Расчет и проектирование планетарных коробок передач (1034674), страница 25
Текст из файла (страница 25)
раздел 6.2.В результатеKF = 1,75·1,019·1,03·0,745 = 1,368.Коэффициент, учитывающий форму зуба, YFS определяется по графику на рисунке 3.7.2, гдеzv = 32,549 эквивалентное число зубьев и x = 0,6 – коэффициент смещения шестерни (см.раздел6.2)YFS = 3,65.Коэффициент, учитывающий наклон зубьев, для косозубой передачиYβ = 1 − ε ββ140= 1 − 1,31218= 0,831;140где β =18º угол наклона зубьев. Коэффициент, учитывающий перекрытие зубьев, Yε для косозубыхпередач при εβ ≥ 1Yε =1εα=1= 0,644.1,552Таким образом,σ F = 1,368 ⋅ 3,65 ⋅ 0,644 ⋅ 0,8313318,8= 297 > σ FPПР 3 = 276,0 МПа.20 ⋅ 1,5Расчет на изгибную выносливость зубчтых колес планетарных рядов ПР1, ПР2 и ПР4 осуществляется точно так же, как и для планетарного ряда ПР3.6.1.5. Повторный поверочный расчет на прочность зубчатых колес планетарного ряда ПР3.В случае, если по какой-либо причине расчетные напряжения превышают, как это получилось в случае расчета зубчатых колес планетарного ряда ПР3 на изгибную выносливость, то возможны несколько вариантов исправления возникшей ситуации:•соответствующим образом корректируется модуль;•использовать другую комбинацию чисел зубьев шестерен, входящих в состав планетарногоряда•изменить количества сателлитов;•увеличить ширину зубчатого венца.При этом в случае принятия любого из этих вариантов необходимо повторить весь поверочныйрасчет.Для устранения превышения действующих изгибных напряжений в зацеплении зубчатыхколес планетарного ряда ПР3 увеличим число сателлитов этого ряда с 3 до 6, и, помимо этого, увеличим еще и ширину зубчатых венцов с 20 мм до 27 мм.158Как показывает анализ комбинаций сочетаний чисел зубьев шестерен, входящих в планетарный ряд ПР3 (см.Приложение 5), для количества сателлитов равному 6 можно подобрать точнотакие же сочетания чисел зубьев, как и в первоначальном варианте (см.таблицу 6.3).
Это обстоятельство позволяет полностью оставить для этого ряда неизменным расчет геометрии зубчатыхколес. Кроме того, изменим ширину зубчатых венцов шестерен этого планетарного ряда с 20 ммдо 27 мм. Изменение ширины зубчатых венцов отразится в геометрическом расчете только на величине коэффициента осевого перекрытияε β ПР 3 =bw27== 1,771;px 15, 242и коэффициента перекрытияεγПР3 = εα + εβПР3 = 1,312 + 1,771 = 3,08.6.1.5.1. Определение параметров зубчатых зацеплений планетарного ряда ПР3, необходимыхдля расчета на контактную и изгибную выносливостьИзменение числа сателлитов долно отразиться при расчете параметров зубчатых зацеплений только на значениях моментов, нагружающих зубья, и количестве циклов нагружений МЦК.Остальные параметры останутся неизменными. Поэтому произведем пересчет только величин моментов и количества циклов нагружений.Количество циклов перемены напряжений МЦК на первой передаче:NМЦКПР3(I) = 60·nдвср·Тmax· kI|ω3(I)- ω2(I)|·aстПР3 = 60·1500·6000·0,005·|0,5-0,0|·6 = 8,10·106,Аналогично определяется количество циклов нагружения МЦК на остальных передачах.Результаты расчетов представлены в таблице 6.8.Средний момент, передаваемый МЦК планетарного ряда ПР3 на первой передаче,M МЦКПР 3( I ) =a ДВС M двс max K МЦКПР 3( I )aстПР 3=0,65 ⋅ 320 ⋅ 2,0= 69,3 Нм.6Средний момент, передаваемый сателлитом планетарного ряда ПР3 на первой передаче,M САТПР 3 =M МЦКПР 3u ПР 3=69,3= 36,6 Нм.1,89Аналогично определяется средний момент на остальных передачах.
