Sef Lucr. Dr. Ing. Radu Ionut -Alexandru Obancea Ovidiu -George [624905]
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
I
UNIVERSITATEA TRANSILVANIA DIN BRAȘOV
FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ
SPECIALIZAREA: AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.
PROIECT DE DIPLOMĂ
Coordonator Științific: Absolvent: [anonimizat]
2020
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
II
TEMĂ : CALCULUL Ș I CONSTRUC ȚIA
CUTIEI DE VITEZE
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
III Cuprins :
CAPITOLUL I NOTIUNI GENERALE ………………………….. ………………………….. ………. – 3 –
1.1 Cutia de viteze manuală – mod de funcționare și componente ……………………… – 3 –
1.2 Caracteristica de tracțiune a automobilului ………………………….. …………………… – 3 –
1.3 Construcția și funcționarea cutiei de viteze manuală ………………………….. ……… – 6 –
1.4 Procesul de sincronizare al turațiilor arborilor ………………………….. ……………… – 12 –
1.5 Concluzii ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………. – 18 –
CAPITOLUL II NOȚIUNI TEORETICE ………………………….. ………………………….. …… – 19 –
2.1 Notiuni teoretice privind Calculul si constructia cutiei de viteze ………………….. – 19 –
2.2 Alegerea tipului constructiv ………………………….. ………………………….. ………….. – 19 –
2.3 Organizarea generala a cutiei de viteze cu trei arbori ………………………….. …… – 28 –
2.4 Organizarea cinematică a mecanismului reductor ………………………….. ………. – 29 –
2.4.1 Arborii cutiei de viteze ………………………….. ………………………….. ……………. – 29 –
2.4.2 Lagărele cutiei de viteze ………………………….. ………………………….. ………… – 30 –
2.4.3 Roțile dințate ………………………….. ………………………….. ………………………… – 34 –
2.5 Mecanisme de cuplare a treptelor ………………………….. ………………………….. …. – 37 –
2.6 Sincronizator cu blocare ………………………….. ………………………….. ………………. – 37 –
2.7 Carterul cutiei de viteze ………………………….. ………………………….. ……………….. – 40 –
2.7.1 Concepte tehnologice ………………………….. ………………………….. ……………. – 41 –
2.7.2 Ventilația carterului ………………………….. ………………………….. ……………….. – 42 –
2.7.3 Etanșarea carterului cutiei de viteze ………………………….. …………………….. – 42 –
2.7.4 Construcția carterului cutiei de viteze ………………………….. …………………… – 43 –
2.8 Ungerea cutiei de viteze ………………………….. ………………………….. ………………. – 44 –
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
IV 2.9 Concluzii ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………. – 48 –
CAPITOLUL III CALCULUL CUTIEI DE VITEZE ………………………….. ………………….. – 49 –
3.1 Alegerea schemei cinematice a cutiei de viteze ………………………….. ………….. – 49 –
3.1 Predimensionarea cutiei de viteze ………………………….. ………………………….. .. – 54 –
3.1.1 Distanța dintre axele arborilor ………………………….. ………………………….. …. – 58 –
3.2 Calculul pentru treapta I cu ISO ………………………….. ………………………….. ……. – 61 –
3.3 Determinarea elementelor geometrice a tuturor roților dințate ……………………. – 77 –
3.4 Stabilirea forțelor din angrenaje pentru fiecare roată ………………………….. ……. – 87 –
3.5 Calculul reactiunilor din arbori pentru fiecare treaptă ………………………….. ……. – 88 –
3.6 Calculul de rezistență al arborilor la incovoiere si torsiune …………………………. – 90 –
3.7 Verificarea rigidității ar borilor ………………………….. ………………………….. ………… – 95 –
3.8 Calculul pentru alegerea rulmenților ………………………….. ………………………… – 100 –
3.9 Concluzii ………………………….. ………………………….. ………………………….. …….. – 108 –
CAPITOLUL V PROIECTARE ………………………….. ………………………….. …………….. – 109 –
4.1 Plansa 1 ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……… – 109 –
4.2 Plansa 2 ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……… – 110 –
4.3 Plansa 3 ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……… – 111 –
4.4 Concluzii ………………………….. ………………………….. ………………………….. …….. – 111 –
Bibliografie: ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………. – 112 –
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 1 – Rezumat ,
Lucrarea „ Calculul si construcția cutiei de viteze ” prezinta „prima linie” de
transmitere si interactiune a puterii, fortelor si momentelor ce se petrec intr -un
autovehicul. Cutia de viteze este elementul din transmisia autovehiculului care asigura
modificarea turatiei si a momentului la roata in functi e de rezistentele la înaintare.
In functie de zona de fabricatie sau destinatie a autoturismelor acestea au in
componenta cutie de viteza manuala sau aut omata. In Europa aproximativ 70% din
automobilele în circulație sunt echipate cu cutii de viteze manuale. La polul opus se află
regiunea NAFTA (America de Nord, Canada și Mexic) și Japonia în care automobilele cu
cutii automate reprezintă 84%, respectiv 70%, din totalul de automobile aflate în circulație.
Din punct de vedere al tracțiunii cu cât cutia de viteze are mai multe trepte cu atât
caracteristica de tracțiune este mai apropiată de cea ideală. Cutia de viteze asigura
posibilitatea mersului înapoi ș i funcționarea motorului la regim de mers încet, în gol,
atunci când automobilul stă pe loc.
Cutiile de viteze mecanice sunt cele mai răspândite la construcțiile actuale de
automobile. Modificarea raportului de transmitere se face prin intermediul unor angrenaje
de roți dințate (cutii de viteze în trepte), sau prin intermediul unor elemente de fricțiune
(cutii de viteze continue).
Pentru aceasta lucrare s-a realizat calculul si constructia cutiei de viteze cu doi
arbori ce echipeaza un autoturism Dacia Logan Pick -Up 1.5 dci 75 cp .
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 2 – Summary ,
The work "Calculation and construction of the gearbox" presents the "first line" of
transmission and interaction of power, forces and moments that occur in a vehicle. The
gearbox is the element in the vehicle's transmission that ensures the change of speed
and torque at the wheel depending on the resistance.
Depending on the area of manufacture or destination of the cars, they have a
manual or automatic gearbox. In Europe, about 70% of cars in circulation are e quipped
with manual gearboxes. At the opposite pole are the NAFTA region (North America,
Canada and Mexico) and Japan, where cars with automatic transmissions represent 84%
and 70%, respectively, of the total number of cars in circulation.
From the point o f view of traction, the more gears the gearbox has, the closer the
traction characteristic is to the ideal one. The gearbox ensures the possibility of reversing
and the engine running in slow idle mode when the car is stationary.
Mechanical gearboxes are t he most common in current car construction. The
transmission ratio is modified by means of gear gears (gearboxes in gears), or by means
of friction elements (continuous gearboxes).
For this work, the calculation and construction of the two -shaft gearbox th at equips
a Dacia Logan Pick -Up 1.5 dci 75 hp car was performed.
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 3 – CAPITOLUL I NOTIUNI GENERALE
Cutia de viteze este elementul din transmisia autovehiculului care asigura
modificarea turatiei si a momentului la roata in functi e de rezistentele la înain tare.
Deasemenea cutia de viteze are rolul de a asigura mersul inapoi al autovehiculului.
1.1 Cutia de viteze manuală – mod de funcționare și componente
Echiparea automobilelor cu cutii de viteze manuale sau automate depinde în
principal de țara în care se comercializează automobilul respectiv. De exemplu în Europa
aproximativ 70% din automobilele în circulație sunt echipate cu cutii de viteze manuale.
