Типовая конструкция гипоидного редуктора трансмиссии автомобиля

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4

ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ

ПАРАМЕТРОВ ГИПОИДНОЙ ПЕРЕДАЧИ ЗУБЧАТОГО

РЕДУКТОРА

     Разработал: к.т.н., доцент Рогачевский Н.И.

     Рецензент: д.т.н., профессор Лустенков М.Е.

     Утверждено

     на заседании кафедры ОПМ

     18.01.2017г. протокол № 8

Могилев 2017г.

                      МЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ

ДЛЯ ОБУЧАЮЩИХСЯ

К проведению лабораторных и практических работ допускаются обучающиеся прошедшие инструктаж по мерам безопасности.

Рабочее место должно содержаться в чистоте и порядке, не должно быть загромождено посторонними предметами, мешающими работе.

Разборку редуктора производить в присутствии преподавателя.

При разборке и сборке редуктора исключить возможность падения тяжелых деталей на пол.

При возникновении опасных факторов (пожар, короткое замыкание), а также обнаружении других неисправностей в работе лабораторного оборудования работы прекратить до полного устранения неисправностей.

1 Цель работы: изучение конструкции, ознакомление с назначением основных деталей, способами регулировки подшипников и гипоидного зацепления редуктора.

                                               2 Гипоидные редукторы

Гипоидное зацепление

Аксоидами в относительном движении звеньев со скрещивающимися под любым углом Σ между  осями (рисунок 1, а) являются гиперболоиды, контактирующие по образующей — мгновенной оси вращения и скольжения КК, наклоненной к осям гиперболоидов под углами β₁ и β₂. Если в качестве начальных поверхностей принять эти гиперболоиды и на звеньях нарезать зубья, то получим гиперболоидный механизм с зубьями, контактирующими по линии.

Рисунок 1 – Аксоиды зубчатых механизмов со скрещиваюшимися осями

В процессе зацепления эти зубья перекатываются и скользят вдоль профиля по высоте зубьев и в направлении линий зубьев.

Такие зацепления не нашли применения ввиду сложности изготовления их элементов. При постоянном числе зубьев и переменном по длине звеньев диаметре начальных окружностей шаг, а значит, и модуль зацепления должны увеличиваться от горловины гиперболоида в обе стороны по оси. Вместо них применяют зацепления, у которых начальные поверхности представляют собой цилиндры 1, 2, вписанные в горловины гиперболоидов, или конусы 3, 4, расположенные на удаленных от горловины участках гиперболоидов. Касание таких начальных поверхностей, не совпадающих с аксоидными, — точечное, поэтому и контакт зубьев в зацеплениях тоже переходит в точечный. Такие механизмы с цилиндрическими начальными поверхностями (рисунок 1, б) называются винтовыми, а с коническими поверхностями (рисунок 1, в) — гипоидными.

Схема зацепления гипоидных колес представлена на рисунке 2, на котором показаны начальные конусы, оси которых скрещиваются под некоторым углом с кратчайшим расстоянием между ними a_w, а образующие касаются в точке W. Абсолютные скорости v_w1 = ω₁·r_w1  и v_w2 = ω₂·r_w2 точек W₁ и W₂, принадлежащих гипоидным зубчатым колесам, будут лежать в плоскости, касательной к обоим начальным конусам. Проекции этих скоростей на направление нормали п — п к линиям зубьев в этой касательной плоскости должны быть равны v_wn = v_wn1 = v_wn2= v_w1 · cos β₁ = v_w2·cosβ₂,  где β1 и β2 - углы наклона зубьев шестерни и колеса, причем β₁ + β₂ ≠ 90°.

Рисунок 2 – Гипоидное зацепление

В качестве сопряженных профилей в гипоидном зацеплении применяются любые, в том числе и эвольвентные, криволинейные поверхности конических зубчатых колес. Касание гипоидных колес в точке и боль­шое скольжение в процессе зацепления вызывают необходимость применения в силовых механизмах специальных смазочных мате­риалов для улучшения условий контактирования зубьев.

Для улучшения характеристик зацеплений зубьев колес с перекрещивающимися осями применяют различные способы замены точечного контакта линейчатым. Так, используя специальные методы нарезания зубьев и инструменты, получают гипоидные зацепления с линейчатым локализованным контактом.

Гипоидные передачи

Гипоидные (конические винтовые) передачи осуществляются коническими колесами с перекрещивающимися осями (рисунок 3). Гипоидные колеса, как правило, выполняют с круговыми зубьями. Передаточные числа обычно выбирают в диапазоне от 1 до 10, иногда до 60.   Дополнительно к известным достоинствам передач зацепле­нием с перекрещивающимися осями (плавность работы, возможность выводить валы за пределы передачи в обе стороны) гипоидные передачи обладают повышенной несущей способностью. Это прежде всего связано с тем, что в гипоидных передачах в отличие от винтовых обеспечивается контакт, близкий к линейному, с оптимальными формой и размерами пятна контакта. В этом отношении они аналогичны коническим передачам с криволинейными зубьями. Скорости скольжения в гипоидных передачах значительно меньше, чем в винтовых. При том же диаметре колеса и передаточном числе диаметр шестерни в гипоидных передачах получается больше, чем в конических.

d_ae2 – диаметр внешний вершин гипоидного колеса

Рисунок 3 – Относительное расположение зубчатых колес гипоидной передачи

Кроме того, зубья в гипоидных передачах хорошо притираются и не подвержены существенным искажениям вследствие достаточно равномерного скольжения по рабочей поверхности зубьев. Благодаря тому, что в зацеплении одновременно находится несколько пар зубьев, гипоидные передачи могут применяться в механизмах высокой точности, в частности в качестве делительных передач прецизионных зуборезных станков,

Значительное распространение гипоидные передачи получили в автомобилях, тракторах и других транспортных средствах, в бумагоделательных, в текстильных и других машинах. В текстильных машинах гипоидные передачи делают возможным привод от одного вала до 200 веретен.

