Date post: | 07-Jul-2016 |
Category: |
Documents |
Upload: | pablo-petre |
View: | 344 times |
Download: | 6 times |
UTCN
Facultatea de mecanica
Profilul: Ingineria autovehiculului
Specializarea: Automobilul si mediul
TITLUL PROIECTULUI
STUDIUL SI PROIECTAREA UNUI REPER DIN CONSTRUCTIA CUTIEI DE VITEZE
APARTINAND AUTOVEHICULULUI FORD FOCUS CU URMATOARELE
CARACTERISTICI:
P=75 kW
n= 6000 rot/min
M=143 Nm
UTCN
Facultatea de mecanica
Profilul: Ingineria autovehiculului
Specializarea: Automobilul si mediul
Disciplina: SEUCA
TEMA DE PROIECT
Studentul: ACURMULOAE PETRE-ALEXANDRU
I. Sa se efectueze un studiu al solutiilor constructive actuale si de perspectiva pentru cutii de
viteze din constructia autovehiculelor sis a se proiecteze o component a sistemului studiat pentru
imbunatatirea performantelor constructiv-functionale.
Caracteristicile tehnice ale autovehiculului pentru proiectarea componentei precizate
sunt:
-Puterea, P= 75 [kW]
-Turatia, n= 6000 [rot/min]
-Momentul motor, Mm=143 [Nm]
Caracteristicile tehnice ale transmisiei autovehiculului precizat mai sus sunt:
(dimensiuni de gabarit, tip, alte caracteristici)
II. Proiectul va contine:
-memoriu tehnic (studiul solutiilor constructive actuale si de perspectiva);
-memoriu justificativ de calcul (proiectarea elementului ales);
-bibliografia
Partea desenata va contine desenul de executie al reperului proiectat, scara 1:1.
Obs: Conducatorul de proiect impreuna cu proiectantul va face precizarea componentei
proiectate sau care se va proiecta
Termen de predare: 31 mai 2016
Prof. dr. ing. A. Cazila
I. Memoriu tehnic
Rol functional
Rezistentele la inaintarea automobilului variaza mult in functie de conditiile de deplasare
si corespunzator acestora, trebuie modificata si forta de tractiune. Marea majoritate a
automobilelor actuale sunt echipate cu motoare cu ardere interna, a caror. particularitate consta
in faptul ca permit o variatie limitata a momentului motor, respectiv a fortei de tractiune. Din
aceasta cauza, automobilele prevazute cu motoare cu ardere interna trebuie sa fie inzestrate cu o
cutie de viteze avand rolul:
- sa permita modificarea fortei de tractiune in functie de variatia rezistentelor la
inalintare;
- sa permita deplasarea autamobilului cu viteze reduse ce nu pot fi asigurate de catre
motorul cu ardere interna, care are turatia minima stabila relativ mare;
- sa permita mersul, inapoi al automobi1ului fara a inversa sensul de rotatie al motorului;
- sa realizeze intreruperea indelungata a legaturii dintre motor si restul transmisiei, in
cazul in care automobilul sta pe loc, cu motorul in functiune.
Cutiile de viteze trebuie sa indeplineasca conditiile:
- sa asigure automobilului cele mai bune calitati dinamice si economice 1a o
caraoteristica exterioara data a motorului;
- actionare simpla si comoda;
- functionare silentioasa;
- constructie simpla;
- randament ridicat;
- siguranta in functionare;
- fiabilitate ridicata;
- greutate mica;
- gaibarit redus;
- intretinere usoara.
Studiul solutiilor actuale si de perspectiva
Partile componente ale unei cutii de viteze sunt urmatoerele:
mecanismul reductor (cutia de viteze propriu-zisa);
mecanismul de comanda;
dispozitivul de fixare a treptelor;
dispozitivul de zavorare a treptelor.
Mecanismul reductor constituie partea principala a cutiei de viteze si serveste la
modificarea raportului de transmitere, respectiv a momentului motor, in functie de variatia
rezistentelor la inaintarea automobilului.
Clasificarea cutiilor de viteze
Cutiile de viteze utilizate la autovehicule se clasifica dupa modul de schimbare a
raportului de transmitere si dupa modul de schimbare a treptelor de viteza.
a. Dupa modul de variatie a raportului de transmitere, acestea pot fi:
cu trepte (cu etaje) la care variatia raportului de transmitere este discontinua;
continue sau progresive, care asigura intre anumite limite o variatie continua a raportului
de transmitere;
combinate, care reprezinta o asociere intre o cutie de viteze progresiva si una in trepte.
