Расчет дифференциала

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
(Кузбасский государственный технический университет(

Кафедра автомобильных перевозок



РАСЧЕТ ДИФФЕРЕНЦИАЛА

Методические указания к практическим занятиям по курсу
(Требования к конструкции подвижного состава(
для студентов специальности 190701.01 (Организация перевозок и управление на транспорте (Автомобильный транспорт)(


Составители А. В. Буянкин
В. Г. Ромашко

Рассмотрены и утверждены
на заседании кафедры
Протокол №78 от 07.02.2008

Рекомендованы к печати
учебно-методической комиссией
специальности 190701.01
Протокол №78 от 07.02.2008

Электронная копия
хранится в библиотеке
главного корпуса ГУ КузГТУ


Кемерово 2008

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Цель курса (Требования к конструкции подвижного состава( – дать студентам инженерные знания, необходимые для объективной оценки конструкций автотранспортных средств (АТС), их агрегатов и систем.
В данном курсе решаются следующие задачи:
знакомство с основными требованиями к конструкциям АТС, их агрегатов и систем, изучение выходных и оценочных параметров агрегатов и систем АТС;
изучение условий эксплуатации и нагрузочных режимов агрегатов и систем АТС;
изучение рабочих процессов агрегатов и систем АТС, оценка влияния конструктивных и эксплуатационных факторов на рабочие процессы и выходные параметры агрегатов и систем АТС;
знакомство с основами расчета агрегатов и систем АТС на прочность и долговечность.
При изучении данного курса необходимо в первую очередь рассмотреть требования, предъявляемые к конструкции агрегатов и систем АТС, и проанализировать, как эти требования выполняются в существующих конструкциях. Основное внимание следует уделить изучению рабочих процессов и выходных параметров агрегатов и систем АТС. При этом необходимо выделить связи между рабочими процессами, нагрузочными режимами и требованиями к конструкции, а также отметить влияние конструктивных и эксплуатационных факторов на рабочие процессы и выходные параметры агрегатов и систем АТС.
Проектирование трансмиссии автомобиля обычно осуществляется в такой последовательности: в зависимости от назначения автомобиля определить принципиальную схему трансмиссии, рассмотреть основные характеристики, выбрать принципиальные схемы агрегатов, провести их конструирование и выполнить расчеты на прочность основных деталей. При этом конструктор анализирует существующие конструкции, оценивает их конструктивные, производственные и эксплуатационные достоинства и недостатки, учитывает преемственность, особенности производства и возможности широкой унификации между существующими и проектируемыми образцами.

1 РАСЧЕТ ДИФФЕРЕНЦИАЛА

Дифференциал – механизм, распределяющий подводимый к нему крутящий момент между выходными валами и обеспечивающий их вращение с неодинаковыми угловыми скоростями.
Классификация и требования к дифференциалам подробно рассмотрены в [3, 4, 5].
На современных автомобилях наибольшее распространение получили симметричные конические дифференциалы (рисунок 1.1). Такие дифференциалы, называемые часто простыми, применяются как на легковых, так и на грузовых автомобилях, причем как в качестве межколесных, так и в качестве межосевых.