La polul opus se află regiunea NAFTA (America de Nord, Canada și Mexic) și Japonia în
care automobilele cu cutii automate reprezintă 84%, respectiv 70%, din totalul de
automobile aflate în circulație.
1.2 Caracteristica de tracțiune a automobilului
Utilizarea cutiilor de viteze pe un automobil este necesară datorită următoarelor
limitări al e motorului cu ardere internă:
turație minimă stabilă relativ mare (600 … 800 rot/min);
un singur sens de rotație al arborelui cotit;
puterea maximă este obținută la o anumită turație;
consumul de combustibil depinde de turația motorului.
Necesitatea de tracțiune a unui automobil se poate explica cu ajutorul puterii
disponibile la roțile motoare. Astfel, puterea la roată este dată de produsul forței de
tracțiune și a vitezei tangențiale a roții (care este egală cu viteza automobilului):
P [W] = Ft [N] v [m/s] [1.1]
Să presupunem că avem disponibilă la roată puterea maximă a motorului Pmax,
indiferent de valoarea vitezei de deplasare. În acest caz forța de tracțiune va depinde
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 4 – numai de viteza de deplasare a automobilului, deoarece p uterea motorului este constantă
la valoarea maximă:
Ft = Pmax / v [1.2]
Reprezentare grafică a relație dintre forța de tracțiune și viteza automobilului se
numește hiperbola ideală de tracțiune (HIT) și reprezintă caracteristica ideală de tracțiu ne
a unui automobil.
Figura 1.1 Caracteristica ideală de tracțiune a unui automobil
Este evident că caracteristica de tracțiune a unui motor termic este departe de a fi
apropiată de caracteristica ideală de tracțiune. Curba de culoare neagră reprezintă
caracteristica motorului termic fără să fie modificată de rapoartele unei cutii de viteze.
Este echivalentă cu raportul de priză directă a unei cutii de viteze la care raportul de
transmitere este aproximativ 1.00.
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 5 – Suprafață colorată în albastru deschis r eprezintă zone de funcționare din punct de
vedere ale tracțiunii dar care nu sunt acoperite de motorul termic. Rezultă ca automobilul
are nevoie de un convertor de cuplu și turație care să aducă caracteristica motorului
termic cât mai aproape de caracteris tica ideală de tracțiune.
Figura 1.2 Caracteristica de tracțiune pentru o cutie de viteze în patru trepte pentru
automobile
După cum se observă dacă utilizăm o cutie de viteze în patru trepte se obține o
caracteristică de tracțiune apropiată de cea ide ală. Din punct de vedere al tracțiunii cu
cât cutia de viteze are mai multe trepte cu atât caracteristica de tracțiune este mai
apropiată de cea ideală.
Dacă ținem cont de limitările motorului cu ardere internă precum și de necesarul
de tracțiune al unui a utomobil putem spune că o cutie de viteze are următoarele
roluri/funcții:
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 6 – adaptarea caracteristicii de cuplu a motorului în funcție de variația rezistențelor la
înaintare;
permite mersul înapoi al automobilului pentru același sens de rotație al arborelui
cotit;
permite decuplarea motorului de restul transmisie în cazul staționarii îndelungate
a automobilului.
1.3 Construcția și funcționarea cutiei de viteze manuală
În funcție de modul de poziționare ale motorului cu ardere internă structura unei
cutii de viteze manuală este diferită. De exemplu pentru automobilele cu motoare dispuse
longitudinal pe puntea față și tracțiune pe puntea spate cutia de viteze are trei arbori: unul
de intrare, unul intermediar și al treilea de ieșire.
Figura 1.3 Cutie de viteze NVG cu cinci trepte pentru automobile cu tracțiune
spate (motor dispus longitudinal) Sursa: General Motors
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 7 – În cazul automobilelor cu motor pe puntea din față și tracțiune față (soluția totul
față) cutiile de viteze au doi arbori: unul de intrare și unul de ieșire.
Figura 1.4 Cutie de viteze și diferențial General Motors cu șase trepte pentru
automobile cu tracțiune față (motor dispus transversal) . Sursa: General Motors
Cutiile de viteze conțin mai multe perechi de mecanisme cu roți dințate care a u
rolul de a transforma cuplul motor și turația în scopul adaptării motorului la cerințele de
tracțiune. Dacă o cutie de viteze este de tipul 5+1 înseamnă că conține 5 mecanisme de
roți dințate pentru mersul înainte și un mecanism pentru mersul înapoi.
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 8 –
Figura 1.5 Cutie de viteze manuală (5+1) pentru un automobil cu motor montat
transversal și tracțiune față . Sursa: Wikimedia Commons
Parti componente:
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
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 9 – 10. pinionul primar al treptei V
11. furca de cuplare a treptei V
12. arborele secundar
13. pinionul diferențialului
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. pinio nul secundar al treptei V
21. tijă de selecție
Pinioanele primare pentru toate treptele de viteză sunt fixe pe arbore, nu se pot
roti independent față de arborele primar. Pe de altă parte pinioanele de pe arborele
secundar sunt libere pe arbore, acestea se ro tesc chiar dacă arborele secundar nu se
rotește (caz în care vehiculul staționează). De reținut că toate mecanismele cu roți dințate
sunt angrenate tot timpul, cuplarea și decuplarea unei trepte de viteză se face prin
intermediul unor manșoanelor de cuplar e.
Fiecare treaptă de viteză este caracterizată de un raport de transmitere. Acest
raport reprezintă valoarea cu care este convertit cuplul motor și turația motorului într -o
anumită treaptă de viteză. Raportul de transmitere depinde de mărimea pinioanelor ce
compun treapta de viteză.
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 10 –
Figura 1.6 Schema cinematică a unei cutii de viteze 5+1 (automobil motor montat
transversal pe puntea față și tracțiune față)
Dacă se cunosc numărul de dinți sau diametrul fiecărui pinion se poate calcula
raportul de transm itere:
i = z2/z1 = d2/d1 [1.3]
unde:
z – numărul de dinți
d – diametrul
1 – pinionul conducător (motor)
2 – pinionul condus
Exemplu de angrenaj pentru cutie de viteze manuala
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 11 –
Figura 1.7 Exemplu de angrenaj pentru cutie de viteze manuala Sursa: Wikimedia
Commons
Raportul de transmitere al acestui angrenaj este de 2.8 deoarece pinionul condus
are 28 de dinți iar cel conducător 10 dinți.
Tabel 1.1 Exemple de rapoarte de viteză:
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 12 – Pe baza valorilor rapoartelor treptelor cutiei de vi teze putem extrage câteva
informații referitoare la automobil. De exemplu în primul exemplu (Motor 1) cutia de viteze
este cu doi arbori, tracțiune față, deoarece raportul de priză directă (treapta a patra) nu
are valoarea 1.00 ci este apropiată (1.03). În cazul exemplului cu Motor 2 cutia de viteze
este cu trei arbori, tracțiune spate, deoarece treaptă de priză directă are valoare 1.00. În
acest caz arborele de intrare din cutie este conectat la arborele de ieșire fără să mai
treacă printr -un mecanism cu p inioane.
În cazul unui automobil cu o singură punte motoare, față sau spate, cuplul și turația
motorului sunt transformate de două ori până să ajungă la roți. Prima conversie este
făcută de raportul treptei de viteză cuplate iar a doua de raportul diferenț ialului. De
exemplu dacă, în cazul cutiei de pe Motorul 3 (diesel 150 CP) cuplul motor este de 130
Nm, iar prima treaptă este cuplată, la fiecare roată motoare vom avea (13 0 x 3.8 x 3.56)/2
adică 879 Nm. În același timp dacă turația motorului este de 2000 rot/min iar automobilul
se deplasează în linie dreaptă fiecare roată va avea turația de (2000 / 3.8 / 3.56) adică
148 rot/min.