Cutiile de viteze in trepte se clasifica in functie de pozitia axelor arborilor si dupa
numarul treptelor pentru mersul inainte.
Dupa pozitia axelor arborilor, in timpul functionarii, cutiile de viteze in trepte pot fi:
cu axe fixe (simple), la care arborii au axa geometrica fixa;
planetare, la care axele unor arbori executa o miscare de revolutie in jurul unui ax central.
Dupa numarul treptelor de viteza, cutiile de viteze pot fi cu trei, patru, cinci sau mai
multe trepte.
Cutiile progresive, se clasifica, dupa principiul de transformare a momentului, in:
mecanice, de tipul cu frictiune si cu impulsuri;
hidraulice, de tipul hidrodinamice sau hidrostatice;
electrice.
Cutiile de viteze combinate reprezinta in general o asociere intre un hidrotransformator si
o cutie de viteze in trepte, de obicei planetara.
b. Dupa modul de schimbare a treptelor de viteza, cutiile de viteze pot fi:
cu actionare directa, la care schimbarea treptelor se face, in general manual sau cu
ajutorul unui servomecanism;
cu actionare semiautomata, la care numarul de operatii necesare la trecerea in treapta
urmatoare se reduce (stabilirea treptei de viteze se face de catre conducator, dar
schimbarea se efectueaza de catre un servomecanism);
cu actionare automata, la care schimbarea treptelor se face in mod automat, in functie de
conditiile de de mers, asigurand automobilului regimul optim de miscare in ce priveste
calitatile dinamice sau economice.
Proiectul își propune să imbunătățească din punct de vedere constructiv și funcțional cutia
de viteze din echiparea automobilului Ford Focus.
Cele mai raspandite cutii de viteze sunt cele cu variatia in trepte a raportului de transmitere,
cu arbori cu axe fixe si cu actionare mecanica. Aceste cutii de viteze permit obtinerea variaatiei
raportului de transmitere in limitele necesare pentru o constructie nu prea complicata.
Cutii de viteze automate
Cutia de viteze automată
este un sistem automat de cuplare a
treptelor de viteza, care efectueaza
trecerea dintr-o treapta in alta in
functie de parametrii stabiliti de
conducatorul auto: pozitia pedalei
de acceleratie, viteza
autovehiculului etc.
DSG (Direct Shift Gearbox)
reprezinta cea mai avansata cutie de
viteze automata aflata pe piata. Ea
echipeaza anumite modele ce
apartin grupului VAG (Audi, Vw,
Skoda) si inlocuiesc modelul
Tiptronic.
DSG este in esenta, un
tiptronic cu doua ambreiaje concentrice: unul este responsabil cu cuplarea treptelor impare
(1,3,5), iar celalalt cu a treptelor cu a treptelor pare (2,4,6). Beneficiul adus este substantial:
timpul de schimbare a treptelor tinde catre ordinul milisecundelor. Adica la rularea in treapta a
V-a (de exemplu), ambreiajul 1 lucreaza, iar ambreiajul 2 a selectat deja treapta a 6-a (care este
inca inactiva). Cand soferul comanda trecerea in
ultima treapta aceasta este deja selectata asa ca nu
se mai pierde timpul cu selectarea ei. Singura
operatiune ramane astfel decuplarea treptei a V-a, care se realizeaza aproape instantaneu.
Rezultatul final: flux continuu de putere la roata.
CVT (Continuously Variable Transmission = Cutie de viteza cu Variatie Continua) este
un sistem care face posibila varierea progresiva a rapoartelor cutiei de viteze. Asadar, permite
Cutie de viteze DSG
selectarea unui numar infinit de trepte de viteza, intre o valoare minima si una maxima stabilite
de producator. A fost introdusa pe piata de catre Nissan, actualmente fiind adoptata de mai multi
producatori.
Cea mai importanta trasatura a CVT este aceea ca, pentru orice viteza a autovehicului,
motorul functioneaza la turatia cea mai potrivita. Un procesor coreleaza mai multi factori (viteza
autovehiculului, pozitia acceleratiei, turatia motorului, etc.) si
alege, in functie de acestia raportul ideal de demultiplicare
(treapta ideala de viteza) pe care il variaza continuu, pentru
pastrarea eficientei maxime in orice moment (cuplu cat mai mare,
consum cat mai mic, regim motor cat mai lejer, emisii minime).
