30
Date cu privire la caracteristicile automobilului Puterea maxima a motorului: P 115 := kW Turatia la putere maxima: n P 5300 := rot/min s Momentul motor maxim: M M 250 := Nm Turatia motorului la moment maxim: n M 3000 := rot/min Turatia maxima a motorului: n vmax 1.1n P := n vmax 5.83 10 3 × = rot min Notarea anvelopei: 205 /60 R16 B 205 := mm H B 60 100 := Inaltimea anvelopei: H 123 = mm Diametrul interior anvelopa: d 16 25.4 := d 406.4 = [mm] Raza de rulare: r 0 d 2H + 2 := r 0 326.2 = mm

Calcule CV Bindiu Cosmin

Embed Size (px)

Citation preview

  • Date cu privire la caracteristicile automobilului

    Puterea maxima a motorului:

    P 115:= kW

    Turatia la putere maxima:

    nP 5300:= rot/min s

    Momentul motor maxim:

    MM 250:= Nm

    Turatia motorului la moment maxim:nM 3000:= rot/min

    Turatia maxima a motorului:

    nvmax 1.1nP:= nvmax 5.83 103

    =rot

    min

    Notarea anvelopei: 205 /60 R16

    B 205:= mm

    HB 60

    100:=

    Inaltimea anvelopei:

    H 123= mm

    Diametrul interior anvelopa:

    d 16 25.4:= d 406.4= [mm]

    Raza de rulare:

    r0d 2 H+

    2:= r0 326.2= mm

  • Raza dinamica:

    r 0.93 r0 103

    := r 0.303= m

    Masa automombilului:

    ma 1395:= kg

    Greutatea automobilului:

    g 9.81:=

    Ga ma g 101

    := Ga 1.368 103

    = daN

    Elemente de dinamica rularii

    Panta maxima urcata de autovehicul:

    max 15deg:=

    Viteza maxima a automobilului:

    vmax 215:= km /h

    Coeficientul de rulare:

    f 0.0125 0.0085vmax

    100

    2.5

    +:= f 0.19:=

    Coeficientul rezistentei totale a drumului:

    f cos max( ) sin max( )+:= 0.442=

    Puterea motorului inregim de moment maxim:

    PM

    MM 3.14 nM

    300:= PM 7.85 10

    3= W

    Raportul de transmitere a transmisiei principale:

    i0 2.674:=

    Randamentul transmisiei principale:

    0 0.95:=

  • Randamentul treptei I:

    tr1 0.96:=

    Randamentul total:tr 0 tr1:=

    tr 0.912=

    Viteza critica in treapta I:

    vcr.I

    tr PM

    Ga := vcr.I 11.827= m /s

    vcr.Ikmh vcr.I 3.6 42.576=:= km /h

    Raportul de ransmitere in treapta 1:

    icv1pi

    30r

    nM

    i0 vcr.I 3.014=:=

    Numarul treptelor de viteza:

    k 5:= j 1 5..:=

    Calculul rapoartelor de transmitere:

    icvj

    k 2icv1

    k j 1:=

    icv1

    3.014= raportul de transmitere al treptei intai

    icv2

    2.086= raportul de trensmitere din treapta a doua

    icv3

    1.444= raportul de transmitere din treapta a treia

    icv4

    1= raportul de transmitere din treapta a patra

    icv5

    0.692= raportul de transmitere din cea de-a cincea treapta

  • Predimensionarea angrenajelor

    Modulul danturii:

    mn 2.50:= mm

    Unghiul de inclinare al danturii:

    m 35 deg:=

    Numarul de dinti preliminar al primului pinion(>13):

    z11 18:= dinti

    Numarul de dinti al rotii conduse:

    z21 ceil z11 icv1

    55=:= dinti

    Distanta axiala:

    amn z11 z21+( )