Результаты расчетовпредставлены в таблице 6.8.159Таблица 6.8.Элементпланетарного рядаПередачаПараметрОборотыnМЦКПР3,об/минМЦККоличествоцикловнагружения,NМЦКПР3×10-6Окружная скорость взацеплении V МЦКСАТПР3, м/сСредниймоментMср, НмОборотыnСАТПР3,об/минСателлитКоличествоцикловнагружения,NСАТПР3×10-6СредниймоментMср, НмНаправлениедействиянагрузкиIIIIIIIVVVIVIIVIIIIXXЗХПрямаянагрузкаРеверсивнаянагрузкаПрямаянагрузка------255--1995-75019957505002550,0--750-255------55,08--1506-Реверсивнаянагрузка8,1043,024,227,022,040,0--388,8-2,76Прямаянагрузка------1,09--4,43-Реверсивнаянагрузка3,344,443,342,211,090,0--3,34-1,09------9,91--6,95-69,3334,6623,1334,6641,611,55--7,70-69,33------472--1920-1444192014449574720,0--1444-472------17,00--241,2-2,606,917,808,616,800,0--124,8-0,87------5,24--6,67-36,6418,3212,2218,3221,986,1--4,07-36,64ПрямаянагрузкаРеверсивнаянагрузкаПрямаянагрузкаРеверсивнаянагрузкаПрямаянагрузкаРеверсивнаянагрузкаПрямаянагрузкаРеверсивнаянагрузкаПроведенные по выше изложенным методикам расчеты зубчатого зацепления МЦКсателлит планетарного ряда ПР3 дали следующие результаты:•допускаемые напряжения при расчете на контактную выносливость для прямого действиянагрузкиσ HPПР 3( ПРЯМ ) = 973 МПа;•допускаемые напряжения при расчете на контактную выносливость для реверсивного действия нагрузки160σ HPПР 3( РЕВ ) = 1223 МПа;•действующие в полюсе зацепления контактные напряжения для прямого действия нагрузкиσ HПР 3( ПРЯМ ) = 207,0 ≤ σ HPПР 3( ПРЯМ ) ;•действующие в полюсе зацепления контактные напряжения для реверсивного действия нагрузкиσ HПР 3( РЕВ ) = 366,0 ≤ σ HPПР 3( РЕВ )•действующие в полюсе зацепления контактные напряжения для прямого действия максимальной нагрузкиσ H ( прям ) max = 1230 < σ HP max = 2640 МПа;действующие в полюсе зацепления контактные напряжения для реверсивного действия максимальной нагрузкиσ H ( РЕВ ) max = 1485 < σ HP max = 2640•допускаемые напряжения при расчете на изгибную выносливостьσ FPПР 3 = 276,5 МПа;•действующие в полюсе зацепления изгибные напряженияσ F = 183 < σ FPПР 3 .6.1.5.2.
Расчет на прочность при изгибе максимальной нагрузкойПрочность зубьев при изгибе максимальной нагрузкой определяется путем сопоставлениемрасчетного σFmax и допускаемого напряжений изгиба σFPmax в опасном сечении при действии максимальной нагрузки:σFmax ≤ σFPmax.Для упрощенных расчетов расчетное местное напряжение можно определять по формулеσ F max = σ FFtF max.FtF K AЗа расчетную нагрузку FFtmax принимают максимальную из действующих за расчетный срок службы нагрузокFtF max =M max = М САТПР 3( I ) max =2000M maxd1САТПР 3M двс max K МЦКПР 3( I )aстПР1u ПР 3=320 ⋅ 2,0= 56,35 Hм.6 ⋅ 1,893Значение коэффициента КМЦКПР3(I) взято из таблицы 4 Приложения 3.161FtF max =2000 ⋅ 56,35= 2552,0 H .44,161FtF = 1659, 4 Н (см.раздел 6.4.6).σF = 183 МПа (см.раздел 6.4.6).Коэффициент KA учитывает внешнюю динамическую нагрузку.