Avand in vedere complexitatea sistemului (de tip "drive
by-wire"), pedala de acceleratie nu comanda direct obturatorul, ci
comanda un senzor care trimite comanda la computerul central.
De acolo, dupa analizarea tuturor parametrilor, pleaca o comanda
catre obturator. Pentru analizarea comportamentului CVT, vom
lua un caz practic: accelerarea de la 80 la 120 km/h. Soferul
accelereaza pana la podea, iar computerul da o comanda
interesanta: tureaza motorul pana la cuplul maxim si apoi il
mentine acolo crescand viteza din varierea rapoartelor cutiei de viteze. Aceasta asigura cea mai
buna exploatare a performantelor motorului, combinata cu o uzura minima si cu emisii scazute. Constructiv, varierea raportului de transmitere al cutiei de viteze se face astfel: arborele
principal (solidar cu arborele cotit al motorului) este construit din doua flanse care se pot departa
sau apropia una de cealalta. Arborele secundar (condus, solidar cu diferentialul) are o constructie
identica. Intre ele, o curea neextensibila (cu lungime fixa) transmite miscarea. Cand cele doua
flase de pe arborele principal se apropie, diametrul virtual creste. Cureaua fiind neextensibila,
flansele de pe arborele secundar se departeaza, micsorandu-i-se diametrul virtual. Astfel, puterea
la roata este mai mare, iar viteza de inaintare mai mica. Pentru obtinerea unei viteze crescute, se
inverseaza procesul: flansele de pe arborele primar se departeaza, concomitent cu apropierea
celor de pe arborele secundar.
Problema cea
mai mare a CVT este
ca, desi poate genera
un numar infinit de
trepte de viteza,
acestea sunt doar
pentru mersul inainte.
De aceea, este nevoie
de o treapta separata
de mers inapoi si de
ambreiaj. Cutie CVT – mod de functionare
Cutii de viteze cu preselector - şoferul poate selecta viteza dorita inainte de a avea nevoie
de ea si, cand doreste sa schimbe viteza, apasa pedala de ambreiaj.
Cutie de viteze hidrostatică, invenţia unui colectiv mixt Cluj-Toronto. Cutia de viteze
hidrostatica pentru autovehicule, conform inventiei, este prevazuta cu un lant cinematic similar
cutiilor de viteze mecanice clasice, format din rotile dintate conjugate (8 si 17) pentru treapta I
(22) si roata dintata de pe arborele (38)pentru treapta a II-a, (5 si 24) pentru treapta a III-a si (3 si
25) pentru treapta a IV-a; fiecare treapta de viteze este echipata cu un cuplaj hidrostatic cu role,
cu actionare directa. Cuplajele hidrostatice cu role aplicate inlocuiesc mecanismele de
sincronizare cu functiune si cuplajele cu gheare utilizate la cutiile de viteze mecanice clasice,
permitand schimbarea treptelor de viteze, in mod independent de turatia motorului si viteza de
deplasare a vehiculului. Se exclude posibilitatea cuplarilor gresite si fortare, permitandu-se
automatizarea simpla a cutiilor de viteze, iar lichidul de comanda al cuplajelor este introdus prin
canalele longitudinale (a) prevazute in arbore (33), de la capul distribuitor hidraulic.
Cutia de viteze secvenţială este o cutie manuala cu ambreiaj, insa schimbarea treptelor se
face prin comenzi +/-. Este in conceptie pur mecanica, ofera raspuns instantaneu si timpi de
schimbare a treptelor foarte redusi, pentru ca permite trecere dintr-o treapta in alta fara apasarea
ambreiajului (desi schimbarile in acest fel produc socuri destul de violente). Se folosesc pe toate
Cutie de viteze hidrostatica
motocicletele precum si pe automobilele de competitie, de la WRC pana la Formula 1, fiind cea
mai performanta solutie.
Cutia de viteze manuala
În funcţie de modul de poziţionare ale motorului cu ardere internă structura unei cutii de
viteze manuală este diferită. De exemplu pentru automobilele cu motoare dispuse longitudinal pe
puntea faţă şi tracţiune pe puntea spate cutia de viteze are trei arbori: unul de intrare, unul
intermediar şi al treilea de ieşire. În cazul automobilelor cu motor pe puntea din faţă şi tracţiune faţă (soluţia totul faţă)
cutiile de viteze au doi arbori: unul de intrare şi unul de ieşire.
