Capitolul 3 Stabilirea schemei de organizare a schimbătorului de viteze şi

determinarea numerelor de dinţi pentru roţile dinţate

3.1. Stabilirea schemei de organizare generală a SV

Schema cinematică a schimbătorului de viteze – figura 3.1 – se alcătuieşte ţinând seama pe cât posibil de consieraţiile menţionate în capitolul anterior. Faptul că treapta de mers înapoi nu se află în apropierea unui reazem – chiar dacă are un raport de transmitere mare – nu constituie o problemă, întrucât această treaptă este utilizată rar, pentru intervale scurte de timp.

Figura 3.1 – Schema cinematică a schimbătorului de viteze

3.2. Determinarea distanţei dintre axele arborilor şi a modulului normal al danturii

Distanţa dintre axe se calculează în două moduri, cu relaţiile (3.1) şi (3.2), rezultatul obţinându-se în [mm]. După calcul se alege valoarea cea mai mică, care se verifică folosind graficul din figura 3.2

(3.1)unde: pentru autoturisme

Mmax – momentul motor maxim, în [Nm]

(3.2)unde: Mmax – momentul motor maxim, în [daNm]

Rezultă:

Figura 3.2 – Dependenţa dintre cuplul maxim la intrarea în schimbător şi distanţa între axe

Conform graficului de mai sus, unui moment maxim de 33 daNm la arborele primar al schimbătorului de viteze îi corespunde intervalul de valori ale distanţei între axe (91mm;133mm). Aşadar valoarea de 83mm determinată anterior este prea mică. Se optează pentru o distanţă între axe iniţială:

Predeterminarea modulului normal al danturii

Modulul normal se determină în două moduri, după care se alege valoarea cea mai mică şi se standardizează.

În cazul primei metode se foloseşte diagrama din figura 3.3, unde momentul maxim la arborele secundar se calculează cu relaţia:

(3.3)

Se alege pentru modulul normal valoarea:

Figura 3.3 – Valori recomandate pentru predimensionarea modulului normal [5]

Metoda a doua se numeşte „metoda diametrului pitch” (DP) şi constă în alegerea valorii DP din tabelul 3.1 şi calculul modulului normal cu relaţia:

(3.4)

Tabelul 3.1 – Valorile DP

Tipul automobiluluiMomentul motor maxim

[Nm]DP dantură dreaptă DP dantură înclinată

Autoturismpână la 166173…276peste 276

10 8 8

12 12 10

Autocamion

până la 276276…346346…415peste 415

7 6 6 5

8 7 6 6

Deoarece se foloseşte dantură înclinată, se ia . Rezultă modulul normal:

Se alege, conform STAS 822-82:

Verificarea valorii alese se face cu ajutorul graficului din figura 3.4, modulul frontal calculându-se cu relaţia:

(3.5)

unde: – unghiul de înclinare a danturii

Figura 3.4 – Dependenţa modulului frontal de momentul maxim de intrare [5]

Conform graficului, modulul frontal minim pentru momentul de 33daNm este aproximativ 3,6mm. Din această cauză modulul normal trebuie mărit la o valoare standardizată mai mare, căreia să îi corespundă o valoare a modulului frontal mai mare de 3,6mm. În final:

Calculul numărului de dinţi al fiecărei roţi

Se adoptă pentru angrenajul permanent raportul de transmitere:(3.6)

Numărul minim de dinţi al roţii conducătoare a angrenajului permanent este 14 (pentru dantură corectată) şi se calculează cu relaţia:

(3.7)

Se alege:

Se poate determina şi numărul de dinţi pentru roata condusă a angrenajului permanent:

(3.8)

Distanţa dintre axe se stabileşte ţinând cont de numerele de dinţi ale roţilor angrenajului permanent:

(3.9)

Deoarece distanţa dintre axe este aceeaşi pentru toate perechile de roţi aflate în angrenare, se poate scrie:

(3.10)

(3.11)

Din relaţia (3.10) se obţine:

(3.12)

După determinarea numerelor de dinţi ale roţilor dinţate de pe arborele intermediar (Zk) se pot determina numerele de dinţi pentru roţile de pe arborele secundar:

(3.13)

Valorile rapoartelor ik şi ale numerelor de dinţi obţinute sunt prezentate în tabelul 3.2. Valorile sunt rotunjite la numere naturale, ţinând cont şi de faptul că numerele de dinţi ale roţilor ce formează un angrenaj trebuie să fie prime între ele.

Tabelul 3.2 – Numerele de dinţi ale roţilor de pe arborele intermediar şi de pe cel secundark ik βk [o] Zk Zk rotunjit Zk

’ Zk’ rotunjit

1 2,42 25 14,38 15 33,91 342 1,35 25 20,91 21 28,42 293 0,76 25 27,96 28 21,26 225 0,34 30 40,95 41 13,92 14

Observaţii:1. Pentru treapta a cincea s-a ales un modul normal de 3mm, deoarece pentru un

modul normal de 3,5mm s-ar fi obţinut un număr de dinţi mai mic decât 14 la roata dinţată de pe arborele secundar. Această diminuare a modulului este acceptabilă, momentul maxim de ieşire în treapta a cincea fiind mult mai mic decât cel din treapta întâi.

2. Valorile unghiurilor de înclinare a danturii βk sunt alese cu scopul de a diminua pe cât posibil forţele axiale ce încarcă lagărele de sprijin ale arborelui intermediar; trebuie ţinut însă cont şi de recomandarea ca aceste unghiuri să nu fie mai mici de 25o. Condiţia de anulare totală a forţelor mai sus menţionate este:

(3.14)

3.3 Determinarea numărului de dinți și definitivarea raportului de transmitere pentru treapta de mers înapoi

În cazul roților de mers înapoi vom alege roți cu dinți drepți pentru a putea folosi mecanismul de cuplare cu roata baladoare. Deși apar șocuri și zgomote în angrenare, folosirea limitatî a acestora permite folosirea acestei soluții. Raportul de transmitere în cazul mersului înapoi se consideră aproximativ egal cu cel al primei trepte, din condiția de pantă maximă, ce trebuie urcată în ambele sensuri. Deoarece trebuie introdusă o a treia roată în angrenare, pentru a schimba sensul de rotație, între roțile de pe arborele primar, respectiv secundar, trebuie să existe un spațiu.

Existența lui nu permite obținerea unui raport de transmitere identic cu cel al primei trepte, ci cu puțin mai mic. De aceea vom alege:

zmi1=15;zmi2=34

Verificăm distanța între roți:

85,75≤101=> se verifică

Deoarece roata baladoare poate avea orice număr de dinti, ea neinfluențând raportul de transmitere al cuplului, vom alege pentru aceasta zbl=14. Pentru ca roata baladoare să poată fi permanent în angrenare cu celelalte două roți, trebuie să îi găsim cotele de poziționare. Aici trebuie să ținem cont de distanța dintre axul roții baladoare și axele de rotație a celorlalte roți, pentru ca acestea să poată fi mereu în angrenare completă.