1.4 Procesul de sincronizare al turațiilor arborilor
Procesul de cuplare a unei trepte de viteză este făcut în două etape:
I. selecție : reprezintă etapa de selectare a manșonului de cuplare pentru treapta
de viteză dorită (mișcarea levierului de viteze în stânga sau dreapta);
II. angajare : reprezintă cuplarea efectivă a treptei de viteză dorită (mișcarea
levierului de viteze înainte sau înapoi).
Etapa de angajare a treptei de viteză este distinctă deoarece în acestă etapă se
face sincronizarea. În cazul în care schimbăm o treaptă de viteză (de exemplu 1 -2) la
trecerea în noua treaptă de viteză, a doua, turația arborelui de intrare tre buie sincronizată
cu turația arborelui de ieșire.
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 13 – Tabel 1.2 Exemplu: Schimbare de treaptă 1 -2
Din exemplul prezentat rezultă că la schimbare din treapta 1 în treapta 2 turația
arborelui de intrare trebuie redusă la 1649 rot/min de la 3000 rot/min. Astfel se face
sincronizarea turațiilor arborilor.
Sincronizarea este un proces care nu este perceput în mod evident de către
conducătorul auto. O schimbare de treaptă de viteză durează în medie 0.7 secunde,
perioadă ce cuprinde atât selecția cât și angaja rea.
Pentru a înțelege cum se face sincronizarea trebuiesc studiate componentele care
sunt implicate în procesul de schimbare a unei trepte de viteză. În figura de mai jos este
prezentată o pereche de pinioane primare împreună cu furca și manșonul de cupla re.
Pereche de pinioane primare cu elementele de acționare și sincronizare (poziție
necuplată):
1. arbore secundar
2. pinion secundar (treapta n)
3. coroană dințată de sincronizare și cuplare (treapta n)
4. inel sincronizator (treapta n)
5. manșon de cuplare
6. furcă de acț ionare
7. inel sincronizator (treapta n+1)
8. coroană dințată de sincronizare și cuplare (treapta n+1)
9. pinion secundar (treapta n+1)
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 14 –
Figura 1.8 Manșon de cuplare în poziția neutră . Sursa: Wikimedia Commons
În momentul în care se efectuează angajarea treptei de viteză (9) manșonul de
cuplare (5) acționat de furca (6) împinge inelul sincronizator (7) pe coroana dințată (8).
Contactul dintre inelul sincronizator și coroana dințată se efectuează pe o suprafață
conică interioară și are ca rezultat încetinirea turației arborelui primar care este solidar cu
pinionul (9). Când diferența de turații dintre arborele primar și inelul sincronizator tinde
spre zero, aceste piese se rotesc cu aceeași turație, manșonul de cu plare (5) se va
deplasa peste inelul sincronizator (7) și coroana dințată (8) rigidizându -le. Astfel se
realizează cuplare unei trepte prin sincronizare.
Pereche de pinioane primare cu elementele de acționare și sincronizare (poziție
cuplată):
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 15 – 1. arbore secun dar
2. pinion secundar (treapta n)
3. coroană dințată de sincronizare și cuplare (treapta n)
4. inel sincronizator (treapta n)
5. manșon de cuplare
6. furcă de acționare
7. inel sincronizator (treapta n+1)
8. coroană dințată de sincronizare și cuplare (treapta n+1)
9. pinion secundar (treapta n+1)
10. butucul manșonului de cuplare
11. element de blocare a manșonului pe poziția neutră
Figura 1.9 Manșon de cuplare în poziția cuplat . Sursa: Wikimedia Commons
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 16 – De reținut că la o schimbare în sus (din treapta n în n+1) arborele primar tr ebuie
frânat iar la o schimbare în jos (din treapta n+1 în n) arborele primar trebuie accelerat.
Astfel la o schimbare în jos, mai ales dacă schimbarea este de la n la n -2, pentru a avea
o sincronizare mai rapidă, se poate face o „dublă debreiere”. Acest p rocedeu constă în
accelerarea motorului, cu ambreiajul cuplat, înainte de a angaja treapta dorită, pentru
accelerarea arborelui primar. Etapele succesive ale unei schimbări de viteză cu „dublă
debreiere” sunt:
1. decuplarea motorului de transmisie prin apăsar ea pedalei de ambreiaj
2. scoaterea din treapta de viteză curentă (n)
3. cuplarea motorului prin eliberarea pedalei de ambreiaj
4. accelerarea motorului până la turația dorită
5. decuplarea motorului de transmisie prin apăsarea pedalei de ambreiaj
6. angajarea noii trepte de viteză (n -1 sau n -2)
Acest procedeu este mult mai eficient la schimbări de trepte de tipul 3 -1 sau 4 -2
pentru care arborele primar trebuie accelerat cu aproximativ 2000 rot/min. Este evident
că se poate efectua o schimbare de treaptă clasică, fă ră dublă debreiere, dar care v -a
dura mai mult datorită faptului că sincronizarea va fi mai lungă.
Majoritatea cutiilor de viteze manuale sunt prevăzute cu sincronizatoare cu un
singur inel. Există cutii de viteze care au sincronizatoare duble, cu două ine le de
sincronizare. Aceste sunt utilizate în special pentru treptele 1 și 2 la care sincronizarea
poate presupune decelerarea sau accelerarea arborelui primar la valori mai ridicate.
Una din constrângerile unei cutii de viteze manuale este necesitatea unei forțe de
acționare egale asupra sincronizatoarelor, indiferent de treapta de viteză. Pentru a realiza
cuplarea treptelor de viteză în același interval de timp avem nevoie de o forță mai mare
de acționare pentru treptele inferioare. Soluția la acest inconv enient este sincronizatorul
dublu, care la aceeași forță de acționare ,datorită suprafeței de frecare mărită, realizează
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 17 – sincronizarea la fel de rapid ca în cazul treptelor superioare (prevăzute cu sincronizatoare
simple).
Figura 1.10 Sincronizator dublu Borg Warner . Sursa: Borg Warner
Parti componente:
1. pinion secundar;
2. coroană dințată;
3. rulment cu ace;
4. inel sincronizator interior;
5. inel intermediar;
6. inel sincronizator exterior;
7. butuc manșon de cuplare;
8. manșon de cuplare;
9. element de blocare a manșonul ui pe poziția neutră
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 18 – Înțelegerea modului de funcționare al unei cutii manuale este deosebit de
importantă deoarece permite înțelegerea conceptelor mai avansate de cutii cum ar fi
cutiile de viteze automatizate sau cu dublu ambreiaj. De asemenea cunoștințele relativ la
construcția și funcționarea unei cutii de viteze conferă conducătorul ui auto posibilitatea
de exploata transmisia în condiții optime ce are ca efect extinderea duratei de viață.1
1.5 Concluzii
Cutia de viteze este elementul din transmisia autovehiculului care asigura
modificarea turatiei si a momentului la roata in functi e de rezistentele la înaintare.
Deasemenea cutia de viteze are rolul de a asigura mersul inapoi al autovehiculului.
Echiparea automobilelor cu cutii de viteze manuale sau automate depinde de zona
de provenienta . In Europa aproximativ 70% din automobilele î n circulație sunt echipate
cu cutii de viteze manuale. La polul opus se află regiunea NAFTA (America de Nord,
Canada și Mexic) și Japonia în care automobilele cu cutii automate reprezintă 84%,
respectiv 70%, din totalul de automobile aflate în circulație.
Din punct de vedere al tracțiunii cu cât cutia de viteze are mai multe trepte cu atât
caracteristica de tracțiune este mai apropiată de cea ideală.