    2 cos m( ):= a 111.396= mm

    Se adopta valoarea standardizata:

    aw 112:= mm

    Calcularea numarului de dinti pentru celelalte roti dintate:

    k1 5:=

    n 1 5..:=

    z1n

    2 acos m( )

    mn 1 icvn

    +

    :=

    ceil z11( ) 19= dinti ceil z14( ) 37= dinti

    z11 18:= dinti z14 37:= dinti

    ceil z12( ) 24= dinti ceil z15( ) 44= dinti

    z12 24:= dinti z15 44:= dinti

    ceil z13( ) 30= dinti

    z13 30:= dinti

  • Numarul de dinti pentru rotile conduse:

    z2n

    2 a

    cos m( ) icvn

    mn 1 icvn

    +

    :=

    ceil z21( ) 55= dinti

    z21 55:= dinti

    ceil z22( ) 50= dinti

    z22 50:= dinti

    ceil z23( ) 44= dinti

    z23 50:= dinti

    ceil z24( ) 37= dinti

    z24 37:= dinti

    ceil z25( ) 30= dinti

    z25 30:= dinti

    Date preliminare pentru calculul si verificarea angrenajelor

    Unghiul de inclinare al danturii:

    m 0.611= rad

    Materialul din care se executa rotile dintate este 38MoCrAl09 STAS791-80.

    Acest otel este un otel de imbunatatire, destinat pieselor de inaltarezistenta( inclusiv la uzare), calibile si nitrurabile.

    Rezistenta admisibila la incovoiere:

    Se definete drept rezisten limit la oboseal prin ncovoierea piciorului dintelui limF , tensiunea maxim de ncovoiere pentru un ciclu pulsator pe care dintele o poate suporta un numr

    de 3 106 cicluri de funcionare fr a se produce ruperea prin oboseal.

    Rezistenta admisibilla pentru presiunea de contact:

    limH

    HBN

    MPa3500HBMPa3500HB>

  • Se definete drept rezisten limit de contact la oboseal limH , tensiunea de contact pe care, la limit, o pot suporta flancurile dinilor un numr de HBN cicluri de funcionare la

    pinion astfel, nct s apar maximum 2% la danturile cu MPa3500HB i respectiv 1% la cele cu MPa3500HB> distrugere prin pitting din suprafeele totale active ale dinilor. Calculul seefectueaz n punctul de rostogolire C.

    Factorul de latime al rotilor dintate:

    b2

    mn

    8= (pentru roti dintate de otel cu dinti inclinati)

    Tensiunea maxima din solicitarea la incovoiere:

    Dintele se consider ca o grind cu un contur profilat ncastrat n coroana roii dinate i

    ncrcat cu fora normal nF . Se fac ipotezele: fora se aplic la vrful dintelui i este preluat

    numai de un dinte (angrenare singular), iar seciunea de ncastrare, dup care dintele se rupe, se determin prin punctele de tangen cu flancurile dintelui ale dreptelor nclinate cu 30o fa de axa dintelui. n calculele practice , se reine ca solicitare la baza dintelui numai solicitarea de

    ncovoiere F .

    Coeficienti si factori de material care definesc regimul de functionare al

    transmisiilor pentru automobile:

    Factorul zonei de contact:

    ZH 2.45:=

    Factorul inclinarii dintilor:

    Z cos m( ):= Z 0.905=

    Presiunea de contact admisibila:

    Hlim 1460:= MPa

    Factorul duratei de functionare:

    ZNT 1:=

    Factorul influentei ungerii asupra solicitarii de contact:ZL 1:=

    Factorul influentei vitezei periferice asupra solicitarii de contact:ZV 1:=

    Factorul rugozitatii flancurilor dintilor:

  • ZR 1:=

    Factorul raportului duritatilor dintilor:ZW 1:=

    Factorul de dimensiune pentru solicitarea de contact:

    ZX 1:=

    Coeficientul de siguranta pentru presiune de contact:

    SHmin 1.25:=

    Tensiunea admisibila pentru solicitarea de presiune de contact:

    HP

    Hlim ZNT

    SHmin

    ZL ZV ZR ZW ZX:=

    Latimea rotilor dintate :

    b mn 8:= b 20= mm

    La rotile conducatoare, latimea acestora se majoreaza cu 2 mm.

    Calculul parametrilor geometrici pentru rotile dintate

    Parametrii de referinta prescriu conform STAS 821.

