Расчет КПП автомобиля ЕрАЗ-762В

записка.docx

ФГБОУ Оренбургский Государственный Аграрный Университет
Кафедра «Мобильные энергетические средства»
Расчётно-пояснительная записка
«Расчет КПП автомобиля ЕрАЗ-762В»
Техническая характеристика коробки 4
Расчет элементов коробки передач 5
Определение количества ТО-1 и ТО-2 для автомобиля ЕрАЗ-762В 54
Алгоритм диагностики коробки передач 55
Список литературы 58
Механическая коробка передач — механизм предназначенный для ступенчатого изменения передаточного отношения в котором выбор передачи осуществляется оператором (водителем) вручную.Коробка передач преобразует крутящий момент по величине и направлению. Это необходимо для обеспечения оптимальной скорости и проходимости автомобиля а также для наиболее экономичной работы двигателя и движения автомобиля задним ходом. Кроме того коробка передач разобщает двигатель с трансмиссией во время остановки и стоянки автомобиля и при его движении по инерции с работающим двигателем.
Благодаря небольшому количеству передач коробка компактна и проста по конструкции. Она обеспечивает интенсивный разгон высокую среднюю скорость автомобиля и экономичную работу двигателя. Косозубые шестерни постоянного зацепления и синхронизаторы на всех передачах переднего хода обеспечивают бесшумную работу коробки передач и ее долговечность.
Коробка передач состоит из трех валов: первичного промежуточного и вторичного с шестернями и синхронизаторами оси с промежуточной шестерней заднего хода и механического привода переключения передач. Валы и шестерни коробки размещены в литом алюминиевом картере а детали привода переключения передач — в задней крышке .
Техническая характеристика коробки
Тип – механическая трехвальная трехходовая пятиступенчатая
с двумя синхронизаторами.
Передаточные числа:
передача – 2997 3 передача - 168 5 передача – 10
передача – 2232 4 передача - 1326
Тип шестерен – косозубые.
Способы переключения передач – зубчатой муфтой синхронизатора
Синхронизатор - два инерционно-фрикционного типа.
Управление - ручное рычагом на крышке коробки.
Смазка - разбрызгиванием масло ТАп-15В объем- 3л.
Расчет элементов коробки передач
Рис.1Кинематическая схема 3-х вальной 5-и ступенчатой коробки передач 5-я передача прямая
С32 С54 - синхронизаторы
Fc - сцепление фрикционное
Максимальный момент передаваемый сцеплением
Все зубчатые колеса коробки передач
выпоним с одним нормальным модулем
Рассчитаем межосевое расстояние с учетом передаваемого момента
а = 145 160 - для легковых автомобилей
а = 170 215 - для грузовых автомобилей
Угол наклона зубьев шестерен постоянного зацепления
Сумма чисел зубьев пары находящейся в зацеплении
Передаточное число КП на первой передаче
Передаточное число шестерен постоянного зацепления
Число зубьев пары постоянного зацепления
Фактическое передаточное число пары постоянного зацепления
Диаметры делительных окружностей пары постоянного зацепления
Для колес с коррегированными зубьями высота головки зуба
составляет h = 0.8mn.
Диаметры окружностей вершин
Диаметры окржностей впадин
Рассчитаем число зубьев шестерен 1 2 3 4 (или 5) передач.
Для прямой передачи зубчатые колеса не нужны.
Передаточные числа пары шестерен для этих передач
Передаточные числа коробки передач
Передаточные числа пары шестерен:
- четвертая передача
Числа зубьев шестерен
Определим размеры шестерен
Делительные диаметры
Диаметры окружностей впадин
Фактические значения передаточных чисел коробки передач:
Отклонение от расчетной величины
Отклонения от расчетных величин не должны превышать 5%.
Ширину зубчатых колес для всех передач принимаем одинаковой
Коэффициент ширины зубчатого колеса Кbш = 5 8
Расчет сил действующих на зубчатые колеса
На зубья шестерен постоянного зацепления привода промежуточного вала действуют силы:
r1 - радиус делительной окружности шестерни
На зубья шестерен n-ой передачи действуют силы:
Ikn - передаточное число коробки на n-ой передаче
rn - радиус делительной окружности зубчатого колеса n-ой
передачи на вторичном валу
n - угол наклона зубьев шестерен n-ой передачи
Силы действующие в зацеплении шестерен привода промежуточного вала
Диаметр делительной окружности шестерни
привода промежуточного вала
Угол наклона зубьев шестерен = 25о
Угол зацепления шестерен = 20о
Силы действующие в зацеплении шестерен первой передачи
Диаметр делительной окружности зубчатого колеса первой передачи
Промежуточный вал не уравновешен от осевых сил
Рх12 = 4664H Px34 = 10446H
Изменим угол наклона зубьев шестерен первой передачи таким образом
чтобы Рх12 = Рх34 т.е. Р12tan = P34tan
Угол наклона зубьев шестерен первой передачи примем равным
Тогда силы действующие в зацеплении шестерен первой передачи
Силы действующие в зацеплении шестерен второй передачи
Диаметр делительной окружности зубчатого колеса второй передачи
Передаточное число КП на второй передаче
Расчет зубчатых колес на прочность
Наиболее нагруженными являются зубчатые колеса первой передачи
поэтому прочностные расчеты выполним для этих колес.
