Стремление снизить центр масс легковых автомобилей привело к созданию в 1925 г. гипоидной главной передачи. В начале эта передача применялась только на легковых автомобилях. Затем, когда выяснились прочие достоинства гипоидной пере дачи, ее стали широко использовать и на грузовых автомобилях.
В отличие от конической передачи в гипоидной оси зубчатых колес не пересекаются, а перекрещиваются. Начальными поверхностями гипоидной пары являются поверхности гиперболоидов вращения (рис. 101, а). При этом ось шестерни получает смещение Е относительно оси колеса. Смещение может быть нижним, как на рисунке, и верхним. Шестерню смещают вверх на многоосных автомобилях для того, чтобы вал шестерни выполнить проходным, а на переднеприводных автомобилях — по условиям компоновки. Во избежание заклинивания при движении на передачах переднего хода в гипоидной передаче при нижнем смещении, так же как и в конических, зубья шестерни имеют левое направление спирали, а при верхнем смещении — правое. При этом осевая сила направлена к основанию конуса.
Передаточное число гипоидной передачи (при обозначениях, аналогичных принятым для конической передачи)
urГП = z2/zl = Dω cosβ2 / (dω cosβ1).
Так как угол спирали для шестерни больше, чем для колеса, и тем больше, чем больше гипоидное смещение Е, то cosβ2 > cosβ1. Отношение cosβ2 / cosβ1 = kг, обычно kг = 1,2 .1,5 (большие значения kг — для главных передач легковых автомобилей, меньшие — для грузовых); β1= 45 .50°, β2 = 20 .30°.
Следует учитывать, что увеличение угла спирали приводит к повышению осевых нагрузок.
Передаточное число гипоидной пары может быть выражено как отношение моментов на колесе М2 и шестерне М1 (рис. 102):
urГП = M2 / Ml = P2 Dω / (P1 dω),
где P1 и Р2 — окружные силы соответственно на шестерне и колесе.
Так как нормальные силы Рп, действующие на зубья шестерни и колеса, равны, а углы спирали разные, то окружные силы имеют следующие значения:
P1 = Pn cosβ1; P2 = Pn cosβ2.
Рисунок 10 - Схема сил, действующих на зубья гипоидной пары
Отсюда
.
Передаточные числа одинарных конических и гипоидных передач обычно выбирают в пределах: для легковых автомобилей uгп = 3,5 .4,5; для грузовых автомобилей и автобусов uгп = 5 .7.
Основными достоинствами, обеспечивающими широкое распространение гипоидной передачи, являются ее большая по сравнению с конической прочность и бесшумность. Повышение прочности гипоидной передачи обусловлено увеличением среднего диаметра шестерни. Так, при одинаковых передаточном числе и диаметре колеса начальный диаметр шестерни гипоидной передачи в kг раз больше начального диаметра шестерни конической передачи:
dω = Dω kг / uГП.
При увеличении диаметра шестерни повышается прочность зуба, так как при этом больше шаг по нормали, а следовательно, и толщина зуба (примерно на 10 .15 %). Чем больше угол спирали, тем длиннее зуб и больше число зубьев, одновременно находящихся в зацеплении, по сравнению с конической передачей (примерно в 1,5 раза). Все это обусловливает снижение усилия, действующего на зуб, и обеспечивает высокую плавность зацепления. Кроме того, гипоидные зубчатые колеса имеют в несколько раз большее сопротивление усталости по сравнению с коническими. Перечисленные достоинства позволяют выполнить гипоидную передачу малогабаритной, а также применять ее вместо двойной на грузовых автомобилях (ЗИЛ-133Г, ЗИЛ-433100).
КПД гипоидной передачи можно найти по формуле
ηГП = (1 + μ tgβ2) / (1 + μ tgβ1)
где μ = 0,05 .0,1 — коэффициент трения между зубьями.
КПД гипоидной передачи несколько ниже КПД конической и составляет примерно 0,96 .0,97, что связано с наличием наряду с поперечным продольного скольжения зубьев со скоростью
υс.з = υ1 sin(β1 — β2) / sin β2,
где υ1 — окружная скорость шестерни. Наличие скольжения определяет весьма высокое сопротивление усталости гипоидной пары. Усталостное выкрашивание (питтинг) конических пар наблюдается в зоне чистого качения, т. е. у полюса зацепления. В гипоидных парах чистое качение отсутствует, для них характерно скольжение при высоком давлении, в связи с чем необходимо применять специальное гипоидное масло, наличие специальных присадок в котором препятствует разрушению масляной пленки.
Похожие статьи:
Центробежный регулятор и вакуумный регулятор
Служат для автоматической регулировки угла опережения зажигания. Взаимодействие этих устройств обеспечивает получение соответствующего угла опережения зажигания для существующих в данный момент частоты вращения коленчатого вала и нагрузки двигателя. Центробежный регулятор (см. рис. 7) вращается вме ...
Определение
критического числа маха самолета
За расчетное критическое число Маха самолета принимается минимальное значение критических чисел маха отдельных агрегатов самолета: (13) ...
История создания автомобиля Ford
Одна из крупнейших в мире транснациональных корпораций и второй в США автомобильный концерн начинал свою историю весьма скромно. Генри Форд (Henry Ford), сын фермера, уже в юности решил создать машину, которая облегчила бы тяжелую работу в поле. В 1892 году, когда Форд работал в электротехнической ...