13EMBED Word.Picture.81415
Рисунок 1.1 – Расчетная схема симметричного конического дифференциала
Сателлиты и полуосевые шестерни выполняются прямозубыми. Число зубьев сателлитов и шестерен может быть как четным, так и нечетным, но по условиям сборки должно подчиняться условию:
13EMBED Equation.31415, (1.1)
где 13 EMBED Equation.3 1415 – число зубьев полуосевой шестерни; 13 EMBED Equation.3 1415 – число сателлитов; К ( целое число.
Шип крестовины под сателлитом испытывает напряжения смятия и среза.
Напряжения смятия (, Па, рассчитывают по формуле
13EMBED Equation.31415, (1.2)
где 13 EMBED Equation.3 1415 – момент на корпусе дифференциала, Н(м; 13 EMBED Equation.3 1415 – радиус приложения осевой силы, действующей на ось сателлита, м; 13 EMBED Equation.3 1415 – диаметр оси сателлита (диаметр шипа крестовины), м; l – длина оси, на которой вращается сателлит, м.
Момент на корпусе 13 EMBED Equation.3 1415, Н(м, межколесного дифференциала автомобиля с колесной формулой 413 EMBED Equation.3 14152 определяют по формуле
13EMBED Equation.31415, (1.3)
где 13 EMBED Equation.3 1415– максимальный крутящий момент двигателя, Н(м; 13 EMBED Equation.3 1415 – передаточное число первой ступени коробки передач; 13 EMBED Equation.3 1415 – передаточное число главной передачи.
Радиус приложения осевой силы 13 EMBED Equation.3 1415, м, действующей на ось сателлита, определяют по формуле
13EMBED Equation.31415, (1.4)
где 13 EMBED Equation.3 1415 – внешний окружной модуль, м.
Диаметр шипа крестовины 13 EMBED Equation.3 1415, м, рассчитывают по формуле
13EMBED Equation.31415, (1.5)
где 13 EMBED Equation.3 1415 – допустимое давление между шипами и сателлитами, Па.
Допустимое давление между шипами и сателлитами дифференциалов [5]:
легковых автомобилей – 13 EMBED Equation.3 1415 = 80 МПа;
грузовых автомобилей – 13 EMBED Equation.3 1415 = 100 МПа.
Длина оси l, м, на которой вращается сателлит, может быть приближенно определена по формуле
13EMBED Equation.31415, (1.6)
где b – ширина зубчатого венца сателлита, м; 13 EMBED Equation.3 1415 – половина угла начального конуса сателлита, град.
Половину угла начального конуса сателлита 13 EMBED Equation.3 1415, град, рассчитывают по формуле
13EMBED Equation.31415, (1.7)
где 13 EMBED Equation.3 1415 – число зубьев сателлита.
Допустимые напряжения смятия – [(] = 50 ( 60 МПа [4].
Напряжение среза 13 EMBED Equation.3 1415, Па, оси сателлита определяют по формуле
13EMBED Equation.314
·15. (1.8)
Допустимые напряжения среза – [13 EMBED Equation.3 1415] = 100 ( 120 МПа [4].
Радиальные силы в симметричном дифференциале уравновешиваются, осевые воспринимаются корпусом дифференциала.
Торцы сателлитов рассчитывают на смятие под действием осевой силы. Осевую силу 13 EMBED Equation.3 1415, Н, определяют по формуле
13EMBED Equation.31415, (1.9)
где 13 EMBED Equation.3 1415 – радиус приложения окружной силы в зацеплении, м.
Угол зацепления – ( = 20( [5].
Радиус приложения окружной силы в зацеплении при расчетах можно принять равным радиусу приложения осевой силы, действующей на ось сателлита.


Напряжение смятия 13 EMBED Equation.3 1415, Па, торца сателлита рассчитывают по формуле
13EMBED Equation.31415, (1.10)
где 13 EMBED Equation.3 1415 – диаметр торцевой поверхности сателлита, воспринимающей осевую нагрузку, м.
Диаметр торцевой поверхности сателлита 13 EMBED Equation.3 1415, м, воспринимающей осевую нагрузку, определяют по формуле
13EMBED Equation.31415. (1.11)
Допустимые напряжения смятия – [13 EMBED Equation.3 1415] = 10 ( 20 МПа [4].
Торцы полуосевых шестерен рассчитывают на смятие под действием осевой силы, действующей на полуосевую шестерню.
Осевую силу 13 EMBED Equation.3 1415, Н, действующую на полуосевую шестерню, определяют по формуле
13EMBED Equation.31415. (1.12)
Напряжение смятия торца полуосевой шестерни 13 EMBED Equation.3 1415, Па, рассчитывают по формуле
13EMBED Equation.31415, (1.13)
где 13 EMBED Equation.3 1415, 13 EMBED Equation.3 1415 – наибольший и наименьший радиусы торцовой поверхности шестерни, воспринимающей осевую нагрузку, соответственно, м.
Наибольший радиус торцовой поверхности шестерни может быть принят равным радиусу приложения осевой силы, действующий на ось сателлита.
Наименьший радиус торцовой поверхности шестерни приближенно может быть определен по формуле
13EMBED Equation.31415, (1.14)
где 13 EMBED Equation.3 1415 – радиус полуоси, м.
Минимальные диаметры полуосей приведены в таблице 1.2 [5].