    -unghiul de angrenare in plan normal

    n20 pi

    180:= n 0.3490659= radiani

    -coeficientul inaltimii capului de referinta in plan normal

    has 1:=

    -coeficientul jocului de referinta la capul dintelui, in plan normal

    cns 0.25:=

    Unghiul de presiune de referinta in plan frontal

    t atantan n( )cos m( )

    :=

  • t 0.418= radiani

    tgrade t180

    pi:= tgrade 23.957= grade

    Unghiul de angrenare in pan frontal:

    wt acosa

    aw

    cos t( )

    := wt 0.43=

    wtgrade wt180

    pi:= wtgrade 24.643= grade

    Ecuatiile fundamentale ale angrenajului:

    invwt tan wt( ) wt:=

    invt tan t( ) t:= invt 0.02620052=

    Suma coeficientilor deplasarilor de profil in plan normal:

    xsn

    invwt invt( ) z11 z12+( )2 tan n( )

    := xsn 0.141=

    Coeficientii deplasarilor de profil in plan frontal:

    xst xsn cos m( ):= xst 0.115=

    xn1

    xsn

    20.5

    xsn

    2

    log icv1

    logz11 z12

    100 cos m( )( )6

    +:= xn1 0.249=

    xn2 xsn xn1:= xn2 0.108=

    Diametrele cercurilor de divizare:

    i 1 5..:=

    d1i

    mn z1i

    cos m( ):=

    d1i

    55.508

    72.185

    =

  • 91.142

    111.396

    131.649

    d2i

    mn

    z2i

    cos m( ):= d2

    i

    167.283

    150.606

    131.649

    111.396

    91.142

    =

    Diametrele cercurilor de baz:

    d1bi

    d1icos t( ):= d1b

    i

    50.726

    65.966

    83.29

    101.799

    120.308

    = mm

    d2bi

    d2icos t( ):= d2b

    i

    152.872

    137.632

    120.308

    101.799

    83.29

    =

    mm

    Diametrele cercurilor de rostogolire:

    d1wi

    d1i

    cos t( )cos wt( )

    := d1wi

    55.809

    72.577

    =

  • 72.577

    91.637

    112

    132.363

    mm

    d2wi

    d2i

    cos t( )cos wt( )

    := d2wi

    168.191

    151.423

    132.363

    112

    91.637

    =

    mm

    Se verific distanta axiala:

    d1w1

    d2w1

    +

    2112= mm

    Diametrele cercurilor de picior:

    d1fi

    mn

    z1i

    cos m( )2 has cns+ xn1( )

    := d1fi

    50.501

    67.178

    86.135

    106.389

    126.642

    =

    d2fi

    mn

    z2i

    cos m( )2 has cns+ xn1( )

    := d2fi

    162.276

    145.599

    126.642

    106.389

    =

  • 106.389

    86.135

    Diametrele cercurilor de cap:

    d1ai

    2 aw mn

    z2i

    cos m( )2 has 2 xn2+

    :=d1a

    i

    62.255

    78.932

    97.889

    118.143

    138.396

    =

    mm

    d2ai

    2 aw mn

    z1i

    cos m( )2 has 2 xn2+

    :=d2a

    i

    174.03

    157.353

    138.396

    118.143

    97.889

    =

    mm

    Coarda constanta normala a dintilor:

    sn1 0.5 pi 2 xn1 tan n( )+( ) mn:=

    sn1 4.379= mm

    sn2 0.5 pi 2 xn2 tan n( )+( ) mn:=

    sn2 3.731= mm

  • Calculul gradului de acoperire

    Treapta I:

    1

    d1a1

    2

    d1b1

    2

    d2a1

    2

    d2b1

    2

    + 2 aw sin wt( )2 pi mn cos t( )

    cos m( ):=

    1 1.475=

    1

    b sin m( )pi mn

    :=

    1 1.461=

    1 1 1+:=

    1 2.936=

    Treapta II:

    2

    d1a2

    2

    d1b2

    2

    d2a2

    2

    d2b2

    2

    + 2 aw sin wt( )2 pi mn cos t( )

    cos m( ):=

    2 1.496=

    2

    b sin m( )pi mn

    :=

    2 1.461=

    2 2 2+:=

  • 2 2.957=

    Treapta III:

