Гипоидная главная передача

Транспортная аналитика » Анализ конструкции и методика расчета автомобиля ВАЗ-2105 » Гипоидная главная передача

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.

Гипоидная главная передача

Разделы сайта