Разработка кинематической схемы сложной коробки скоростей

Основой для проектирования коробки скоростей является раз­работка полной кинематической схемы и графика частот вращения, обеспечивающей наиболее простую структуру коробки. Общие требования к коробкам скоростей: минимальная масса, минимальное число валов и число передач, высокий КПД, низкий уровень шума, техноло­гичность, надежность в эксплуатации.

С учетом этих требований, сложные многоваловые коробки строятся из элементар­ных, двухваловых коробок. Элементарные коробки могут быть на 2,3, или 4 ступени. По способу включения передач они под­разделяются на коробки с передвижными блоками, зубчатыми или фрикционными муфтами (рис.1). В - общая минимальная длина коробки, l - необхо­димая длина перемещения блока (муфты),b –ширина колеса.

Последовательность проектирования кинематической схемы коробки скоростей :

3.1.1 Составьте структурную форму­лу

Z = Z_х1 × Z_х2 × Z_х3,

где Z_х1 – числа передач в первой, второй, третьей и т.д ступенях;

Х1, Х2, Х3 – характеристики группы, обусловленные вариантом включения передач при переходе с одной частоты вращения шпинделя на другую.

На графиках частот вращения и структурной сетке характеристика показывает на сколько интервалов (полей) должны расходиться соседние лучи скоростей в одной коробке. В нашем примере:

Z = 6 = 3₁ × 2₃

(Основная группа имеет 3 передачи, с характе­ристикой х₀=1.Первая переборная группа – имеет 2 передачи и характеристи­ку х₁=3)

 

 

Рис. 1. Элементарные коробки скоростей

 

3.1.2.Определите количество конструктивных вариантов компоновки коробки.

Конструктивные варианты компоновки коробки скоростей с Z = 6 могут быть выполнены с разным относительным расположением групп элементарных передач, входящих в состав коробки. (см. рис. 2).

Правило определения кинематических характеристик групп передач, входящих в состав коробки скоростей: «Характеристику основной группы предпочтительно принимать равной единице, характеристики последующих групп равны произведению числа предыдущих ступеней скоростей»

(Например, для Z = 12 = 3₁ × 2₃ × 2₆, т.е. для основной группы х₀=1, первой переборной х₁=3, второй переборной х₂ = 3 × 2 = 6).

 

 

 

Рис. 2. Варианты компоновки коробки скоростей с Z = 6

 

Количество возможных конструктивных вариантов (K kc) одной и той же струк­туры равно числу перестановок m групп и определяется по формуле:

m!

q!

К кс =,

где q - количество групп с одинаковым числом передач, m – количество элементарных коробок.

(Z = 6) m = 2, q = 1, число конструк­тивных вариантов K kc = 2

К кс = 2! = 2

1!

Следовательно,Z = 3 × 2 или Z = 2 × 3

Определите количество кинематических вариантов коробки

Кинематические варианты компоновки коробки скоростей указывают на порядок расположения характеристик групп передач.

Число кинематических вариантов (К кн) определяется по формуле:

К кн = m!

(Z = 6 ): К кн = 2! = 2,

Возможны варианты: х₀ = 1, х₁ = 3 или х₀ = 2, х₁ = 1.

(m!)2

Общее число всевозможных вариантов (конструктивных и кинема­тических) (К) для обычных множительных структур определяется по формуле:

q!

К =

Для шестиступенчатой коробки передач m =2, q= 1, следовательно

К = (2!)² = 4

1!,

Возможно получить четыре варианта компоновки коробки скоростей для Z = 6: 3₁ × 2₃ 2₃ × 3₁

3₂ × 2₁ 2₁ × 3₂

 

Выберите вариант структуры коробки и обоснуйте оптимальность выбора

Z = Z _х1 × Z_х2 × Z_х3 × …×.Z_{х т}

 

Требования, предъявляемые к выбору оптимального варианта коробки представлены в табл. 2.

 

Таблица 2

Требования к выбору оптимального варианта компоновки коробки.

 

Требование	Математическое выражение
Стремиться принимать число передач в группах равно 2 или 3.	Zгр = 2 или 3
Число передач уменьшается при приближении к шпинделю	Z х0 > Zх1 > Zх2..> Zх т
Предпочтительно за основную принимать первую группу, а харак- теристики переборных групп должны возрастать по мере приближения к шпинделю.	Х0 < Х1 < ….. < Х т

На шпинделе рекомендуется устанавливать минимальное число колес и располагать их по возможности ближе к передней опоре. Одиночные понижающие передачи предпочтительно конструировать ближе к шпинделю. Более высокие частоты вращения уменьшают крутящие моменты, поэтому они должны быть смещены к промежуточным валам.

3.1.5. Разработайте кинематическую схему коробки скоростей.

Для нашего примера, в соответствии с приведенными выше требованиями к компоновке коробки скоростей выбираем следующий

 

вариант структурной формулы:

 

Z = 6 = 3₁ × 2₃

При выборе данного варианта соблюдаются условия:

- Число передач в группе 3 и 2.

- Основная группа имеет большее число ступеней, чем первая переборная (3 > 2).

- Характеристики групп возрастают по мере приближения к шпинделю

(Х₀ = 1 – основная группа, Х₁ = 3 –первая переборная группа)

Кинематическая схема для выбранного варианта структурной формулы приведена на рис. 2a.