Stabilirea schemei de organizare a schimbatorului de viteze si determinarea numerelor de dinti pentru rotile dintate

Stabilirea schemei de organizare a schimbatorului de viteze si determinarea numerelor de dinti pentru rotile dintate

1. Schema cinematica a schimbatorului de viteze

Schema cinematica a schimbatorului de viteze – figura 1 – se alcatuieste tinand seama pe cat posibil de consieratiile mentionate in Capitolul 3. Faptul ca treapta de mers inapoi nu se afla in apropierea unui reazem – chiar daca are un raport de transmitere mare – nu constituie o problema, intrucat aceasta treapta este utilizata rar, pentru intervale scurte de timp.

Figura 1 – Schema cinematica a schimbatorului de viteze

2. Predeterminarea distantei dintre axe

Distanta dintre axe se calculeaza in doua moduri, cu relatiile (1) si (2), rezultatul obtinandu-se in [mm]. Dupa calcul se alege valoarea cea mai mica, care se verifica folosind graficul din figura 2

(1)

unde:  pentru autoturisme

M_max – momentul motor maxim, in [Nm]

(2)

unde:  M_max – momentul motor maxim, in [daNm]

Rezulta:

Figura 2 – Dependenta dintre cuplul maxim la intrarea in schimbator si distanta intre axe

Conform graficului de mai sus, unui moment maxim de 33 daNm la arborele primar al schimbatorului de viteze ii corespunde intervalul de valori ale distantei intre axe (91mm;133mm). Asadar valoarea de 83mm determinata anterior este prea mica. Se opteaza pentru o distanta intre axe initiala:

3. Predeterminarea modulului normal al danturii

Modulul normal se determina in doua moduri, dupa care se alege valoarea cea mai mica si se standardizeaza.

In cazul primei metode se foloseste diagrama din figura 3, unde momentul maxim la arborele secundar se calculeaza cu relatia:

(3)

Se alege pentru modulul normal valoarea:

Figura 3 – Valori recomandate pentru predimensionarea modulului normal

Metoda a doua se numeste „metoda diametrului pitch” (DP) si consta in alegerea valorii DP din tabelul 1 si calculul modulului normal cu relatia:

(4)

Tabelul 1 – Valorile DP

Deoarece se foloseste dantura inclinata, se ia . Rezulta modulul normal:

Se alege, conform STAS 822-82:

Verificarea valorii alese se face cu ajutorul graficului din figura 4, modulul frontal calculandu-se cu relatia:

(5)

unde:  – unghiul de inclinare a danturii

Figura 4 – Dependenta modulului frontal de momentul maxim de intrare

Conform graficului, modulul frontal minim pentru momentul de 33daNm este aproximativ 3,6mm. Din aceasta cauza modulul normal trebuie marit la o valoare standardizata mai mare, careia sa ii corespunda o valoare a modulului frontal mai mare de 3,6mm. In final:

Calculul numarului de dinti al fiecarei roti

Se adopta pentru angrenajul permanent raportul de transmitere:

                      (6)

Numarul minim de dinti al rotii conducatoare a angrenajului permanent este 14 (pentru dantura corectata) si se calculeaza cu relatia:

(7)

Se alege:

Se poate determina si numarul de dinti pentru roata condusa a angrenajului permanent:

(8)

Distanta dintre axe se stabileste tinand cont de numerele de dinti ale rotilor angrenajului permanent:

             (9)

Deoarece distanta dintre axe este aceeasi pentru toate perechile de roti aflate in angrenare, se poate scrie:

(10)

(11)

Din relatia (10) se obtine:

(12)

Dupa determinarea numerelor de dinti ale rotilor dintate de pe arborele intermediar (Z_k) se pot determina numerele de dinti pentru rotile de pe arborele secundar:

(13)

Valorile rapoartelor i_k si ale numerelor de dinti obtinute sunt prezentate in tabelul 2. Valorile sunt rotunjite la numere naturale, tinand cont si de faptul ca numerele de dinti ale rotilor ce formeaza un angrenaj trebuie sa fie prime intre ele.

Tabelul 2 – Numerele de dinti ale rotilor de pe arborele intermediar si de pe cel secundar

Observatii:

1. Pentru treapta a cincea s-a ales un modul normal de 3mm, deoarece pentru un modul normal de 3,5mm s-ar fi obtinut un numar de dinti mai mic decat 14 la roata dintata de pe arborele secundar. Aceasta diminuare a modulului este acceptabila, momentul maxim de iesire in treapta a cincea fiind mult mai mic decat cel din treapta intai.

2. Valorile unghiurilor de inclinare a danturii β_k sunt alese cu scopul de a diminua pe cat posibil fortele axiale ce incarca lagarele de sprijin ale arborelui intermediar; trebuie tinut insa cont si de recomandarea ca aceste unghiuri sa nu fie mai mici de 25^o. Conditia de anulare totala a fortelor mai sus mentionate este:

(14)

5. Recalcularea rapoartelor de transmitere si trasarea diagramei ferastrau reale

Rapoartele de transmitere se calculeaza tinand cont de numerele de dinti determinate anterior:

(15)

Eroarea dintre rapoartele de transmitere predeterminate in Capitolul 1 si cele reale, obtinute cu relatia (15), se calculeaza cu relatia:

     (16)

Tabelul 3 – Calculul rapoartelor de transmitere efective si al erorilor

Avand in vedere ca erorile relative obtinute sunt mici, diagrama ferastrau reala este aproape identica cu cea trasata anterior, in Capitolul 1.

Figura 5 – Diagrama ferastrau reala