Таблица 1.2 – Минимальные диаметры полуосей
Автомобиль
ВАЗ-2101
Москвич-2140
ГАЗ-24
ГАЗ-53А
МАЗ-500А

13 EMBED Equation.3 1415, мм
21,6
24,0
27,5
42,0
42,0

Продолжение табл. 1.2
Автомобиль
Урал-375Н
ЗИЛ-130
КрАЗ-257
БелАЗ-540А

13 EMBED Equation.3 1415, мм
48,0
48,0
58,0
58,0

Допустимые напряжения смятия – [13 EMBED Equation.3 1415] = 40 ( 70 МПа [4].
При повороте число оборотов сателлита на оси не превышает 13 EMBED Equation.3 1415 = 20 ( 30 об/мин. Поэтому расчет на износ не обязателен. Число оборотов резко возрастает при буксовании, однако этот случай не характерен для нормальных условий эксплуатации.
Нагрузку на зубья сателлитов и полуосевых шестерен определяют из условия, что окружная сила распределена поровну между всеми сателлитами и каждый сателлит передает усилие двумя зубьями.
Расчетный момент на сателлите и на полуосевой шестерне, рассчитывают по формуле
13EMBED Equation.31415. (1.15)
Расчет зубьев зубчатых колес дифференциала по напряжениям изгиба производят по формулам для конических главных передач. Допустимые напряжения изгиба зубьев – [13 EMBED Equation.3 1415] = 500 ( 800 МПа [4].
При выборе основных параметров зубчатых колес симметричных конических дифференциалов могут быть использованы данные таблицы 1.1 [5].



Таблица 1.1 – Геометрические параметры симметричных конических дифференциалов
Автомобиль
Число зубьев
Внешний
окружной модуль, мм
Конусное
расстояние, мм
Угол
профиля
Ширина
венца,
мм
Число
сателлитов


сателлитов
шестерен






ЗАЗ-968
10
20
3,50
39,13
20(30(
11,0
2

Москвич-2140
10
14
4,13
35,53
22(30(
12,6
2

ВАЗ-2101
10
16
4,0
37,77
22(30(
12,0
2

ГАЗ-24
10
16
5,0
47,20
23(30(
–––
2

УАЗ-469
10
16
4,75
44,90
22(30(
35,0
4

ГАЗ-53А
11
22
5,75
62,62
22(30(
21,0
4

ЗИЛ-130
11
22
6,35
78,09
22(30(
27,0
4

Урал-375 Н
11
22
6,35
78,09
20(
27,0
4

КамАЗ-5320
11
22
6,35
78,09
22(30(
27,0
4

МАЗ-5335
11
20
5,50
62,77
20(
22,5
4

КрАЗ-257Б1
11
22
8,0
98,39
20(
30,2
4

БелАЗ-540А
11
22
8,0
98,39
20(
30,2
4

БелАЗ-548А
11
22
9,0
110,68
20(
37,0
4

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Бочаров Н. Ф. Конструирование и расчет машин высокой проходимости: учебник для втузов / Н. Ф. Бочаров, И. С. Цитович, А. А. Полунгян. – М.: Машиностроение, 1983. – 299 с.
Бухарин Н. А. Автомобили. Конструкция, нагрузочные режимы, рабочие процессы, прочность агрегатов автомобиля: учеб. пособие для вузов / Н. А. Бухарин, В. С. Прозоров, М. М. Щукин. – М.: Машиностроение, 1973. – 504 с.
Лукин П. П. Конструирование и расчет автомобиля: учебник для студентов втузов / П. П. Лукин, Г. А. Гаспарянц, В. Ф. Родионов. – М.: Машиностроение, 1984. – 376 с.
Осепчугов В. В. Автомобиль: Анализ конструкции, элементы расчета: учебник для студентов вузов / В. В. Осепчугов, А. К. Фрумкин. – М.: Машиностроение, 1989. – 304 с.
Проектирование трансмиссий автомобилей: Справочник / А. И. Гришкевич (и др.(. – М.: Машиностроение, 1984. – 272 с.































































Составители
Алексей Владимирович Буянкин
Владимир Георгиевич Ромашко

РАСЧЕТ ДИФЕРЕНЦИАЛА

Методические указания к практическим занятиям по курсу
(Требования к конструкции подвижного состава(
для студентов специальности 190701.01 (Организация перевозок и
управление на транспорте (Автомобильный транспорт)(

Рецензент А. В. Косолапов

Печатается в авторской редакции

Подписано в печать 11.03.2008. Формат 6013EMBED Equation.3141584/16.
Бумага офсетная. Отпечатано на ризографе. Уч.-изд. л. 0,5.
Тираж 80 экз. Заказ
ГУ КузГТУ. 650026, Кемерово, ул. Весенняя, 28.
Типография ГУ КузГТУ. 650099, Кемерово, ул. Д. Бедного, 4а.









13PAGE 15


13PAGE 14915







Root Entry15Times New Roman Кафедра АП Кафедра АП

Приложенные файлы

  • doc 11390254
    Размер файла: 834 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий