Upload
dantopan
View
262
Download
0
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