1 http://www.e -automobile.ro/categorie -transmisii/16 -cutie -viteze -manuala -automobile.html
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 19 – CAPITOLUL II NOȚ IUNI TEORETICE
2.1 Notiuni teoretice privind Calculul si constructia cutiei de vitez e
Cutiile de viteze actuale s -au diferențiat atât ca principiu de funcționare cât și ca
mod de deservire. Din acest punct de vedere trebuie să se facă distincție între agregatul
de lucru ca transformator de cuplu și dispozitivul sau sistemul de acționare pri n care se
alege regimul optim de funcționare al cutiei de viteze.
Rezistențele la înaintarea autovehiculului variază mult în funcție de condițiile de
concrete de deplasare și corespunzător acestora trebuie să se schimbe și forța de
tracțiune la r oțile motoare. Marea majoritate a automobilelor actuale sunt echipate cu
motoare cu ardere internă, a căror particularitate constă în faptul că puterea maximă este
dezvoltată la turații foarte ridicate. Automobilul necesită puteri mari și la viteze mici, c are
însă nu pot fi asigurate de motor datorită valorii relativ ridicate a turației minime stabile de
funcționare a acestuia. În consecință, automobilul trebuie să fie înzestrat cu un dispozitiv
care să permită schimbarea turației și momentul roților motoar e în timpul mersului și să
asigure utilizarea integrală a puterii motorului la toate regimurile de funcționare. Acestui
scop îi servește cutia de viteze, care îndeplinește funcția unui variator de cuplu și turație
în transmisia autovehiculului, asigurând totodată posibilitatea mersului înapoi și
funcționarea motorului la regim de mers încet, în gol, atunci când automobilul stă pe loc.
2.2 Alegerea tipului constructiv
Cutia de viteze realizează, prin valori diferite ale rapoartelor de transmitere numite
trepte de viteză, acordarea posibilităților energetice ale motorului la cerințele energetice
ale automobilului în mișcare cu asigurarea unor performanțe dinamice, de consum de
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 20 – combustibil și de poluare cât mai bune. Cutiei de viteze, a cărei necesitate este
determinată de incapacitatea de incapacitatea motorului de a satisface diversitatea
condițiilor de autopropulsare, îndeplinește următoarele funcțiuni:
a) schimbare a raportului de transmitere:
b) este funcția principală a unei cutii de viteze; se realizează astfel modificarea
forței de tracțiune și a vitezei de deplasare în funcție de variația rezistențelor la
înaintare și/sau de regimul de circulație al automobilului; în plus oferă
posibilitatea autopropulsării automobilului cu viteze reduse, ce nu pot fi asigurate
în mod direct de motorul cu ardere internă care are turația minimă stabilă relativ
mare;
c) inversor al sensului de mers al automobilului:
d) cum sensul de rotație al motorului este prin concepție unic, cutia de viteze
conține elemente a căror dispunere permite, când este necesară inversarea
sensului de rotație a arborelui de ieșire;
e) decuplează motorul termic de roțile motoare (punct mort):
f) deoarece prin concepție, ambreiajul nu poate fi decuplat decât temporar, pentru
situațiile în care este necesară funcționarea motorului cu automobilul imobilizat,
lanțul cinematic este întrerupt prin aducerea elementelor mobile de cuplare într -o
poziție neutră.
În scopul asigurări i unei bune adaptabilități a automobilului condițiilor concrete în
care are loc deplasarea, cutia de viteze trebuie să răspundă la o serie de cerințe, prin
care:
1) să aibă posibilitatea realizării unui număr cât mai mare de rapoarte de
transmitere, iar mărim ea lor să fie determinată în așa fel încât să asigure o
utilizare rațională a puterii în condițiile unor performanțe economice, dinamice și
de poluare optime pentru caracteristica motorului cu care se conlucrează;
2) construcția să fie simplă, robustă, ușoară , iar manevrarea să fie simplă, precisă
și comodă;
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 21 – 3) în exploatare să prezinte siguranță și întreținere ușoară iar manevrarea să fie
simplă, precisă și comodă;
4) să prezinte o gamă largă de utilizare.
După modul de modificare a raportului de transmitere, cutii le de viteze pot fi cu
variația în trepte, cu variația continuă (progresivă), sau combinate.
După principiul de funcționare, cutiile de viteze pot fi mecanice, hidraulice sau
electrice.
Cutiile de viteze mecanice sunt cele mai răspândite la construcțiile actuale de
automobile. Modificarea raportului de transmitere se face prin intermediul unor angrenaje
de roți dințate (cutii de viteze în trepte), sau prin intermediul unor elemente de fricțiune
(cutii de viteze continue).
După modul de acționare deosebim c utii de viteze cu acționare manuală,
(neautomate), cutii de viteze semiautomate și cutii de viteze automate.
Structural, cutiile de viteză în trepte sunt formate din lanțuri cinematice paralele
(utilizând și elemente comune), egale ca număr cu treptele de viteză și constituite din
reductoare cu roți dințate și axe fixe sau mobile (planetare). Aceste reductoare formează
mecanismul reductor al cutiilor de viteză.
Funcționarea independentă a lanțurilor cinematice se asigură prin montarea în
fiecare lanț cinema tic a roții cu cea mai mică turație independentă de rotația arborelui de
susținere (liberă). Funcționarea cutiei de viteze într -o anumită treaptă se obține prin
solidarizarea la rotație a roții libere cu arborele de susținere. Pentru solidarizare se
utilizează mecanisme de cuplare a treptelor.
Comanda cuplării, selectarea treptei și menținerea treptei cuplate se face prin
mecanismul de acționare.
Organizarea mecanismului reductor este realizată în concordanță cu:
a) soluția de organizare a echipament ului de tracțiune;
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 22 – b) poziția motorului în raport cu axa longitudinală a automobilului;
c) dispunerea cutiei de viteze față de motor;
d) mărimea fluxului de putere transferat și cu numărul necesar de trepte de viteză.
La mecanismul reductor al cutiilor de viteze mecanice în trepte, raportul de
transmitere se poate realiza prin participarea:
1) unui singur angrenaj de roți dințate cu axe fixe, cum este cazul cutiilo r de viteze
cu doi arbori (figura 2.1,a);
2) a două angrenaje de roți dințate cu axe fixe, ca în caz ul cutiilor de viteză cu trei
arbori (figura 2 .1,b);
3) a trei angrenaje de roți dințate, dintre care două cu axe fixe (organizate similar
cutiei de viteze cu trei arbori) și unul cu axe mobile (reductor planetar) ca în
situația cutiilor de viteze cu multipli cator planetar (figura 2.1 ,c).
Figura 2.1 Tipuri de angrenaje
Pentru realizarea treptei de mers înapoi (figura 2 .2), față de treapta de mers
înainte, unul din lanțurile cinematice ale mecanismului reductor se realizează cu trei roț i
dințate. Roata intermediară z i, montată pe un ax suplimentar ce angrenează simultan cu
roata condusă z’ 1 și cea conducătoare z’ 2 nu intervine asupra raportului de transmitere,
dar impune pentru acestea un sens identic de rotație.
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 23 –
Figura 2.2 Realizarea treptelor de vite za
Luând ca elemente de bază arborii față de care sunt dispuse angrenajele
mecanismului reductor, cele mai frecvente soluții de organizare cinematică, funcție de
numărul acestora, sunt:
– mecanismul reductor cu doi arbori: primar și secundar;
– mecanismul reductor cu trei arbori, dispus longitudinal: primar, intermediar și
secundar.
Necesitatea îmbunătățirii performanțelor dinamice, economice și de poluare i -a
determinat pe constructorii de automobile să optimizeze acordarea caract eristicii
motorului la cerințele tracțiunii. Una din căile prin care este posibil acest fapt este
suplimentarea numărului de trepte de viteză. Realizările practice aplicate în producția de
serie pornind de la soluțiile clasice enumerate mai sus au sporit c omplexitatea
ansamblului dar au păstrat în mare compactitatea.
