Jak vypočítat převodovku?

Účel: návrh a výpočet modelu pětistupňové převodovky (se zpátečkou) osobního automobilu středního výkonu se zohledněním rozsahu otáček motoru pro každý rychlostní stupeň pomocí softwarového systému KISSsoft/KISSsys.

Počáteční údaje pro převodovku (převodovku) se berou takto: charakteristiky motoru pro každý převod, počet zubů a modul pro každé kolo jsou nastaveny samostatně (hodnoty jsou brány na základě podobných parametrů stávající převodovky).

Pro každý rychlostní stupeň je experimentálně nastaveno rozložení zátěže podle otáček motoru a frekvence použití a také je nastavena frekvence použití každého rychlostního stupně dané převodovky.

Prvním krokem je vytvoření modelu se všemi jeho prvky: ozubená kola, ložiska, hřídele atd. (obr. 1). K modelu jsou dále přidány pevnostní výpočty hřídelů a ozubených kol, potřebné tabulky pro řízení procesů zadávání dat a výpočtu a zobrazování výsledků, trojrozměrný pohled na sestavu pro kontrolu vzájemné polohy prvků, aby se předešlo nesrovnalostem.

Po upřesnění všech vztahů v převodovce a zatížení (v tomto případě je použito spektrum zatížení (obr. 3), aby se výsledky výpočtu přiblížily reálným podmínkám, lze použít i konkrétní hodnoty točivého momentu a otáček motoru) je proveden kinematický výpočet a zkonstruováno kinematické schéma navržené převodovky ( obr. 2).

Rýže. 1. Model převodovky se vstupem

Rýže. 2. Kinematické schéma

navržený model převodovky

Rýže. 3. Zátěžové spektrum pro výpočet modelu převodovky

Další fází je pevnostní výpočet každého ozubeného kola zvlášť v rozhraní KISSsoft (obr. 4). Je možné poměrně přesně konfigurovat navržené ozubené kolo, ovládat mnoho parametrů: počet zubů, modul, šířku kola, materiál kola, koeficienty posunutí, stejně jako životnost a bezpečnostní faktory; Kromě toho je možné pracovat na kontaktní ploše (obr. 5), optimalizovat tvar zubu (obr. 6) a nastavovat tolerance.

Rýže. 4. Okno pro zadání základních údajů pro výpočet prvního rychlostního stupně

Rýže. 5. Analýza kontaktních míst

Rýže. 6. Úprava tvaru zubu

Vypočítané ozubené kolo lze prohlížet v trojrozměrné podobě (obr. 7), 3D modely lze uložit ve formátech STEP nebo Parasolid a vizuálně posoudit kontaktní plochu zubu (obr. 8).

Rýže. 7. XNUMXD modely kol

Rýže. 8. Vizuální posouzení skvrny

Po výpočtu ozubených kol se v rozhraní určí také geometrie hřídelů a poloha prvků na nich KISSsoft (obr. 9). Můžete také použít automatické dimenzování hřídele přímo z rozhraní KISSsys pro hrubý odhad (použitelný ve většině případů).

Rýže. 9. Určení geometrie vstupního hřídele a přiřazení

polohy prvků na hřídeli v rozhraní KISSsoft

Po určení geometrie hřídelů je upřesněna jejich vzájemná poloha v uspořádání převodovky – polohování. Polohování můžete provést několika způsoby – nastavit polohu hřídele rovnoběžně s jinou hřídelí nebo skupinou; specifikujte relativní polohu určenou ozubeným soukolím. Při polohování je vhodné použít trojrozměrný model sestavy (obr. 10) pro kontrolu nesrovnalostí nebo jiných chyb v umístění hřídelí. Je možné spustit animaci chodu převodovky (obr. 11).

Rýže. 10. XNUMXD model sestavy převodovky

Rýže. 11. Animace provozu převodovky (je zařazen čtvrtý rychlostní stupeň, rychlost je snížena pro snadnou vizualizaci)

Celkový

Je navržena manuální převodovka (pět rychlostí vpřed a jedna vzad) pro středně výkonný osobní automobil. Vytvoření modelu trvalo několik hodin. Model lze upravovat a optimalizovat tak, aby se charakteristiky dostaly na požadované hodnoty. Všechny výpočty jsou prováděny v jediném softwarovém prostředí, což výrazně zjednodušuje práci ohledně vzájemné korelace výpočtů, zpracování a analýzy výsledků.

Další publikace v této sekci:

• Návrh a výpočet převodovky
• Výpočet převodovky osobního automobilu
• Výpočet hřídele převodovky
• Výpočet pětistupňové převodovky

Navštivte naše webové projekty:

Převodovka je převodová jednotka, která převádí točivý moment a rychlost otáčení na velikost a směr. Navrženo pro získání různých tažných sil na hnací kola při rozjezdu vozu a jeho zrychlení, když se vůz pohybuje a překonává překážky na silnici.

Algoritmus pro výpočet kontrolních bodů

1. Určení středové vzdálenosti:

kde Ka = 8,6. 9,3 je koeficient pro nákladní automobily a autobusy.