    3

    d1a3

    2

    d1b3

    2

    d2a3

    2

    d2b3

    2

    + 2 aw sin wt( )2 pi mn cos t( )

    cos m( ):=

    3 1.509=

    3

    b sin m( )pi mn

    :=

    3 1.461=

    3 3 3+:=

    3 2.969=

    Treapta IV:

    4

    d1a4

    2

    d1b4

    2

    d2a4

    2

    d2b4

    2

    + 2 aw sin wt( )2 pi mn cos t( )

    cos m( ):=

    4 1.513=

    4

    b sin m( )pi mn

    :=

  • 4 1.461=

    4 3 3+:=

    4 2.969=

    Treapta V:

    5

    d1a5

    2

    d1b5

    2

    d2a5

    2

    d2b5

    2

    + 2 aw sin wt( )2 pi mn cos t( )

    cos m( ):=

    5 1.509=

    5

    b sin m( )pi mn

    :=

    5 1.461=

    5 5 5+:=

    5 2.969=

    Verificarea angrenajului:

    Viteza periferica a rotilor:

    vp

    pi d11

    nP

    60000:= vp 15.404= m/s

    Clasa de precizie ISO 6

    Verificarea danturii la solicitarea de incovoiere

    YFa 2.3:= pentru zv1 25= x1 =x1

    YSa 1.44:= pentru zv2 25= x2 =x2

  • Y 0.250.75

    1

    +:= - factorul gradului de acoperire determinat cu relatia.

    Y 0.758=

    KA 1.25:= - motor termic-socuri medii

    KV 1.05:= - pentru clasa de precizie 6 si viteza periferica pe

    cercul de divizare al rotii cilindrice echivalente

    KF 1.25:= - pentru clasa de precizie 6.

    KF 1:= - pentru dinti drepti necaliti si clasa de precizie 6

    Y 1m

    120:= - factorul inclinarii danturii pentru solicitarea de incovoiere.

    Y 0.995=

    F

    2 MM

    d1w1b mn 10

    3

    YFa YSa Y KA KV KF KF:=

    F 968.671= MPa

    Viteza periferica este :

    V

    pi d1w1

    nM

    60 1000:= V 8.767= m/s

    KA- factorul regimului de functionare.

    KV - factorul dinamic.

    KF - pentru clasa de precizie 8

    KF- pentru dinti drepti caliti si clasa de precizie 8

    Efortul unitar admisibil la solicitarea de incovoiere a dintelui:

    Flim 370:= Mpa - pentru otelul ales

  • YST 2:= - factorul de corectare efortului unitar.

    Pentru predimensionare se admit urmatoarele valori pentru :

    YNT 1:=

    YrelT 1:=

    YRrelT 1:=

    SFmin 1.70:=

    YX 1:=

    FP

    Flim YST YNT

    SFmin

    YrelT YRrelT YX:=

    FP 435.294= Mpa

    => dintele rezista la solicitarea de incovoiere.

    Verificarea danturii la solicitarea de presiune de contact:

    Z1

    1

    := Z 0.823=

    KA 1.25:= - motor electric-socuri medii ( tabelul 2.1 ).

    KV 1.05:= - pentru clasa de precizie 8 si viteza periferica pe cercul de divizare al

    rotii cilindrice echivalente (

    KH 1.5:= - pentru clasa de precizie 8

    - pentru dinti drepti caliti si clasa de precizie 8 KH 0.9:=

  • KH- factorul repartitiei sarcinii pe latimea danturii pentru solicitarea de contact.

    KH2- factorul repartitiei frontale a sarcinii la solicitarea de contact.

    b acos cos m( )cos n( )cos t( )

    :=

    b 32.615 deg=

    ZH

    2 cos b( )

    cos t( )( )2tan wt( )

    :=

    ZH 2.097=

    u 2:=

    ZE =ZE

    H ZH Z Z2000 MM

    d11( )2

    u 1+

    u KA KV KH KH:=

    H 32.449= Mpa

    Efortul unitar admis la solicitarea de presiune de contact.