Cele mai reprezentative soluții de acest gen sunt:
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 24 – I. mecanismul reductor cu trei arbori, dispus transversal: arbore primar și doi arbori
secundari;
II. mecanismul reductor cu patru arbori: arbore pri mar, doi intermediari și unul
secundar;
III. mecanismul reductor cu arbori multipli ce însumează pe lângă: arborele primar,
intermediar și secundar (organizați similar cu CV longitudinale cu trei arbori) și
arborii multiplicatorului de viteze.
Cutiile de viteze cu doi arbori se întâlnesc frecvent la autoturismele și
autoutilitarele ușoare derivate din acestea cu motoare dispuse transversal sau
longitudinal. Cutiile de viteze cu doi arbori dispun frecvent de 5 sau 6 trepte de viteză.
Organizare arborilor cutiei d e viteze cuprind:
– arborele primar sau arborele de intrare ce primește mișcarea de la arborele cotit
al motorului prin intermediul ambreiajului și include sau susține pinioanele conducătoare
ale angrenajelor;
– arborele secundar sau arborele de ieșire ce susține sau include roțile conduse
ale angrenajelor și transmite mișcarea direct sau indirect către puntea motoare.
Caracteristicile cutiei de viteze cu doi arbori sunt: intrarea și ieșirea se face la o
anumită distanță (distanța între axele angrenajelor ) de aceeași parte, în cazul soluțiilor
de organizare a transmisiei de tip totul față, când în același carter cu cutia de viteze se
găsesc înglobate transmisia principală și diferențialul, sau în părți opuse în cazul soluției
clasice – motor față, punte mo toare spate – soluție specifică autoutilitarelor ușoare,
derivate din autoturisme;
Schema cinematică și de funcționare a unei cutii de viteze cu cinci trepte de viteză
pentru mersul înainte și cu una pentru în apoi este prezentată în figura 2 .3. În
reprez entarea cinematică s -au ut ilizat simbolurile din tabelul 2 .1.
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 25 – Pe arborele primar ap se găsesc între lagărele roților fixe 1, 2, 3, 4 și în consolă
roata liberă 5; roțile 1, 2, 3, 4 și 5 se află permanent în angrenare cu roțile 1’, 2’, 3’, 4’,
montate libe re și 5’ montată fix pe arborele secundar as.
În vecinătatea roților libere se găsesc mecanismele de cuplare cu sincronizare s 1,
s2, și s 3, ce servesc la solidarizarea acestora cu arborii pentru obținerea treptelor de mers
înainte.
Funcționarea cutiei de viteze pentru mers înainte într -o treaptă oarecare are loc
astfel: de la ambreiaj fluxul de putere se transmite arborelui primar ap, roții dințate
conducătoare r, roții dințate conduse r’ și arborelui secundar as.
Legătura între roata liberă și arborele pe care acesta se sprijină se face prin
dantura de cuplare a sincronizatorului s la deplasarea manșonului acestuia din poziția
neutră.
Roțile dințate 6, fixă pe arborele primar, și 6’, solidară cu manșonul de decuplare
al sincronizatorului s 2 servesc la o bținerea treptei de mers înapoi.
a)-organizarea cinematică;
b)-lanțurile cinematice de funcționare în treptele 1…4;
c)-lanțul cinematic de funcționare în treapta de mers înapoi;
d)-lanțul cinematic al treptei a 5 -a.
Cuplarea treptei de mers înapoi, posibilă numai în poziția neutră a
sincronizatoarelor 1, s2, și s 3 se face prin deplasarea roții baladoare intermediare rb, în
poziția în care angrenează simultan cu celelalte roți 6 și 6’. Aflarea în angrenare a celor
trei roți determină inversarea sensului de mișcare la arborele secundar față de cazul
cuplării treptelor de mers înainte
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 26 –
Figura 2.3 Organizarea cinematică și schema de funcționare pentru cutia de viteze cu
doi arbori.
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 27 –
Tabel 2.1 Simboluri utilizate în schemele cinematice ale cutiilor de viteze
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 28 – 2.3 Organizarea generala a cutiei de viteze cu trei arbori
Cutiile de viteze clasice cu trei arbori se utilizeaza la autovehiculele organizate
dupa solutia ”clasica” .
Arborii cutiei de viteze sunt :
Arborele prima r sau arborele de intrare primeste miscarea de la arborele cotit al
motorului prin intermediul ambreiajului ; arborele primar poarta pinionul
angrenajului permanent;
Arborele intermediar contine urmatoarele rotii fixe :
– roata condusa a angrenajului perma nent , ce primeste miscarea de la arborele
primar ;
– rotile conducatoare ale angrenajelor treptelor cu exceptia treptei de priza
directa
Arborele secundar sau arborele de iesire ,care sustine rotiile conduse ale
angrenajelor treptelor si transmit e miscare a catre puntea motoare .
Caracteristicile unei astfel de cutii de viteze sunt :
– intrarea si iesirea sunt coaxiale si pot fi: de aceeasi parte , in cazul solutiei de
organizare a transmisiei de tip totul fata , cand in acelasi carter se gasesc
inglobate atat transmisia principala cat si diferentialul ;
– opuse.
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 29 – 2.4 Organizarea cinematică a mecanismului reductor
2.4.1 Arborii cutiei de viteze
Arborii cutiilor de viteze se montează pe carter ținând seama de organizarea
ansamblului și de particularitățile de funcționare ale fiecăruia dintre arbori. Ei sunt
considerați arbori lungi. Lungimea lor este determinată de soluția constructivă aleasă, de
numărul de trepte de viteză, de dimensiunile elementelor de cuplare și de felul etanșărilor.
De aceea, la proiectare trebuie realizată posibilitatea dilatărilor termice, pentru a nu se
influența mărimea jocurilor din lagăre.
Luând în considerare deform ațiile termice precum și necesitatea preluării
eforturilor axiale, rezultate din utilizarea angrenajelor cu roți dințate cu dantură înclinată
și din mecanismele de cuplare, rezultă ca regula generală faptul că lagărele pe care se
sprijină arborii se montea ză unul fix în direcție axial, pentru preluarea forțelor axiale, iar
celălalt liber în direcție axială, pentru preluarea deformațiilor termice.
Asamblarea componentelor ce urmează a fi solidarizate cu arborii (roți dințate,
butuci ai sincronizatoarelor et c.) se realizează prin caneluri. Cel mai utilizat tip de caneluri
este cel cu profil evolventic. Centrarea elementelor asamblate pe arbori se face pe
canelurilor sau pe diametrul exterior. Centrarea pe flancuri este utilizată pentru
componentele fără mișca re relativă față de arbore (roți fixe); centrarea pe diametrul
exterior se utilizează în cazul roților montate liber.
Arborele primar primește mișcarea de la arborele cotit al motorului prin intermediul
ambreiajului, în cazul cutiilor de viteze transversa le, sau prin intermediul ambreiajului și
arborele primar are o construcție similară arborelui intermediar al cutiilor de viteză cu trei
arbori.
În cazul cutiilor de viteze pentru autoturisme de talie mică și medie, roțile dințate
sunt fixate pe arbore. Da că diametrele roților și arborelui sunt compatibile cu tehnologia
de forjare, ele fac corp comun; dacă diametrele sunt foarte diferite, roțile dințate sunt
fixate prin fretare sau prin sudură prin fricțiune.
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 30 – În cazul cutiilor de viteze încărcate de moment e de torsiune mari numai roțile
treptelor inferioare (I, II) și mers înapoi – caracterizate de diametre mici – fac corp comun
cu arborele, celelalte fiind montate liber.