Cutiile de viteze manuale conţin mai multe perechi de mecanisme cu roţi dinţate care au
rolul de a transforma cuplul motor şi turaţia în scopul adaptării motorului la cerinţele de
tracţiune. Dacă o cutie de viteze este de tipul 5+1 înseamnă că conţine 5 mecanisme de roţi
dinţate pentru mersul înainte şi un mecanism pentru mersul înapoi.Cutiile de viteze conţin mai
multe perechi de mecanisme cu roţi dinţate care au rolul de a transforma cuplul motor şi turaţia în scopul
adaptării motorului la cerinţele de tracţiune. Dacă o cutie de viteze este de tipul 5+1 înseamnă că conţine
5 mecanisme de roţi dinţate pentru mersul înainte şi un mecanism pentru mersul înapoi. Pinioanele primare pentru toate treptele de viteză sunt fixe pe arbore, nu se pot roti
independent faţă de arborele primar. Pe de altă parte pinioanele de pe arborele secundar sunt
libere pe arbore, acestea se rotesc chiar dacă arborele secundar nu se roteşte (caz în care
vehiculul staţionează). De reţinut că toate mecanismele cu roţi dinţate sunt angrenate tot timpul,
cuplarea şi decuplarea unei trepte de viteză se face prin intermediul unor manşoanelor de
cuplare.
Cutie de viteze cu cinci trepte pentru automobile cu
tractiune spate (motor dispus longitudinal) Cutie de viteze si diferential cu sase trepte pentru
automobile cu tractiune fata (motor dispus transversal)
Fiecare treaptă de viteză este caracterizată de
un raport de transmitere. Acest raport reprezintă
valoarea cu care este convertit cuplul motor şi turaţia
motorului într-o anumită treaptă de viteză. Raportul de
transmitere depinde de mărimea pinioanelor ce compun
treapta de viteză. Dacă se cunosc numărul de dinţi sau
diametrul fiecărui pinion se poate calcula raportul de transmitere: i = z2/z1 = d2/d1
unde:
z – numărul de dinţi
d – diametrul
1 – pinionul conducător (motor)
2 – pinionul condus
Mecanismul reductor se compune din doi sau trei arbori pe care se afla montate mai
multe perechi de roti dintate, cu ajutorul carora se transmite miscarea intre arbori, si dintr-un
carter.
1. pinionul intermediar al treptei de mers
înapoi
2. caneluri pe care se montează discul de
ambreiaj
3. arborele de intrare în cutia de viteze
4. pinionul primar al treptei I
5. pinionul prima al treptei de mers înapoi
6. pinionul primar al treptei II
7. pinionul primar al treptei III
8. furca de cuplare a treptelor III-IV
9. pinionul primar al treptei IV
10. pinionul primar al treptei V
11. furca de cuplare a treptei V
12. arborele secundar
13. pinionul diferenţialului
14. pinionul secundar al treptei I
15. furca de cuplare a treptelor I-II
16. pinionul secundar al treptei II
17. pinionul secundar al treptei III
18. senzor de viteză
19. pinionul secundar al treptei IV
20. pinionul secundar al treptei V
21. tijă de selecţie
Organizarea generală a cutiei de viteze cu doi arbori
Cutiile de viteze cu doi arbori se întâlnesc frecvent la autoturismele şi autoutilitarele
uşoare derivate din acestea cu motorul dispus transversal sau longitudinal. Ele dispun frecvent de
5 sau 6 trepte de viteză şi conţin:
- arborele primar (de intrare) care primeşte mişcarea de la arborele cotit al motorului
prin intermediul ambreiajului şi include sau susţine pinioanele conducătoare ale
angrenajelor;
- arborele secundar (de ieşire) susţine sau include roţile conduse ale angrenajelor şi
transmite mişcarea direct sau indirect către puntea motoare.
Caracteristici:
intrarea şi ieşirea se fac la o anumită distanţă de aceeaşi parte, în cazul soluţiilor de
organizare „totul faţă” sau „totul spate”, când în acelaşi carter cu cutia de viteze se
găsesc înglobate transmisia principală şi diferenţialul, sau în părţi opuse în cazul soluţiei
clasice;
la transferul fluxului de putere participă un singur angrenaj de roţi dinţate : randament
sporit; gamă de rapoarte mai restrânsă (treapta 5 cu 0,7...0,85);
treapta de mers înapoi este nesincronizată.