Число зубьев шестерни первой передачи
Напряжение от изгиба и сжатия можно определить по формуле Люиса
Р - окружное усилие на колесе
tn - шаг по делительной окружности
mn - нормальный модуль
y - коэффициент профиля зуба.
Его можно рассчитать по эмпирической формуле с учетом приведенного числа зубьев.
Z1 - число зубьев меньшего колеса первой передачи
Окружное усилие на зубьях шестерен 1-ой перелачи
Напряжение от изгиба и кручения
Контактные напряжения можно определить по формуле Герца:
Модуль упругости для стали
Делительные диаметры зубчатых колес первой передачи
Допустимое контактное напряжение
Расчет первичного вала (3-х вальная КП)
Диаметр первичного вала (см. Расчет сцепления)
Силы действующие на шестерню
Расчетный крутящий момент
Расстояние от опоры до колеса b = 40 50мм
Расстояние между опорами определяется соотношением
ad = d1кп апв = 0.16 0.18 Примем
Диаметр делительной окружности шестерни постоянного зацепления
Радиус делительной окружности шестерни постоянного зацепления
Максимальный изгибающий момент
Эквивалентный момент
Определим диаметр вала в опасном сечении:
Допускаемое напряжение
Принимаем диаметр первичного вала
Заменяем шлицы ступицы ведомого диска 40х36х6х6 на
шлицы 36х32х6х6 (см. Расчет ступицы ведомого диска).
Шлицы вала рассчитывают на смятие
Dш и dш - наружный и внутренний диаметр шлицев
Выбираем шлицы легкой серии
Длина нагруженной части шлицев
Допускаемое напряжение для 20ХН3А
Напряжение среза шлицев
[ср] = 50 150 МПа для 20ХН3А
Нагрузка на подшипник В
- в горизонтальной плоскости
- в вертикальной плоскости
Нагрузка на подшипник А
в вертикальной плоскости
Расчет вторичного вала (3-х вальная КП)
Схема сил действующих на вторичный вал на 1-ой передаче
Межосевое расстояние
Диаметр вторичного вала
Делительный диаметр шестерни 1-ой передачи
Расстояние между опорами вторичного вала для 3-х вальной КП
определяется из соотношения
где сd = 018 021 Принимаем
Расстояние от шестерни до ближайшей опоры
Реакции опор в вертикальной плоскости
Реакции опор в горизонтальной плоскости
Диаметр вала с учетом суммарного напряжения от изгиба и кручения
Расчет шлицев вторичного вала
Выбираем шлицы 40х36х8х7
Напряжение смятия шлицев
rшср - средний радиус шлицев
Ширина зубчатого колеса вторичного вала
Lшвв - длина нагруженной части шлицев
Коэффициент точности прилегания шлицев
Допускаемое напряжение [ср] = 50 150 МПа
РАСЧЕТ ПРОМЕЖУТОЧНОГО ВАЛА
Рис.1 Схема сил действующих на промежуточный вал на 1-ой передаче
Силы действующие на ведомую шестерню постоянного зацепления
Силы действующие на ведущую шестерню первой передачи
Делительные диаметры шестерен
Передаточное число пары шестерен постоянного зацепления
Расстояние между опорами апкп = d аd = 018 021
Размеры с и d примем из конструктивных соображений
Изгибающие моменты в сечении Е и F в горизонтальной плоскости
Изгибающие моменты в сечении E и F в вертикальной плоскости
Суммарный изгибающий момент
Диаметр вала в опасном сечении
Выбираем шлицы средней серии 32х28х6х7
Lш - длина нагруженной части шлицев
Допустимое напряжение
РАСЧЕТ СИНХРОНИЗАТОРА
Номинальная частота вращения коленчатого вала двигателя
Угловая частота вращения коленчатого вала двигателя
Передаточное число коробки на включенной передаче
Передаточное число коробки на включаемой передаче
Рис.1 Конструкция инерционного синхронизатора
с зубчатыми кольцами
Рис2 Схема инерционного синхронизатора
Выберем некоторые параметры синхронизатора исходя из
конструктивных соображений.
Средний радиус трения синхронизатора rср= 0020 0050м
Коэффициент трения бронзы по стали Ктрс = 006 010
Угол конуса синхронизатора син = 6 12о
Выберем тип блокирующего устройства.
Рис.3 Схемы блокирующих устройств синхронизатора
- с блокирующими зубьями
Средний радиус расположения блокирующих элементов
rб = ксинrср = (08 15)rср
В конструкции с блокирующими зубьями как правило rб rср
в конструкции с блокирующими вырезами ксин > 1 самое большое
значение ксин в конструкции с блокирующими пальцами.
Необходимый момент трения на поверхности конусов.
Момент инерции ведомых частей Jп = (02 08)кг м2
Время синхронизации можно принять:
tсин = 03 10с - легковые автомобили
tсин = 05 20с - грузовые автомобили. Большее время соответствует
Усилие необходимое для включения передачи Н
Передаточное число привода управления КП
Усилие прикладываемое водителем к рычагу переключения передач
Нормальная сила на поверхности трения Н
Работа затрачиваемая на выравнивание угловых скоростей
Площадь конуса синхронизатора (3 15 см2)
Удельная работа трения синхронизатора
Удельная работа трения может достигать Lс1 = 300 500 Джсм2.
Нагрев синхронизатора
Коэффициент перераспределения теплоты
Теплоемкость бронзы с = 400 600 Джкг град
Масса бронзового кольца синхронизатора
Нагрев кольца синхронизатора
Нагрев за одно включение синхронизатора может достигать 15 30о.
Расчет блокирующего элемента
Окружная сила прижимающая блокирующие элементы
Осевая сила на блокирующих поверхностях
Исходя из условия Q Pхсин
В реальных конструкциях = 25 40о
РАСЧЕТ ВАЛОВ НА ПРОГИБ
Прогиб обычно рассчитывают для первичного и вторичного валов.
Диаметр промежуточного вала выбирают из конструктивных
соображений выполняя его в виде блока шестерен или заодно целое
с ведущей шестерней первой передачи.
Диаметр первичного вала
Диаметр вторичного вала
Расстояние между опорами первичного вала
Расстояние между опорами вторичного вала
Расстояние от шестерни до опоры первичного вала
Расстояние от зубчатого колеса до опоры
Делительный диаметр шестерни первичного вала
Делительный диаметр зубчатого колеса
Силы действующие в зацеплении шестерен
Реакции опоры В в горизонтальной и вертикальной плоскостях
Экваториальный момент инерции сечения первичного вала
Прогиб первичного вала в вертикальной плоскости
Экваториальный момент инерции сечения вторичноговала
Прогиб вторичного вала в вертикальной плоскости
Прогиб первичного вала в горизонтальной плоскости
Прогиб вторичного вала в горизонтальной плоскости
Допустимые значения прогиба:
- в вертикальной плоскости Yв = ( 005 010)мм
- в горизонтальной плоскости Yг = (010 015)мм
Допустимый суммарный прогиб Yсум 0.20мм.
УГЛЫ ПЕРЕКОСА ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС
Расчеты выполняют для ведущей шестерни Z1 первичного вала и
ведомого зубчатого колеса Z4 вторичного вала.
Реакции опоры А в горизонтальной и вертикальной плоскостях
Экваториальный момент инерции сечения
Угол перекоса зубчатого колеса Z1 относительно горизонтальной оси
Угол перекоса зубчатого колеса Z4 относительно горизонтальной оси
Угол перекоса зубчатого колеса Z1 относительно вертикальной оси
Угол перекоса зубчатого колеса Z4 относительно вертикальной оси
Перекос зубчатых колес не должен превышать = 2х10-3 рад.
Проверка вала на скручивание
На скручивание проверяют первичный и вторичный валы
коробки передач. Для промежуточного вала такую проверку
обычно не производят.
Угол закрутки вала определяют
Угол закрутки первичного вала
Мк = Мф - для первичного вала
- угол скручивания град.
L - длина скручиваемого участка см
G - модуль упругости на кручение
Jp - полярный момент инерции сечения
Длина скручиваемого участка первичного вала
В пересчете на 1 погонн. метр
Угол закрутки вторичного вала
Крутящий момент на вторичном валу
Полярный момент инерции сечения вторичного вала
Длина закручиваемого участка вторичного вала
В пересчете на один погонный метр
Допустимый угол скручивания [п] = 0.25 0.35о на 1 погонн. м
РАСЧЕТ ПОДШИПНИКОВ НА ДОЛГОВЕЧНОСТЬ
(5-и ступенчатая коробка передач пятая передача прямая)
Расчеты выполним для подшипника D вторичного вала.