    Hlim 1480:= MPa

    ZNT 1=

    SHmin 1.15:=

    CZL

    Hlim 850

    3500.08 0.83+:=

  • CZL 0.974=

    CZV

    Hlim 850

    3500.08 0.85+:=

    CZV 0.994=

    Pentru ungerea angrenajului s-a ales ca lubrifiant un ulei TIN 125 EP cu vascozitatea

    cinematica egala cu 240 ( STAS 10588-76 ).

    40 240:=

    ZV CZV

    2 1 CZV( )

    0.832

    V+

    +:=

    ZV 1=

    ZL CZL

    4 1 CZL( )

    1.2134

    40

    +

    2+:=

    ZL 1.008=

    RA1 1.6:=

    RA2 1.6:=

    RZ100 3 RA1 RA2+( )3100

    aw

    :=

    RZ100 9.244=

    CZR

    1000 Hlim

    50000.12+:= CZR 0.024=

    ZR3

    RZ100

    CZR

    :=

    ZR 0.973=

    ZW 1.2:=

  • ZX 1:= -pentru un otel de imbunatatire.

    V

    pi d1w1

    nM

    60 1000:=

    V 8.767= m/s

    HP

    Hlim ZNT

    SHmin

    ZL ZV ZR ZW ZX:=

    HP 1.514 103

    = Mpa

    H 32.449= Mpa mai mic decat HP 1.514 103

    = MPa

    dintele rezista la solicitarea de presiune de contact.

    Calculul fortelor in angrenajul cilindric cu dinti inclinati este prezentat

    in continuare.

    Fortele tangentiale.

    t 0.93:=MM1 MM:=

    MM2 t u MM1 465=:= Nm

    MM2 465= Nm

    T2e MM2:=

    T1e MM1:=

    Ft1

    2000 T2e

    d1w1

    := Ft1 1.666 104

    = N

    Ft2

    2000 T2e

    d1w2

    :=

    Ft2 1.281 104

    = N

  • Forte radiale

    Fr1 Ft1 tan wt( ):=

    Fr1 7.645 103

    = N

    Fr2 Ft2 tan wt( ):=

    Fr2 5.878 103

    = N

    Forte axiale

    Fa1 Ft1

    cos t( )cos wt( )

    tan m( ):=

    Fa1 1.173 104

    = N

    Fa2 Ft2

    cos t( )cos wt( )

    tan m( ):=

    Fa2 9.021 103

    = N

    Mta1 120000:= Nmm

    Se verifica arborele la solicitarea de torsiune:

    at 224:= N/mm

    Wpnec1

    Mta1

    at

    :=

    Wpnec1 535.714= [mm3]

    Wpnec1

    pi dp3

    16=

  • dnec1

    3Wpnec1 16

    pi:=

    dnec1 13.973= mm

    Nu se mai verifica arborele la solicitarea de torsiune deoarece diametrul arborelui este mai mare dect diametrul necesar.

    Fortele ce incarca arborele sunt :

    Ftm1 2.644 103

    := N

    Fa1 321.84:= N

    Fr1 907.01:= N

    Verificarea la oboseala.

    Verificarea din sectiunea din aproprierea pinionului .

    c -coeficentul de siguranta

    k-coeficent de concentrare a tensiunilor

    -factor dimensional

    -coeficient care tine seama de starea suprafetelor

    c 3.5:=

    k 2.3:=

    k 2.2:=

    0.90:=

    a = i

  • a 900:= N /mm2

    1 500:= N /mm2

    0.8:=

    0.6 0.4+:=

    0.94=

    1 1 0.5:=

    1 250= N /mm2

    d 40:=

    02 750:= N /mm2

    t

    16 Mta1

    pi d3

    :=

    N /mm2t 9.549=

    a

    t

    2:=

    a 4.775= N /mm2

    m a:=

    c1

    k

    a

    1

    :=

  • c1

    k

    a

    1

    m

    02

    +

    :=

    c1

    c c

    c2

    c2

    +

    :=

    c1 0.174=

    Arborele rezista la solicitarea de oboseala.

  • pi30

    r nM

    i0 vcr.I

  • factorul gradului de acoperire determinat cu relatia.

    - factorul inclinarii danturii pentru solicitarea de incovoiere.

  • Nu se mai verifica arborele la solicitarea de torsiune deoarece diametrul arborelui este mai mare