Mout je točivý moment na hnaném hřídeli.

2. Průměr hnacího hřídele v drážkované části:

kde Kd je empirický koeficient,

Memax – maximální točivý moment motoru.

3. Úhel sklonu ?, splňující podmínku ?? = 1, určeno z rovnosti:

kde m_n – normální modul.

4. Najděte aktualizovanou hodnotu úhlu sklonu:

kde z_? — celkový počet zubů.

5. Počet zubů ozubených kol:

kde Z_bщ — počet zubů hnacího kola

Z_vm počet zubů hnaného kola,

Z_? – celkový počet zubů,

u_p — převodový poměr mezi hnacím a hnaným ozubeným kolem.

6. Požadovaný třecí moment synchronizátoru:

kde J_? – celkový redukovaný moment setrvačnosti pro tu část soustavy, jejíž úhlová rychlost se mění vlivem momentu.

U je převodový poměr od hřídele, na který působí moment setrvačnosti na zařazený převod.

— počáteční rozdíl mezi úhlovými rychlostmi hřídele a na něm namontovaného ozubeného kola.

7. Časový rozvrh:

kde?_с — úhlové zpomalení hřídele, na které je synchronizátor umístěn.

Odůvodnění výběru zdrojových údajů

1. Počet stupňů převodovky 5, (1, údaje výrobce).

2. Maximální točivý moment na výstupním hřídeli, Nm: Mcr max = Mcr* U1*Uo = 106*3,58*4,06= 1540,7.

3. Poloměr valení kola automobilu, m: 0,33 (1, údaje výrobce).

4. Konečný převodový poměr: 4,06 (1, údaje výrobce).

5. Úhel sklonu zubů ozubených kol, stupně: protože prototyp VAZ 2101 při M = 106 Nm, pak ? = 27 stupňů, (2, str. 180, tabulka 7.3).

6. Relativní počet kilometrů na 1., 2., 3., 4., 5. rychlostním stupni je 0,01, 0,04, 0,2, 0,75, 0,75, v tomto pořadí; [3].

7. Moduly převodů 1,2,3,4,5, XNUMX, XNUMX, XNUMX, XNUMX převodů jsou v tomto pořadí stejné

4,25; 3,5; 3,5; 3,5; 3,5; (2, s. 180, tabulka 7.3).

8. Počet zubů hnacích kol 1, 2, 3, 4, 5 ozubených kol: 14, 25, 34, 43, 52, (2, str. 180, tabulka 7.3).

9. Převodový poměr 1, 2, 3, 4, 5: 3,67; 2,10; 1,36; 1,00; 0,82; (1, údaje výrobce).

Provádění výpočtů

Tabulka 3 – Údaje počátečního kontrolního bodu

Počet převodových stupňů

Maximální točivý moment na výstupním hřídeli, N*m

Poloměr valení kola automobilu, m

Konečný převodový poměr

Úhel sklonu zubů ozubeného kola, stupně

Relativní počet najetých kilometrů na 1. rychlostní stupeň

Relativní počet najetých kilometrů na 2. rychlostní stupeň

Relativní počet najetých kilometrů na 3. rychlostní stupeň

Relativní počet najetých kilometrů na 4. rychlostní stupeň

Relativní počet najetých kilometrů na 5. rychlostní stupeň

Ozubený modul 1. stupeň, mm

Ozubený modul 2. stupeň, mm

Ozubený modul 3. stupeň, mm

Ozubený modul 4. stupeň, mm

Ozubený modul 5. stupeň, mm

Počet zubů hnacího kola 1. převodového stupně

Počet zubů hnacího kola 2. převodového stupně

Počet zubů hnacího kola 3. převodového stupně

Počet zubů hnacího kola 4. převodového stupně

Počet zubů hnacího kola 5. převodového stupně

Převodový poměr 1. rychlostní stupeň

Převodový poměr 2. rychlostní stupeň

Převodový poměr 3. rychlostní stupeň

Převodový poměr 4. rychlostní stupeň

Převodový poměr 5. rychlostní stupeň

Tabulka 4 – Výsledky výpočtu kontrolního bodu

Středová vzdálenost, mm

Pracovní šířka ozubených věnců, mm

Šířka ložiska, mm

Axiální velikost ozubené spojky a synchronizátoru, mm

Axiální rozměr skříně převodovky, mm

Průměr hnané hřídele (ve střední části), mm

Meziprůměr hřídele (ve střední části), mm

Průměr hnacího hřídele v drážkované části, mm

Kontaktní napětí zubů 1. kola, MPa

Kontaktní napětí zubů 2. kola, MPa

Kontaktní napětí zubů 3. kola, MPa

Kontaktní napětí zubů 4. kola, MPa

Kontaktní napětí zubů 5. kola, MPa

Ohybové namáhání zubů 1. kola, MPa

Ohybové namáhání zubů 2. kola, MPa

Ohybové namáhání zubů 3. kola, MPa

Ohybové namáhání zubů 4. kola, MPa

Ohybové namáhání zubů 5. kola, MPa

Životnost převodovky kontaktním namáháním, tisíc km

Únavová životnost převodovky, tisíc km