Расчетный крутящий момент двигателя зависит от степени загрузки двигателя и удельной мощности автомобиля:
Номинальная мощность двигателя
Полная масса автомобиля
Коэффициент использования крутящего момента
Максимальный крутящий момент двигателя
Реакции на подшипник D
Расстояние между опорами
Нагрузка на подшипник
Радиальная нагрузка на подшипник
Осевая нагрузка на подшипник
Эквивалентная динамическая нагрузка на подшипник
Кв - коэффициент вращения
вращается внутреннее кольцо
Кб - коэффициент безопасности
Кт - температурный коэффициент.
для автомобильных КП
р - показатель степени
для шарикового подшипника
ху - коэффициенты радиальной и осевой нагрузок
Выбираем подшипник 46307
- внутренний диаметр
- статическая грузоподъемность
Относительная нагрузка на подшипник
Выбираем параметр е по таблице №32 "Коэффициенты радиальной и
осевой нагрузок" (см. Справочник1)
Эквивалентная нагрузка
Диаметр делительной окружности зубчатого колеса Z6
Окружное усилие на колесе
Радиальное усилие на колесе
Осевое усилие на колесе и на подшипнике
Расстояние от опоры С до шестерни Z6
Эквивалентная нагрузка на второй передаче
Диаметр делительной окружности зубчатого колеса Z8
Pадиальное усилие на колесе
Осевое усилие на колесе и подшипнике
Расстояние от опоры С до шестерни Z8
Эквивалентная нагрузка на третьей передаче
Диаметр делительной окружности зубчатого колеса Z10
Расстояние от опоры С до шестерни Z10
Эквивалентная нагрузка на четвертой передаче
Эквивалентная нагрузка на 5-ой передаче
Результирующая эквивалентная нагрузка
L1234 - число оборотов вала за время работы на каждой передаче
S1234 - пробег автомобиля на каждой передаче
Sкр - пробег до капитального ремонта
Кп - коэффициент продолжительности работы подшипника на
Кп1 = 001 Кп2 = 003 Кп3 = 006 Кп4 = 015 Кп5 = 075 - легковой
Кп1 = 0006 Кп2 = 0016 Кп3 = 0076 Кп4 = 020 Кп5 = 069 - грузовой
- на первой передаче
- на второй передаче
- на третьей передаче
- на четвертой передаче
Радиус качения ведущего колеса
Передаточное числа главной передачи
Число оборотов вторичного вала:
- на первой передвче
Динамическая грузоподъемность подшипника
Определение количества ТО-1 и ТО-2 для автомобиля ЕрАЗ 762В
Количество автомобилей ЕрАЗ-762В – 12 шт.
Пробег каждого автомобиля – 140 тыс. км.
ТО-2 через 14000 км.
Капитальный ремонт через 350 тыс. км.
Количество ТО-2 для одного автомобиля
где Lк.р. – пробег до капитального ремонта
LТО-2 – пробег до ТО-2
Количество ТО-1 для одного автомобиля
где LТО-1 – пробег до ТО-1
Количество ТО-1 для 12 автомобилей – 360
Количество ТО-2 для 12 автомобилей – 120
Алгоритм диагностики коробки передач
Прежде чем приступить к проверке технического состояния этой системы автомобиля необходимо предварительно очистить детали коробки передач от грязи и излишков масла. Для удаления грязи и различных образовавшихся отложений используются специальная щетка или скребок.
Если детали излишне замаслены их промывают уайт-спиритом или бензином а затем все детали системы продувают сильной струей горячего воздуха и окончательно протирают.
После того как предварительная очистка полностью произведена можно приступать к осмотру деталей коробки передач. В первую очередь обращают внимание на степень изношенности картера проверяют не появилось ли на нем трещин затем осматривают подшипники на целостность и износ. Если детали излишне изношены или имеют повреждения их следует заменить новыми.
После этого осматривают поверхность сопряжения картера со сцеплением проверяют заднюю и нижнюю крышку коробки передач – они не должны быть изношены деформированы или повреждены. При обнаружении мелких трещин поверхность затирают напильником.
