряд, а следовательно и шестерни, входящие в его состав, работают на нескольких пере5дачах, что исключено в вальных коробках передач, где каждая пара зубчатых колес работает только на одной передаче. Причем, следует отметить, что в планетарных коробках передач шестернипланетарных рядов на различных передачах нагружены различными как по величине, так и по направлению моментами, и имеют на разных передачах различные обороты.

Все эти обстоятельстванакладывают определенные особенности на методы расчета элементов и деталей планетарных коробок передач.При проектировании трансмиссии применяются детерминированные и вероятностные методы оценки прочности и сроков службы ее элементов. Расчеты на сопротивление усталости валов, зубчатых колес и подшипников рекомендуется проводить одним методом по единому нагрузочному режиму в трансмиссии. Эквивалентное число циклов действия нагрузки определяют различными методами: по спектральным плотностям крутящих моментов и скоростям их изменениядля валов, по числу нагружений отдельных зубьев и соответственно числу перекатываний шариков по одной точке наиболее нагруженной обоймы для зубчатых колес и подшипников.По расчетной нагрузке и эквивалентному числу циклов определяют или задают расчетноечисло часов работы элемента или пробег до выхода его из строя, а затем строят кривую распределения срока службы и оценивают его параметры.Для упрощенных расчетов можно воспользоваться расчетными данными, представленнымив таблицах B.1 – B.2.Таблица B.1.