Если в циклограмме не учтены внешние динамические нагрузки, то для трансмиссий автомобилей, работающих совместно смногоцилиндровыми поршневыми двигателями, можно приниматьKA = 1,75.Допускаемое напряжение σFPmax [МПа]σ FP max =σ FStS FStK XF ,где коэффициент КХF =1 (определятся по графику на рис.3.3.6);Коэффициент запаса прочностиS FSt =1,75.S ''Для проката S''F =1,15 иS FSt =1,75= 1,52.1,15Предельное напряжение зубьев при изгибе максимальной нагрузкой [МПа]0σ FSt = σ FStYgStYdSt ,где0σ FSt= 2000 МПа - базовое значение предельного напряжения зубьев при изгибе максималь-ной нагрузкой (см.табл.3.8.1);YgSt = 1,05 – коэффициент, учитывающий влияние шлифования переходной поверхности зуба(см.табл.3.8.2);YdSt = 1 – коэффициент, учитывающий влияние деформационного упрочнения переходной поверхности зуба (см.табл.3.8.3).Таким образомσ FSt = 2000 ⋅ 1,05 ⋅ 1,0 = 2100 МПа,σ FP max =2100⋅ 1,0 = 1382 МПа1,52иσ F max = 183 ⋅2552,0= 160 < σ FP max = 1382 МПа.1659,4 ⋅ 1,751626.2.
Расчет подшипников сателлитов третьего планетарного ряда.Радиальные усилия в сателлитах планетарных механизмов существующих автоматическихтрансмиссий воспринимаются роликовыми игольчатыми подшипниками с сепаратором без внешнего и внутреннего колец. В сильно нагруженных конструкциях с ограниченными габаритами узлачасто встречаются наборы иголок без сепаратора.Определение конструктивных параметров подшипниковПри выборе конструктивных параметров подшипников следует учитывать то, что для нормальной работы зубчатых зацеплений толщина обода (расстояние от диаметра впадины до внутреннего диаметра под подшипник качения) должна быть не менее высоты зуба. В связи с этим,максимально возможный внутренний диаметр дорожки качения подшипника сателлита равен:Dвнеш max = d f 1САТПР 3 − ( d a1САТПР 3 − d f 1САТПР 3 ) = 41, 009 − ( 47,838 − 41, 009 ) = 34,18 мм.Выберем в качестве тел качения иголки диаметром Dw = 2 мм.
Тогда диаметр окружностицентров тел каченияDpw = Dвнешmax - Dw = 34,18 - 2 = 32,18 мм,и количество тел каченияZ=π D pwDwили округляя в меньшую сторону Z = 50.=3,14 ⋅ 32,18= 50,542Примем длину иголок подшипника равной ширине сателлита третьего планетарного рядаLw = bw = 27 мм.Радиальные реакции.Радиальная нагрузка, воспринимаемая подшиниками осей сателлитов третьего планетарного ряда определяется моментом, передаваемым водимом и центробежной силой, действующей насателлит.Радиальная нагрузка на подшипникK водПР 3i M двс max,aст RводПР 3где КводПР3i - коэффициент момента, действующего на водило третьего планетарFводПР 3i =ного ряда на i-ой передаче, (см.таблицу 5 Приложения 3);Мдвсmax = 320 Нм - максимальный момент, развиваемый двигателем;аст = 6 - число сателлитов;RводПР3 = 0,0642 м - радиус, на котором расположена ось сателлита (межосевое расстояниемежду малой центральной шестерней и сателлитом).Центробежная сила2FЦБi = mстПР 3ωводПР3i RводПР 3 ,163где ωводПР 3i - угловая скорость водила третьего планетарного ряда на i-ой передаче (см.таблицу 2Приложения 3).