Schema cinematică şi de funcţionare a unei cutii de viteze cu 5+1 trepte este prezentată în
figura de mai jos.
Funcţionarea cutiei de viteze pentru mers înainte într-o treaptă oarecare: ambreiaj-roată
dinţată conducătoare AP- roată condusă AS.
Legătura între roata liberă şi arborele pe care se sprijină se face prin dantura de cuplare a
sincronizatorului, la deplasarea manşonului acestuia din poziţia neutră.
Cuplarea treptei de mers înapoi se face prin deplasarea roţii baladoare intermediare rbb, în
poziţia în care angrenează simultan cu roţile dinţate 6 şi 6`. Aflarea în angrenare a celor trei roţi
determină inversarea sensului de mişcare la arborele secundar faţă de cazul cuplării treptelor
demers înainte.
Organizarea generală a cutiei de viteze longitudinale cu trei arbori
Se utilizează la automobilele organizate după soluţia „clasică”. Cei 3 arbori:
- arborele primar (arborele de intrare) primeşte mişcarea de la arborele cotit al
motorului prin intermediul ambreiajului; pe el se află pinionul angrenajului
permanent;
- arborele intermediar cu roata condusă a angrenajului permanent şi roţile
conducătoare ale treptelor cu excepţia treptei de priză directă;
- arborele secundar (arborele de ieşire) susţine roţile conduse ale angrenajelor
treptelor şi transmite mişcarea către puntea motoare.
Caracteristici:
intrarea şi ieşirea sunt coaxiale şi pot fi de aceeaşi parte (la soluţia „totul faţă” sau opuse;
există posibilitatea cuplării directe a Ap cu AS (priza directă) cu randament maxim şi
zgomot minim;
rapoartele de transmitere ale treptelor (cu excepţia prizei directă) se obţin prin două
angrenaje: angrenajul permanent şi angrenajul treptei respective. Rezultă lărgirea gamei
de valori pentru rapoartele de transmitere, dar scde randamentul;
dacă CV este fixată direct pe carterul ambreiajului, Ap coincide cu arborele ambreiajului
Cuplarea uneia dintre treptele de mers înainte se face prin intermediul mecanismelor de
cuplare sincronizate. Datorită coaxialităţii între AP şi AS, prin deplasare axială la stânga a
manşonului de cuplare a sincronizatorului s2 se obţine o legătură directă între cei doi arbori,
numită priză directă (i = 1, fără r.d.) Această situaţie corespunde treptei IV. Cuplarea treptei de
mers înapoi se face similar construcţiei cu doi arbori.
Organizarea generală a cutiei de viteze transversale cu trei arbori
Soluţia adoptată de firmele RENAULT şi VOLVO urmăreşte: sporirea momentului
capabil de transmis, sincronizarea MÎ şi creşterea numărului de viteze în condiţiile unei
construcţii foarte compacte.
Are un AP şi doi AS paraleli, situaţi de o parte şi de cealaltă a AP.
- arborele primar (de intrare) primeşte fluxul de putere prin intermediul ambreiajului.
El include sau susţine roţile conducătoare ale angrenajelor;
- arborii secundari (conduşi) sunt: AS inferior şi AS superior (după poziţia pe care o
au faţă de AP). Ei susţin sau includ roţile conduse aflate permanent în angrenare şi
transmit direct sau indirect mişcarea către transmisia principală.
Caracteristici:
la transmiterea fluxului de putere participă un singur angrenaj de r.d.;
tote treptele au sincron;
lungimea ansamblului este redusă, chiar dacă există şase trepte.
Pe arborele primar se găsesc roţile fixe 1,2,5 şi roţile libere 3 şi 4, aflate permanent în
angrenare cu roţile 1`, 2` (libere) şi 3`,4` (fixe) ale ASI, respectiv 5` situată pe ASS. Între roţile
libere se află sincronizatoare care servesc la solidarizarea acestora cu arborii pentru obţinerea
treptelor I...IV de mers înainte.
Treapta a V-a (de suprapriză) este realizată prin angrenajul 5-5`, când aceasta din urmă
este solidarizată cu ASS de către sincronizator.
Treapta de MÎ se obţine prin angrenarea simultană a roţii intermediare duble 1`- 6 cu
pinionul conducător 1 fix pe Ap şi roata liberă 6` solidarizată cu AS prin deplasarea manşonului
balador al sincronizatorului s3 către dreapta.