De regulă lagărul anterior preia numai sarcinile radiale, iar lagărul posterior și
sarcinile axiale. În funcția de mărimea sarcinii axiale, lagărul posterior poate fi realizat cu
rulmentul radial -axial cu bile (în cazul cutiilor de viteze transversale), sau cu rulment
special dublu, cu bile sau role conice, ce poate prelua eforturile în amb ele sensuri.
În partea din față antrenarea arborelui primar de către discul condus de ambreiaj
sau de către arborele ambreiaj se face prin caneluri evolventice.
Arborele secundar al cutiilor de viteze destinate autoturismelor organizate după
soluția totu l față transversal sau longitudinal face corp comun cu pinionul cilindric sau
conic al angrenajului transmisiei principale.
Pe arborele secundar sunt montate liber roțile dințate conduse ale angrenajelor și
fix radial și axial elementele imobile ale sincr onizatoarelor.
Arborele secundar se sprijină pe carter pe două lagăre, al căror tip constructiv
depinde de tipul transmisiei principale (cilindric conic) și de momentul de încărcare.
Lagărul anterior, situat în imediata vecinătate a pinionului transmisie i principale,
este un lagăr radial
Lagărul posterior este un lagăr ce poate prelua în ambele sensuri și sarcinile axiale
dezvoltate în angrenajele treptelor și angrenajul transmisei principale.
2.4.2 Lagărele cutiei de viteze
Sunt componente pri n intermediul cărora arborii mecanismului reductor se sprijină
pe carter pentru a le permite: fixarea și ghidarea, rotația și preluarea eforturilor în timpul
funcționării.
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 31 – Principalele cerințe funcționale sunt: funcționarea silențioasă, capacitate portant ă
mare la un gabarit minim, durabilitate, reglaje minime în exploatare și să permită variațiile
de lungime ale arborilor.
În construcția cutiilor de viteze sunt utilizate lagăre cu alunecare (lagăre fluide) și
lagăre cu rostogolire (rulmenți).
Alegerea tipului de lagăr se face în funcție de:
– organizarea transmisiei – carter comun al cutiei de viteze și al punții motoare;
– poziția motorului (transversal sau longitudinal), ce implică utilizarea unui angrenaj
cilindric sau conic pentru transmisi a principală;
– poziția cutiei de viteze – în prelungirea motorului sau în partea inferioară a acestuia;
– tipul și mărimea încărcărilor – radiale, radial -axiale.
Lagărele cu alunecare (fluide) pentru sprijinirea arborilor mecanismului reducto r
pe carter sunt utilizate în construcția cutiilor de viteză, deoarece necesită o ungere din
abundență (sub presiune), realizabilă, obligatoriu prin utilizarea unei pompe de ulei.
Avantajele acestui tip de lagăr sunt: suportă sarcini radiale foarte mari l a un gabarit
minim (0,001 față de 0,0015 în cazul rulmenților cu bile, sau 0,003…0,005 pentru rulmenți
cu role).
Utilizate cu preponderență ca lagăre la arborele cotit al motorului au fost adoptate
și în construcția cutiilor de viteze amplasate transversa l, în partea inferioară ale acestora.
Ungerea comună a motorului și cutiei de viteze se realizează de către pompa de ulei.
Lagărele cu rostogolire (rulmenți) sunt cele mai răspândite în construcția cutiilor
de viteze, deoarece se adaptează perfect ungerii prin barbotare.
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 32 – Tabelul 2 .2 Tipuri de rulmen ți utiliza ți în cutiile de vitez ă
În corelație cu prezentările de mai înainte ș i cu recomandările din tabelul 2.2 în
figura 2.4 se prezintă o sinteză a lagărelor cu rostogolire utilizate în cutiile de viteze.
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 33 –
Figura 2.3 Lagăre cu rostogolire utilizate în cutiile de viteze
Rulmenții au în componență elemente de rostogolire – bile, role, ace – montate
între inelul interior și inelul exterior. Inelele sunt solidarizate cu elemente fixe, respectiv
mobile, ale lagărului.
În cazul în care gabaritul disponibil este minim, unul dintre inele rulmenților cu role
cilindrice sau cu ace poate să lipsească, astfel încât corpurile de rosto golire sunt în
contact direct cu un element exterior (ex. roată liberă), sau interior (ex. arbore
secundar).În acest caz aceste căi de rulare neconvenționale îndeplinesc cerințele severe
de calitate și duritate necesare bunei funcționări.
Montarea rulmenț ilor este dependentă de tipul lor. La rulmenții cu bile sau cu role
cilindrice nu se montează niciodată cu strângere ambele inele, deoarece există riscul
deteriorării lagărului prin diminuarea jocului de funcționare. Pentru arbore (cazul general
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 34 – al rulmenț ilor cutiei de viteze) inelul interior se montează cu “strângere”, iar inelul exterior
cu “cu alunecare”.
Rulmenții cu role conice, în general, se montează pe arbore în pereche și în
opoziție, în ”X”.
Forțele axiale pot fi preluate și printr -un rulment c ompus – rulment biconic.
Concepția acestui tip de rulment simplifică construcția ansamblului. Jocul de funcționare,
determinat constructiv, este marcat pe rulment, fără a se putea intervenii asupra mărimii
lui.
2.4.3 Roțile dințate
Roțile dințate utilizate la cutiile de viteze au dantură înclinată, cu profil în evolventă.
Roțile dințate cu dinți drepți sunt simple și ieftine dar funcționează zgomotos și se uzează
rapid. Utilizarea lor este limitată de realizarea treptei de mer s înapoi, când se folosesc
angrenaje decuplabile cu roți baladoare.
Dantura înclinată se folosește întotdeauna când roțile dințate sunt în angrenare
permanentă. Față de cele cu dinți drepți sunt mai rezistente, permit micșorarea distanței
între axe, funcționează uniform și cu zgomot redus. Ca dezavantaje utilizarea danturii
înclinate determină apariția forțelor axiale cu necesitatea preluării lor, iar în utilizarea
angrenajelor permanente determină apariția reducerea randamentului, prin frecările
suplimentare dintre roți și arbore, și lungimea cutiei, prin introducerea elementelor de
cuplare. Unghiul de înclinare a re valori cuprinse între 20…30° , crescătoare de la prima
spre ultima treaptă de viteză.
Profilul utilizat pentru dantură este profilul în e volventă, deoarece asigură sporirea
capacității portante a danturii, permite corectarea danturii și realizează funcționarea fără
zgomot.
Toate angrenajele cutiei de viteze sunt corectate pe înălțime prin deplasarea
profilului sculei în raport cu cercul de divizare al roții. În acest caz, înălțimea totală a
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 35 – dintelui rămâne neschimbată, schimbându -se numai raportul între înălțimea capului și a
piciorului dintelui. În cazul angrenajului, deplasarea pozitivă a sculei se aplică roții dințate
de diametru mai mic . În raport cu deplasarea normală, la care linia mediană a înălțimii
profilului sculei este tangentă la cercul de divizare al roții, la dantura corectată scula este
depărtată cu distanța m de cercul de divizare, spre exterior. Coeficientul m, care
exprim ă raportul dintre deplasarea radială a liniei mediane a sculei și modulul danturii, se
numește coeficient de deplasare specifică. Prin deplasare specifică pozitivă, la aceeași
înălțime totală a dintelui, ca în cazul danturii normale, crește înălțimea capul ui dintelui; în
schimb înălțimea piciorului dintelui se reduce. În consecință, razele cercurilor interior și
exterior s -au mărit; dintele este flancat de alte porțiuni de evolventă, mai depărtate de
cercul de bază, cu raze de curburi mai mari, respectiv cu formă mai plată. În felul acesta
dintele a devenit mai robust la bază și mai îngust la periferie, iar grosimea dintelui
măsurată pe cercul de divizare a devenit mai mare decât jumătatea pasului. Rezultă că
la corijarea prin deplasarea pozitivă a sculei se obține un dinte mai rezistent.