Масса сателлита третьего планетарного рядаmстПР3 = ρ·Vст,где ρ = 7874 кг/м3.Объем сателлитаVсатПР 322d САТПР3 − Dвнеш max= π bw,4где dСАТПР3 = 0,044 м - делительный диаметр сателлита третьего планетарного ряда.Таким образом, масса сателлита третьего планетарного рядаmстПР 3 = 7874 ⋅ 3,14 ⋅ 0, 027 ⋅0, 0442 − 0, 034 2= 0,13 кг.4Результирующая радиальна реакция на i-ой передаче22Fri = Fводi+ FЦБi.Результаты расчетов сил FводПР3i, FЦБi и Fri для каждой передачи представлены в таблице 6.9.Передача1234567FводПР3i4984,422492,211661,472492,212990,65830,74711,940,00FЦБi0,0039,830,0039,83164,17365,73164,17Fri4984,422492,531661,472492,532995,16907,68730,638Таблица 6.9.10ЗХ9554,10498,444984,4239,830,0039,83164,1739,83554,10500,034987,13Из приведенной таблицы видно, что максимальное значение радиальная реакция в подшипнике сателлита возникает на передаче заднего хода иFrм = 4987,13 Н.Для определения динамической грузоподъемности подшипника для определения реакций вподшипнике следует использовать средний момент МдвссрМдвсср = Мдвсmax· aДВС = 320·0,65 = 208 Нм.Значения сил FводПР3i, FЦБi и Fri для каждой передачи придействии среднего момента двигателя исредней частоте вращения двигателя nдвср = 1500 об/мин представлены в таблице 6.10.Таблица 6.10.10ЗХПередача123456789FводПР3i3239,881619,941079,961619,941943,93539,98462,760,00360,17323,993239,88FЦБi0,0022,400,0022,4092,35205,7292,3522,400,0022,4092,35Fri3239,881620,091079,961620,091946,12577,84471,8922,40360,17324,763241,19164Средняя радиальная нагрузка подшипника Fr101 / 3 N стПР 3( I ) + Fr102 / 3 N стПР 3( II ) + Fr103 / 3 N стПР 3( III ) + Fr104 / 3 N стПР 3( IV ) + Fr105 / 3 N стПР 3(V ) + Fr106 / 3 N стПР 3(VI ) Frc = N стПР 310 / 3 Fr107 / 3 N стПР 3(VII ) + Fr108 / 3 N стПР 3(VIII ) + Fr109 / 3 N стПР 3( IX ) + Fr1010/ 3 N стПР 3( X ) + FrЗХN стПР 3( ЗХ ) +N стПР 33/10+3/10= 937 Н ,где NстПР3i - число циклов нагружений подшипников сателлитов третьего планетарного ряда наi-ой передаче (см.таблицу 6.8);NстПР3 - суммарное число циклов нагружений подшипников сателлитов планетарного ряда ПР3.Осевые реакции, как максимальная Faм так и средняя Faс, для игольчатых радиальных подшипников равны нулю.Базовая статическая радиальная грузоподъемность D cos α 2 ⋅ cos 0 Cor = 44 ⋅ 1 − w⋅ i ⋅ Z ⋅ Lw ⋅ Dw cos α = 44 ⋅ 1 − ⋅1 ⋅ 50 ⋅ 27 ⋅ 2 ⋅ cos 0 = 111416 H .D32,18pwСтатическая эквивалентная радиальная нагрузка для радиальных подшипников (α = 0º)Por = Frм = 4987,13 Н.Базовая динамическая радиальная расчетная грузоподъемность:Cr = bm f c (i ⋅ Lw cos α )7 / 9 Z 3/ 4 Dw29 / 27 = 1,1 ⋅ 78,1 ⋅ (1 ⋅ 27 ⋅ cos 0 )7 / 9 ⋅ 503/ 4 ⋅ 2 29 / 27 = 44020 H ;где bm = 1,1 (см.таблицу 5.11); fc = 78,1 (см.таблицу 5.12).Динамическая эквивалентная радиальная нагрузка для радиальных подшипников (α = 0°)Pr = Frс V Kб Кт = 937·1,2·1,4·1,0 = 1574,16 Н,где V = 1,2 (вращается внешнее кольцо подшипника); Kб = 1,4 (см.таблицу 5.5); Кт = 1,0(см.таблицу 5.6).Базовый расчетный ресурс10 / 3C L10 = r Pr 10 / 3 44020 = 1574,16 = 66378 мил.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