Если детали слишком изношены лучше заменить их новыми. Серьезные повреждения картера и крышки могут привести к расхождению осей и стать причиной утечки масла. При осмотре передней крышки необходимо проверить не касается ли ее вращающийся первичный вал что может наблюдаться в том случае если произошла децентровка вала относительно крышки. При обнаружении такого дефекта деформированные детали заменяют новыми.
Необходимо проверить сливное отверстие при обнаружении грязи и засора его нужно прочистить. Затем переходят к осмотру сальников. В первую очередь проверяют не появились ли на рабочих кромках деталей заметные повреждения следы сильного износа и деформации. В том случае если по ширине износ превышает 1 мм детали необходимо заменить новыми.
При осмотре валов проверяют рабочие поверхности и шлицы вторичного вала на отсутствие повреждений и следов сильного износа после этого проверяют свободу хождения фланца эластичной муфты на шлицах.
При осмотре промежуточного вала следует обратить внимание на зубья. При сильном износе деталь следует заменить новой недопустимо также их выкрашивание. При осмотре поверхности оси шестерни заднего хода следует обратить внимание на наличие или отсутствие следов заедания при работе детали.
В ходе осмотра технического состояния коробки передач следует замерить величину монтажного зазора образованного осью и втулкой промежуточной шестерни заднего хода для чего измерить диаметры оси и втулки шестерни. В норме зазор должен составлять от 0056 до 009 мм. Если зазор превышает 015 мм требуется замена деталей.
Все мелкие шероховатости на поверхности вала следует зачистить наждачной мелкозернистой бумагой. Если повреждения более серьезны или детали деформированы вал следует заменить новым.
При осмотре шестерней в первую очередь осматривают зубья которые не должны быть деформированы повреждены или чрезмерно изношены; при этом особо тщательно следует проверить торцовую часть зубьев на венцах синхронизаторов.
При осмотре рабочей поверхности шестерен следует обратить внимание на отсутствие повреждений шероховатостей задиров и следов чрезмерного износа.
После внешнего осмотра зубьев проверяется зазор зацепления соседних шестерен который в норме составляет 01 мм и не должен превышать 02 мм. В том случае если величина зазора больше можно констатировать чрезмерный износ детали и заменить шестерни новыми. Зазор образованный втулкой и шестерней первой передачи в норме составляет 005–010 мм; при увеличении расстояния свыше 015 мм детали следует заменить новыми. То же самое касается и расстояния между шестернями второй и третьей передач и вторичным валом.
Особо внимательно следует осмотреть подшипники коробки передач. В нормальном состоянии радиальный зазор этих деталей составляет менее 005 мм их поверхности не должны иметь следов повреждений или износа – в этом случае подшипники следует заменить новыми.
При осмотре вилок переключения передач следует проверить детали на отсутствие деформаций или иных повреждений. Если в ходе осмотра выявится что вилки изношены или повреждены их следует заменить новыми.
При проверке штоков следует обратить внимание на то чтобы не было большого зазора между деталями и отверстиями картера.
При проверке технического состояния коробки передач также осматривают пружины и шарики фиксаторов. При обнаружении на деталях следов чрезмерного износа их следует заменить новыми.
При осмотре ступиц муфт включения коробки передач надо обратить внимание на свободу скольжения муфт для чего осмотреть рабочую поверхность деталей на отсутствие следов заедания проверить также и торцовую часть зубьев муфт.
При осмотре поверхности блокирующих колец проверяют степень их изношенности отсутствие деформаций и повреждений мешающих их свободному скольжению. Мелкие неровности можно сгладить бархатным напильником при сильном износе или деформации детали следует заменить новыми.
Суханов Б.Н. Борзых И.О. Бедарев Ю.Ф. "ТО и ремонт автомобилей" М Транспорт 1991 год;
Крамаренко Г.В. Барашков И.В. Техническое обслуживание автомобилей: Учебник для автотранспортных техникумов. - М.: Транспорт 1982. - 368с.
Жмакин М.С. Диагностика и быстрый ремонт неисправностей легкового автомобиля.
Программа Mathcad 14

Чертеж 1.cdw

Деталировка.frw

Твёрдость поверхности зуба 18 HRc
Неуказанные радиусы скруглений 3 мм
Неуказанные предельные отклонения размеров:
валов h114 отверстий Н14
среднего класса точности по СТ СЭВ 302-76.
Степень точности по
коэффициент смещения
Несовпадение контуров отливок корпуса и
крышки редуктора допускается до 2мм
Неуказанные радиусы скругления 8-10мм
Изм. № докумен. Дата
Число зубьев шестерни
Ширина шестерни расчетная
Делительный диаметр d 135
Характеристика зацепления
Сталь 45 ГОСТ1050-88