La roata dințată cu diametrul mai mare se aplică deplasarea negativă a sculei, la
care linia ei mediană se apropie de centrul roții rămânând distanțată cu m față de cercul
de divizare. În acest caz rezultă un dinte mai gr os la periferie, însă piciorul slăbit.
La roțile dințate ale treptelor superioare, unde rapoartele de transmitere sunt reduse și
roțile au dimensiuni apropiate, se folosește uneori corectarea danturii prin modificarea
unghiului de angrenare de la 20° la 1 7°30’ sau la 14° .
Prin reducerea unghiului de angrenare , gradul de acoperire crește iar presiunea
normală pe dinte scade.
În construcția cutiei de viteze, roțile dințate pot fi montate dependente de rotația
arborelui, sau independente (libere) de aceasta. S -a arătat că roțile dependente pot fi
executate împreună cu arborele, sau se montează pe arbori prin îmbinări demontabile
sau nedemontabile.
Roțile dințate libere, care prin rigidizare cu arborele secundar formează diferitele
trepte de viteză, s e montează fie rezemate direct pe arbore, fie rezemate prin lagăre de
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 36 – alunecare, sau lagăre de rostogolire (fig ura 2.4). În figura 2.4.a se prezintă soluția de
montare a roții libere direct pe canelurile arborelui intermediar. Pentru diminuarea
frecărilor, zona de rezemare a roții pe arbore este unsă forțat de uleiul centrifugal din
canalele din arbore la rotirea ar borelui. La soluția din figura 2.4.b , roata liberă se
montează pe arborele intermediar prin lagăr de alunecare. Între roata dințată și arbore se
introduce o bucșă de bronz, care înlătură fiecare din tre piesele de oțel. În figura 2.4.c
roata liberă se montează pe arbore prin intermediul unui rulment cu ace într -o soluție
constructivă asemănătoare cazului precedent. Ungerea lagărului este făcută pri ntr-un
sistem de canale practicat în roți.
Figura 2.4 Soluții de montare a ro ților libere: a-pe canelurile arborelui; b -pe lag ăr de
alunecare; c-pe lag ăr de rostogolire
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 37 – Deoarece roțile libere participă la realizarea treptelor de viteză prin solidariza rea
lor cu arborele de susținere prin intermediul mecanismelor de cuplare, roțile libere sunt
prevăzute cu danturi de cuplare. În vederea unei cuplări ușoare, danturile de cuplare se
execută cu module mici, astfel cala diametre de divizare reduse să se dis pună de un
număr cât mai mare de dinți.
Roțile dințate din cutiile de viteze se execută din oțel aliat, respectiv oțel aliat
superior, la care se aplică diferite tratamente termice sau termochimice. Miezul dintelui
trebuie să fie tenace, pentru a suporta sarcinile mari de șoc, și suficient de rezistent la
încovoiere, iar suprafețele de contact să fie dure, spre a rezista la uzură.
2.5 Mecanisme de cuplare a treptelor
La angrenajele de roți dințate aflate permanent în angrenare, solidarizarea roții
libere pentru realizarea treptei de viteză se face prin mecanisme de cuplare. Necesitatea
mecanismelor de cuplare este impusă de caracteristicile de funcționare ale cutiei de
viteze la schimbarea treptelor de viteză, când între elementele anterior cuplate și cele
care urmează a se cupla apar viteze unghiulare de rotație diferite. În aceste condiții,
pentru evitarea solicitărilor dinamice de impact la cuplarea treptelor, prin e galizarea
vitezelor unghiulare este posibilă numai prin manevre de conducere efectuate de
conducător.
2.6 Sincronizator cu blocare
În figura 2.5 se prezintă construcția unui sincronizator cu blocare BORG -WARNER .
Sincronizatorul este dispus pe arb orele secundar 9, între roțile dințate libere1 și 8. Roțile
dințate sunt prevăzute cu suprafețe de lucru tronconice și cu danturi de cuplare.Manșonul
5 al sincronizatorului, centrat pe canelurile arborelui secundar, este fix în direcție axială.
Pe circumfe rința manșonului sunt practicate, la distanțe egale, trei goluri axiale, în care
pătrund penele de 4 ale fixatorului.
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 38 – Manșonul 5 este prevăzut cu dantură exterioară, cu care cuplează dantura
interioară a mufei 3, care, prin deplasare axială, poate angrena cu danturile de cuplare
ale roților 1 sau 8. Penele de fixare 4 sunt prevăzute în mijloc cu niște proeminențe care
se plasează într -un canal strunjit la mijlocul mufei de cuplare 3. Cele trei piese ale
fixatorului sunt susținute în mufa de cuplare de arcur ile de expansiune 6.
Figura 2.5 Construcția sincronizatorului cu blocare Borg -Warner
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 39 –
Figura 2. 6 Fazele de funcționare ale sincronizatorului Borg -Warner
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 40 – Inelele de sincronizare 2 și 7 sunt piese din bronz. Ele sunt prevăzute cu o dantură
exterioară (dantură de blocare) identică cu danturile de cuplare și cu trei canale frontale,
în care pătrund piesele 4 ale fixatorului, împiedicând rotirea inelului față de manșonul 5.
Folosind notați i din figura 2.5 în figura 2.6 sunt prezentate fazele de funcționare
ale sincronizatorului.
Dacă mufa de cuplare 3 este deplasată axial, prin fixatorul 4 și arcurile 6 este
antrenat și inelul de sincronizare 7 (din partea deplasării), care vine în contact cu
suprafața tronc onică a roți i libere 8 (figura 2.6.a ). Deoarece lățimea frezărilor din inele de
sincronizare este mai mare decât a pieselor 4 ale fixatorului și anume cu jumătate din
grosimea unui dinte de cuplare, sub acțiunea momentului de frecare are loc o deplasare
tangențială a inelului de sincronizare față de manșonul 5.
Această deplasare face ca dantura de blocare a inelului de sincronizare să se
interpună în fața danturii mufei împiedic ând înaintarea ei (figura 2.6.b ). În momentul
egalizării vitezelor unghiulare, datorită for țelor tangențiale ce apar între dantura de
blocare și dantura mufei, inelul se rotește și permite deplasarea axială a mufei până
angrenează cu dantura de cupla re a roții libere (figura 2.6.c ).
2.7 Carterul cutiei de viteze
Carterul mecanismului reductor r eunește elementele ansamblului cutiei de viteze
și le menține în poziția de funcționare; protejează organele interne de mediul exterior și
conservă uleiul necesar ungerii și răcirii elementelor aflate în mișcare relativă; permite
fixarea ansamblului transm isiei pe carterul motorului în cazul grupului motopropulsor
compact; în cazul transmisiilor organizate după soluția totul față, înglobează
mecanismele centrale ale punții motoare: transmisia principală și diferențialul.
Carterul cutiei de viteze trebuie s ă îndeplinească următoarele cerințe: să fie rigid
și ușor, etanș, dar bine ventilat pentru a evita suprapresiunea internă la creșterea
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 41 – temperaturii în funcționare, puțin mai zgomotos prin evitarea amplificării vibrațiilor
provenite de la angrenaje și de mo tor, să evacueze rapid căldura în timpul funcționării.
