Основными параметрами конической главной передачи являются конусное расстояние Lω и модуль зубчатого зацепления. Конусное расстояние рассчитывается из условия обеспечения контактной прочности поверхности зуба.
Конусное расстояние может быть определено из формулы:
Lω = (1+u)0,5 , (5.2)
где u – передаточное число зубчатой пары;
ZM = - коэффициент материала;
µ - коэффициент Пуассона, для стальных колес µ=0,3;
E = - приведенный модуль упругости пары; E1 и E2 – модули упругости зубчатых колес;
Z = - коэффициент контактной линии;
k = 0,9…1,0 – коэффициент изменения суммарной длины контактной линии;
= 1,6 – коэффициент торцового перекрытия;
ZH = – коэффициент, учитывающий форму рабочих поверхностей;
– угол наклона зубьев в среднем сечении;
αω – угол зацепления в торцовом сечении;
kH – коэффициент нагрузки; kH = kHα kHb kHV – здесь коэффициенты, учитывающие соответственно распределение нагрузки между зубьями, неравномерность распределения нагрузки по длине контактной линии, динамическую нагрузку, возникающую в зацеплении; порядок нахождения этих коэффициентов определен ГОСТ 21354-85;
|
|
ψLω - коэффициент ширины зубчатого венца для автомобильных передач составляет 0,25…0,33;
[ ] – допускаемое контактное напряжение; [ ]= ;
σHO = 23HHRC – предел контактной выносливости;
HRC = 55…63 – твердость поверхности зуба;
SM = 1,2 – коэффициент безопасности для колес с поверхностным упрочнением;
Mр – расчетная нагрузка, определяемая по формуле:
Mр = , (5.3)
p= 0,6 – показатель степени кривой контактной выносливости для стальных колес;
M1, M2 – расчетные моменты на ведущем валу главной передачи, определяемые по одной из формул (1.3) или (1.4);
N1, N2 – число циклов при работе автомобиля на каждой передаче, определяемые из формулы:
Ni = 60Tsnpkпн, (5.4)
где Ts – время работы на соответствующей передаче;
nр – расчетная частота вращения, nр = 0,5nemax;
kпн – коэффициент, определяемый графическим путем из рис. 5.10;
N0 – общее число циклов.
Модуль конической передачи определяется из условия обеспечения изгибной усталости или статической прочности по формуле:
mt = , (5.5)
где Mр – расчетный момент, определяемый по формуле (5.3) с показателем степени кривой изгибной выносливости p = 9; при определении Mр число циклов работы на каждой передаче определяется по формуле (5.4) с заменой коэффициента kпн на kпF, который в свою очередь, определяется с помощью графика (рис. 5.10);
|
|
Рис. 5.10. Зависимость коэффициента пробега от отношения расчетного тягового усилия к среднему
β1 – угол наклона спирали зуба в среднем сечении;
kF – коэффициент нагрузки, учитывающий распределение нагрузки между зубьями kFα, неравномерность нагрузки по длине контактной лини kFβ, динамическую нагрузку kFγ и определяемый по ГОСМТ 21354-85;
YF – коэффициент формы зуба, устанавливаемый по эквивалентному числу зубьев:
Zпр = ,
где Z1 – число зубьев ведущей шестерни; минимальное число зубьев этой шестерни принимают для легковых автомобилей Zш≥9, для грузовых автомобилей Zш≥5;
δ – половина угла начального конуса шестерни;
βω – угол наклона спирали зуба в среднем сечении;
Yβ – коэффициент, учитывающий изменение плеча действия нагрузки по линии контакта конической шестерни;
0,85 – коэффициент, характеризующий пониженную нагрузочную способность конической пары по сравнению по сравнению с цилиндрической при расчетах на изгибную прочность;
[σF] – допускаемое напряжение; [σF] = ;
σ0 = 820…920МПа – предел выносливости по изгибу сталей. Применяемых в главных передачах автомобилей;
SF – коэффициент безопасности, обычно принимаемый равным 1,55;
ψd – коэффициент ширины зубчатого венца, принимается равным 0,15…0,35.
В качестве материала для зубчатых колес конических главных передач применяют низкоуглеродистые легированные стали марок 18ХГТ, 20ХН3А, 20Х2Н4А,20ХНМА, 12ХН3А, 15ХН3А.