4.4. Модернизация стенда

Данный стенд произведен в Прибалтике и как ранее говорилось (см. п.4.1.) предназначен для испытания большой номенклатуры приборов электрооборудования автомобилей [11]. Все операции по диагностированию полностью соответствуют конструкционным особенностям электрооборудования отечественных автомобилей, кроме операций по диагностике стартеров автомобилей семейства МАЗ и КамАЗ. Приводное зубчатое колесо, которое поставляется в комплекте со стендом, имеет геометрические параметры, которые не соответствуют геометрическим параметрам приводных шестерен стартеров автомобилей марок МАЗ, КамАЗ.

Для проведения полноценного диагностирования электрооборудования машин данных марок необходимо производить операцию по проверке стартеров, что в данном случае не возможно по причине несовпадения геометрических параметров зубчатой передачи.

Используем для изготовления зубчатого колеса геометрические параметры вала, на который оно одевается, параметры зубчатого колеса с несовпадающим профилем зубьев и геометрические параметры зубьев шестерни стартера автомобилей марок МАЗ, КамАЗ [12].

Параметры посадочного вала под зубчатое колесо:

- диаметр вала в двух сечениях d₁=52мм, d₂=60мм;

- длинна вала (общая, в первом и во втором сечении) l=46мм, l₁=35мм, l₂=11мм;

- диаметр под отверстия для крепления зубчатого колеса d=76мм.

Параметры шестерни стартера: тип шестерни – прямозубая;

- тип зубьев – прямые;

- высота зуба h=6мм;

- ширина зуба по делительной окружности s=7мм;

- ширина зуба по окружности вершин s=3мм;

- ширина зуба по окружности впадин s=8мм;

- длина зуба в продольном разрезе В=25мм.

Стенд предполагает возможность использования при испытании стартеров широкого ряда передаточных отношений между шестерней стартера и зубчатым колесом стенда. При определении параметров будущего зубчатого колеса выберем число зубьев колеса и передаточное отношение передачи из табл.4.2.

Таблица 4.2

Передаточные числа, использующиеся стендом по проверке электрооборудования

Число зубьев зубчатого колеса z1	Число зубьев шестерни стартера z2
	8	9	10	11	13
50	6.25	5.55	5	4.5	3.8
46	5.75	5.2	4.6	4.2	3.5
42	5.2	4.6	4.2	3.8	3.2
38	4.75	4.2	3.8	3.5	3
35	4.4	3.8	3.5	3.2	2.7
30	3.75	3.3	3	2.7	2.3

Выбираем число зубьев зубчатого колеса равное 30 (z₁=30), так как число зубьев шестерни стартера рано 10 (z₂=10), то передаточное отношение передачи будет равняться 3 (i=3), это значение передаточного отношения регламентировано в технической документации стенда, а значит подходит для нашей зубчатой передачи [13].

Изучив и проанализировав геометрические параметры вала, на который одевается зубчатого колеса, параметры зубчатого колеса с несовпадающим профилем зубьев и геометрические параметры зубьев шестерни стартера автомобилей марок МАЗ, КамАЗ, введем окончательные параметры будущего зубчатого колеса в табл. 4.3.

Таблица 4.3

Данные использующиеся при расчете и изготовлении зубчатого колеса

Параметр	Обозначение параметра	Значение параметра
Тип колеса	-	прямозубое
Тип зубьев	-	прямые
Число зубьев	z	30
Высота зуба, мм	h	6
Диаметр колеса по делительной окружности, мм	d	104
Диаметр колеса по окружности вершин, мм	da	110
Ширина зуба по делительной окружности, мм	s	7
Ширина зуба по окружности вершин, мм	sa	3
Ширина зуба по окружности впадин, мм	sf	8
Длинна зуба в продольном разрезе, мм	В	22
Диаметр колеса по окружности впадин, мм	df	98

Расчет цилиндрической прямозубой передачи [11]

1. Выбор материалов и допускаемых напряжений для шестерни z₂ и колеса z₁.

Для получения необходимых габаритов передачи применяем сталь с высокими механическими качествами. Материал шестерни сталь50, σ_в= 610н/мм²; σ_Т= 320н/мм²; HB229, по рекомендациям[], предполагая что диаметр заготовки будет 120мм, выбираем материал для изготовления колеса сталь50, , σ_в= 590н/мм²; σ_Т= 300н/мм²; HB310. Термообработка колеса – нормализация [14].

Допускаемое контактное напряжение для зубьев колеса

н/мм (4.1)

Допускаемые напряжения изгиба для зубьев колеса

н/мм (4.2)

Предел выносливости

н/мм² (4.3)

Примем σ_-1 = 300н/мм²,

где к_σ – эффективный коэффициент концентрации напряжений (1,6 - для стальных колес подвергнутых улучшению);

[n] – коэффициент запаса прочности (1,5 – для стальных поковок, подвергнутых улучшению) [15].

2. Межосевое расстояние из условия контактной прочности поверхности зубьев

мм (4.4)

где расчетный момент на шестерне

н∙м (4.5)

К – коэффициент нагрузки, при несимметричном расположении зубчатых колес относительно опор равный 1,6;

М₂ – номинальный момент на шестерне (М₂=20нм);

Ψ_A – коэффициент ширины колес (0,3 – для прямозубых колес);

К_n – коэффициент, учитывающий повышение нагрузочной способности за счет увеличения суммарной длинны контактных линий (1 - для прямозубых колес) [15];

i – передаточное отношение (i=3).

Принимаем А = 75мм.

3. Число зубьев и модуль зацепления. Примем z₂ = 10, тогда

(4.6)

Модуль

мм (4.7)

по ГОСТу 9563-60 принимаем m = 3,75мм [12].

4. Фактическое межосевое расстояние будет

(4.8)

5. Уточнение коэффициента нагрузки

Диаметр колеса

(4.9)

Окружная скорость и выбор степени точности зацепления

м/сек (4.10)

где n₁ – обороты колеса ( n₁=n₂/i = 5000/3 =1666 об/мин)

n₂ – обороты шестерни стартера, n₂ = 5000 об/мин (см. п.3.2.3)

При данной скорости принимаем 7-ю степень точности [15].

Коэффициент нагрузки

(4.11)

где К_дин – динамический коэффициент ( К_дин=1,5);

К_кц – коэффициент концентрации нагрузки ( К_кц=1,05) [15].

.

6. Рабочие (расчетные) контактные напряжения

н/мм² (4.12)

где М_РШ=КМ₂=1,575∙20=31,5н/м.

(4.13)

Контактная прочность рассчитываемой пары достаточна, так как σ_к выше [σ_k] на 8%.

Полученные в расчетах окончательные параметры зубчатого колеса занесем в табл.4.4.

Таблица 4.4

Геометрические параметры зубчатого колеса

Параметр	Обозначение параметра	Значение параметра
Тип колеса	-	прямозубое
Тип зубьев	-	прямые
Число зубьев	z	30
Модуль зуба,мм	m	3.75
Высота зуба, мм	h	6
Диаметр колеса по делительной окружности, мм	d	106,5
Диаметр колеса по окружности вершин, мм	da	112,5
Диаметр колеса по окружности впадин, мм	df	100,5
Ширина зуба по делительной окружности, мм	s	7
Ширина зуба по окружности вершин, мм	sa	3
Ширина зуба по окружности впадин, мм	sf	8
Длинна зуба в продольном разрезе, мм	В	22
Степень точности зацепления	-	7