Недостатком гипоидных передач является повышенная опасность заеданий, связанная с наличием скольжения вдоль контактных линий. Средством   повышения сопротивления заеданию гипоидных передач служит применение противозадирных смазочных материалов, например, ТАД-17и, которые были впервые разработаны применительно к гипоидным передачам.

Опасность заеданий тем меньше, чем меньше гипоидное смещение, то есть межосевое расстояние Е = a_w  (см. рисунок 1). При проектировании гипоидных передач обычно выбирают гипоидное смещение Е = (0,2...0,3) ·d_ае2; в передачах легковых автомобилей и легких грузовиков Е ≤ 0,2·m_te·z_c, а в передачах тяжелых транспортных машин Е ≤ 0,1·m_te·z_c, где  m_te - модуль зубьев во внешнем торцовом сечении, z₁  и  z₂ - числа зубьев соответственно вал-шестерни и колеса.

Углы наклона зубьев шестерни с ее осью обычно выбирают β₁= 50° или несколько уменьшают с увеличением числа зубьев: при z₁ = 6...13 β₁=50°, при z₁=14...15   β₁= 45°; при z₁= 16   β₁=40°. При этом углы наклона зубьев колеса β₂ = 30...35° (сдвиг торцов зубьев колеса должен быть близким к 1,3 торцового шага).   Углы зацепления α для противоположных сторон зубьев различные. Они меньше для вогнутой стороны зубьев шестерни и сопряженной выпуклой стороны зубьев колеса и соответственно больше для противоположных сторон. На чертежах достаточно указывать средний угол α_ср, который для передач машин общего машиностроения и легковых автомобилей z₁ > 8 обычно принимают равным 21°15', а для передач тяжелых транспортных машин 22°30'.

Выбор направления зубьев шестерни (правое или левое) не является произвольным, а зависит от направления гипоидного смещения.

Геометрический расчет гипоидных передач аналогичен расчету конических с круговыми зубьями, но несколько сложнее. При расчете пользуются расчетными таблицами и графиками. Некоторые из параметров приходится определять предварительно, а потом уточнять, то есть пользоваться методом последовательных приближений. Передаточное число гипоидных передач определяют по аналогии с винтовыми цилиндрическими передачами

      Так как β₁ выбирают большим, чем  β₂, то при одинаковых диаметрах колес d₂ и передаточном числе u диаметр шестерни d₁ гипоидной передачи получается в  раз больше, чем в конической. Расчет гипоидных передач по контактным напряжениям и на изгиб можно производить так же, как конических, при оди­наковых диаметрах, ширинах и торцовых модулях. При этом по контактной прочности полу­чается дополнительный ресурс, так как приведенный радиус кривизны в гипоидных передачах получается в k³ раз больше, чем в аналогичных конических. Полный геометрический и прочностной расчет гипоидных передач приведен в работе [1].

Типовая конструкция гипоидного редуктора трансмиссии автомобиля

Обозначения узлов и деталей ведущего моста автомобиля, в состав которого входит гипоидная передача: 1 - воздушный клапан; 2 – полуось; 3 - регулировочная гайка шарикоподшипника коробки дифференциала; 4 - шарикоподшипник коробки дифференциала; 5 - коробка дифференциала; 6 - гипоидное зубчатое колесо; 7 - картер главной передачи; 8 - передний подшипник вала гипоидного зубчатого колеса; 9 - регулировочная прокладка; 10 – грязеотражатель; 11 - фланец крепления карданного вала; 12 - Фланцевая вилка карданного шарнира; 13 - предохранительный клапан; 14 - игольчатый подшипник; 15 - пружина клапана; 16 - корпус клапана; 17 - стопорное кольцо; 18 - балансировочная пластина; 19 - скользящая вилка карданного шарнира; 20 - труба карданного вала; 21 - пробка канала ввода смазки; 22 - стопорное кольцо; 23 - крестовина карданного шарнира; 24 - манжета игольчатого подшипника; 25 - резиновая армированная манжета; 26 - упорная шайба; 27 - подшипник (задний) гипоидной вал-шестерни; 28 - гипоидная вал – шестерня; 29 - распорная втулка; 30 - палец сателлитов; 31 - стопорный штифт пальца сателлитов; 32 - сателлит дифференциала; 33 - зубчатое колесо полуоси; 34 - маслоотражатель; 35 - картер (балка) заднего моста; 36 - пробка маслоспускного отверстия; 37, 39 - прокладки пробок; 38 - пробка маслонаполнительного отверстия; 40 - колпак картера; 41 - гайка крепления фланца (самостопорящаяся); а — маслосгонная канавка фланца 11; б — канал для стока масла из подшипников.

Рисунок 4 - Гипоидный редуктор в составе ведущего моста трансмиссии автомобиля

Порядок выполнения работы