Pentru transmiterea fluxului de putere către mecanismele punţii cei doi arbori secundari
sunt solidarizaţi cu două pinioane cilindrice cu dinţi înclinaţi, ce angrenează simultan cu coroana
transmisiei principale.
Organizarea generală a cutiei de viteze longitudinale cu arbori multipli
Provine dintr-o CV longitudinală cu trei arbori, completată cu un multiplicator de viteze.
Schema cinematică şi de funcţionare a unei CV (TOYOTA) cu trei arbori şi 5x2 trepte
sincronizate de mers înainte şi 1x2 trepte de MÎ este prezentată în a doua figură.
In concluzie, cutia de viteze din echiparea automobilului Ford Focus este una de tip
manuala transversala, cu 3 arbori, 5 trepte de mers inainte si 1 treapta de mers inapoi.
II. Memoriu justificativ de calcul
Elemente de o foarte mare importanta in buna functionare a unei cutii de viteze manuale
sunt rotile dintate.
Roţile dinţate au dantură înclinată, cu profil în evolventă, care asigură sporirea capacităţii
portante a danturii, permite corectarea danturii şi realizează funcţionarea fără zgomot.
Roţile dinţate cu dinţi drepţi sunt simple şi ieftine dar funcţionează zgomotos şi se uzează
rapid. De regulă se folosesc la realizarea treptei de mers înapoi, când se utilizează angrenaje
decuplabile cu roţi baladoare.
Dantura înclinată se foloseşte întotdeauna când r.d. sunt în angrenare permanentă.
Avantaje: sunt rezistente, permit micşorarea distanţei între axe, funcţionează uniform şi
cu zgomot redus.
Dezavantaje: determină apariţia forţelor axiale care trebuiesc preluate; se reduce
randamentul, datorită frecărilor suplimentare dintre roţi, precum şi dintre roţi şi arbore; creşte
lungimea CV prin introducerea elementelor de cuplare.
Unghiul de înclinare are valori cuprinse între 20...30o, crescătoare de la prima spre ultima
treaptă de viteză.
Pentru roţile AI, prin alegerea corespunzătoare a înclinării danturii, încărcările axiale pot
fi anulate sau mult reduse.
La roţile dinţate ale treptelor superioare, unde rapoartele de transmitere sunt reduse şi
roţile au dimensiuni apropiate, se foloseşte uneori corectarea danturii prin modificarea unghiului
de angrenare de la 20o la 17o30’ sau la 14o
acoperire creşte iar presiunea normală pe dinte scade.
Deoarece roţile libere participă la realizarea treptelor de viteză prin solidarizarea lor cu
arborele de susţinere prin intermediul mecanismelor de cuplare, ele sunt prevăzute cu danturi de
cuplare. În vederea unei cuplări uşoare, danturile de cuplare se execută cu module mici, astfel ca
la diametre de divizare reduse să se dispună de un număr cât mai mare de dinţi.
Roţile dinţate din CV se execută din oţel aliat, respectiv oţel aliat superior, la care se
aplică diferite tratamente termice sau termochimice. Miezul dintelui trebuie să fie tenace, pentru
a suporta sarcinile mari de şoc şi suficient de rezistent la încovoiere, iar suprafeţele de contact să
fie dure, spre a rezista la uzură.
Pentru imbunatatirea caracteristicilor constructiv-functionale am ales reproiectarea
rotii dintate pentru treapta I de viteza, din considerente de fiabilitate pe termen indelungat.
Pentru construcţia roţilor dinţate se poate utiliza o mare varietate de materiale. Opţiunea
asupra unuia sau altuia dintre acestea are implicaţii asupra gabaritului transmisiei, tehnologiei de
execuţie, preţului de cost etc. In general, alegerea materialului pentru roţile dinţate trebuie sa
aibă în vedere următoarele criterii:
- felul angrenajului şi destinaţia acestuia;
- condiţiile de exploatare (mărimea şi natura încărcării, mărimea vitezelor periferice,
durata de funcţionare şi condiţiile de mediu);
- tehnologia de execuţie agreată;
- restricţiile impuse prin gabarit, durabilitate şi preţ de fabricaţie.
Principalele materiale folosite în construcţia roţilor dinţate sunt: oţelurile, fontele, unele
aliaje neferoase şi materialele plastice.
Oţelurile sunt utilizate, în general, pentru angrenajele de lucru, la care uzura trebuie să fie
cât mai mică. Din această grupă se folosesc oţelurile carbon de calitate şi oţelurile aliate. Aceste
materiale se supun tratamentelor termice în scopul ameliorării caracteristicilor de rezistenţă şi a
îmbunătăţirii comportării flancurilor dinţilor la diverse forme de uzură.
In alegerea oţelurilor se pot face următoarele recomandări:
- Roţile care angrenează să nu fie executate din acelaşi material (la materiale identice
tendinţa de gripare este maximă).
- Roata conducătoare funcţionează în condiţii mai grele decât roata condusă, deci trebuie
să fie executată dintr-un material cu caracteristici mecanice superioare. Roata dintata aferenta treptei I de viteza a automobilului Ford Focus este construita dintr-
un otel carbon de cementare cu un continut mai mic de 0,2% de Carbon, si o duritate intre 56-64
HRC.
Calculul danturii la presiunea de contact Presiunea superficială sau efortul unitar de contact are o mare influenţă asupra duratei
de funcţionare a roţilor dinţate.
Efortul maxim unitar de contact se determină cu formula lui Hertz:
pmax = 0,418 )2/11/1).(cos./( bEFt relaţie în care:
Ft – forţa tangenţială = 9361.446;
E = 2,1. 106 daN/cm2 (modulul de elasticitate pentru oţel);
= 20o – unghiul de angrenare;
- razele de curbură care se calculează cu relaţiile:
= rd1.sin / cos2= 50.35
= rd2.sin / cos2
Efortul unitar admisibil de contact este dat de relaţia:
pa = pN/c în care:
pN - este efortul unitar de contact la oboseală pentru un anumit număr de cicluri
echivalente Nc;
c – coeficient de siguranţă; c = 1,2
Efortul unitar pN se calculează cu relaţia:
pN = k. H. 6 Nc/Nb unde:
k - este un coeficient care ţine seama de calitatea materialului.
Pentru oţelurile carbon de imbunatatire, se considera k = 290
H –duritatea danturii. H = 60;
Nb – numărul de cicluri de bază. Nb = 107;
Nc - numărul de cicluri echivalente. Nc = 101.104 cicluri.
pN = k. H. 6 Nc/Nb = 290*60* 6 4710101/10 =18,034
pa = pN/c=18,034/1.2=9017
pmax=0.418* )2/11/1).(cos./( bEFt =1 146
pmax< pa
Pentru noul material, un otel aliat de imbunatatire:
H=330
k=310
pN =310*330*1.03=106 030
pa = pN/c=106 030/1.2=88 359
pmax<<< pa
Din relatiile de mai sus rezulta o crestere semnificativa a efortului unitar admisibil, ceea ce duce
la o mai buna rezistenta a danturii rotii dintate la presiunea de contact si implicit o fiabilitate
mai mare in timp.
Cutia de viteze este compusa conform figurii 1.
-(o cutie de viteze din pct de vedere constructiv-cea mai simpla si cea mai uzuala)
-Elementele principale conform figurii.
- din punct de vedere functional – cum se transmite fluxul in lantul cinematic pana la transmisia
longitudinala
Plecand de la aceasta constructive standard, solutiile constructive au fost imbunatatite in functie
de necesitati (cerinte).
In figura 2 (prima solutie deja modificata), etc (+deosebiri intre a 2-a si prima)
-Aceasta modificare aduce urmatoarele avantaje, de ce s-a facut modificarea, dezavantaje.
Fig 3, fig etc
Ajungem pana la ultimele solutii constructive, cele mai noi, si apoi ceele de perspectiva.
Inainte de concluzie prezentam solutia de pe autovehiculul nostru si o comparam cu
autovehiculul nostrum cu cele anterioare (avantaje si dezavantaje de unde ne rezulta ce
imbunatatim, ce modificam la solutia de pe autovehicul-o solutie de imbunatatire, reproiectare)
Concluzie
Analizand constructive si functional Solutia aplicata pe autovehicul s-ar putea imbunatatii c-tiv
sau functional prin reproiectarea unor repere.
!!!BIBLIOGRAFIE__LISTA!!!
M. Untaru, N. Seitz, Gh. Peres, Gh. Fratila, Gh. Potincu, I Tabacu, T. Macarie
CALCULUL SI CONSTRUCTIA AUTOMOBILELOR