2.7.1 Concepte tehnologice
Concepția carterului cutiei de viteze se face ținând seama de: satisfacerea rolului
funcțional; tipul de organizare a echipamentului motopropulsor și poziția cutiei
(longitu dinală, transversală); seria de fabricație; posibilitățile tehnologice; derivatele
opționale ale cutiei de bază (4×2 față, spate sau integrală).
Deși carterul poate satisface diferite cerințe de fabricare, el poate fi
necorespunzător din punct de vedere a l zgomotului în funcționare. Aceasta se datorează
în general vibrațiilor emise de angrenaje, vibrații care pot fi amplificate prin efectul de
“membrană” al unora dintre părțile laterale ale carterului.
Diminuarea zgomotului se face printr -o nervurare cores punzătoare a pereților
ansamblului.
În stare de proiect, carterul cutiei de viteze nu satisface decât rolurile principale
enumerate. Tehnologia adoptată de constructor poate sa -i confere în plus un raport de
calitate/preț optim.
Complexitatea, forma și asp ectul pieselor variază în funcție de: materialele utilizate
(aluminiu sau fontă) procedeul de turnare a semifabricatelor.
Alegerea materialului depinde atât de aspecte funcționale – încărcare, zgomot, cât
și de aspecte tehnologice – producția zilnică, proc edeul de turnare și tehnologia de
uzinare disponibilă etc. De regulă, în construcția unui carter al cutiei de viteze, datorită
dificultăților de obținere a calităților suprafețelor la uzinare cu aceeași viteză de așchiere
și modificării diferențiate a form ei și dimensiunilor la creșterea temperaturii, se utilizează
un singur tip de material.
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 42 – Carterele cutiilor de viteze ale autoturismelor și autoutilitarelor ușoare se toarnă
din aliaje de aluminiu. Compoziția chimică depinde de procedeul de turnare. Astfe l se
utilizează aliajul:
– AS10U4 la turnarea sub presiune a pieselor de serie mare;
– AS9U4 la turnarea statică în cochilă metalică a pieselor de serie medie;
– AS5U3 la turnarea în formă de nisip a pieselor prototip și serie foarte mică.
2.7.2 Ventilația carterului
Frecările dintre elementele aflate în mișcare relativă sporesc temperatura internă,
ceea ce determină dilatarea aerului și creșterea presiunii; la valori mari creșterea presiunii
poate deforma garniturile de etanșare, provocând pierderi de ulei. Temperatura poate
urca până la 1500C și poate atinge chiar 1700C (la nivelul suprafețelor de frecare ale
sincronizatoarelor).
Pentru a evita scurgerile de ulei, cutiile de viteze sunt echipate cu o supapă de
aerisire, ce permite ieșirea sau intra rea aerului, dar oprește trecerea particulelor solide
sau lichide.Amplasarea supapei se face în partea superioară a carterului, într -o zonă în
acre aceasta este protejată de stropii de ulei.
2.7.3 Etanșarea carterului cutiei de viteze
La asamblarea elementelor ce constituie cutia de viteze există două tipuri de etanșări:
– etanșări între elementele statice (ce formează carterul cutiei de viteze);
– etanșări între elementele cu mișcare relativă (arbori, axe și carter).
Tipul de etanșare între elementele statice depind de abaterile admise între
componentele ansamblului.
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 43 – În cazul preciziei necesare mari (semicartere) se utilizează o pastă de elastomer,
ce formează un filtru etanș între microneregularitățile suprafeț elor frezate aflate în
contact. În cazul etanșării capace/carter se utilizează garnituri din:
– hârtie (ex.: carter ambreiaj/carter cutie de viteze la DACIA 1310);
– elastomer de formă toroidală (ex.: capac treapta a V -a/carter cutie de viteze la
DACIA Nova);
– mastic de etanșare în cazul unor capace d in tablă ambutisată.
Când este necesară etanșarea arborilor de transmisie intrare – ieșire sau a axelor
de comandă se apelează la manșetele de etanșare cilindrice cu una sau cu două margini
de etanșare.
Materialele utilizate în construcția acestora sunt dependente de regimul termic
maxim al ansamblului cutiei de viteze: nitril (900C), poliacrilat (1200C) etc.
2.7.4 Construcția carterului cutiei de viteze
Carterul asamblat (figura 2.7 ) reprezintă o soluție specifică transmisiilor
autoturisme lor și autoutilitarelor ușoare organizate după soluția totul față, cu motorul
amplasat longitudinal sau transversal. Uzinarea este mai complexă decât cazul carterului
monobloc, deoarece se are în vedere existența unor suprafețe suplimentare – cele de
asamb lare și cele de centrare a elementelor componente. Este compus din mai multe
elemente, care sunt uzinate împreună pentru a forma ”carterul asamblat”.
Carterul asamblat reprezintă o altă soluție ce poate fi obținut prin turnare sub
presiune a elementelor componente. Turnarea sub presiune conferă pieselor finite:
precizie mare, rigiditate satisfăcătoarele și masă redusă.
Carterul asamblat al cutiilor de viteze longitudinale (fig ura 2.7 .a.) satisface toate
soluțiile de organizare a transmisiei care sunt folosite când motorul este amplasat
longitudinal: clasică, totul față sau integrală. Construcția este realizată din două
semicartere ce conțin în planul de asamblare axele arborilor.
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 44 –
Figura 2.7 Construcția carterului asamblat
Fixarea pe motor a cutiei de viteze se face fie printr -o flanșă ce delimitează carterul
ambreiaj, fie printr -un carter ambreiaj separat.
Carterul asamblat al cutiilor de viteze transversale (fig ura 2.7 .b.) este constituit din
două sau din trei elemente care au suprafețele de asamblare perpendiculare pe axele
arborilor.
Soluția cu două elemente este specifică cutiilor de viteze cu doi arbori și cinci trepte
(ex. DACIA Nova), sau trei arbori și șase trepte (VOLVO M56, OPEL Calibra). Soluția cu
trei elemente este specifică cutiilor de viteze cu doi arbori și șase trepte (FIAT Punto).
Elementele ansamblului sunt: carter ambreiaj și mecanismele centrale ale punții
motoare; carter mecanism reductor cutie de viteze și capac treapta a V -a (doi arbori, cinci
trepte) sau carter treptele a V -a și a VI -a (doi arbori, șase trepte).
2.8 Ungerea cutiei de viteze
Ungerea componentelor cutiei de viteze este necesară pentru diminuarea
pierderilor de energie prin frecare și a uz urii componentelor cutiei de viteze și pentru
evacuarea căldurii. Modul în care se realizează ungerea în cutiile de viteze este
dependent de poziția cutiei de viteze în raport cu motorul.
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 45 – Ungerea mixtă, sub presiune -barbotare, se folosește în cazul cutiei de viteze
montată sub motor, când ungerea este asigurată de uleiul motor și se efectuează mixt
prin presiune și barbotare.
Ungerea prin barbotare se folosește în cazul cutiei de viteze independentă de
motor, situația majorității automobilelor, când nu di spune de o pompă de ulei.
Pentru asigurarea ungerii, roțile dințate ale arborelui (arborilor) inferior sunt parțial
imersate în ulei, asigurând în acest fel ungerea danturii aflate în contact. Centrifugarea
uleiului provoacă o pulverizare a acestuia asupr a tuturor organelor interne și proiectarea
unei cantități pe pereții carterului. Acest contact cu carterul contribuie în mare parte la
răcirea uleiului. În plus, centrifugarea antrenează o circulație de ulei din centru către
periferia pinioanelor. Pentru a valorifica acest fenomen, un alezaj practicat în interiorul
arborilor permite aspirarea uleiului prin centrul arborelui, realizând astfel ungerea
alezajelor roților libere.
Ungerea părților frontale ale pinioanelor libere se face frecvent prin practicare a
unui canal circular excentric pe fața opusă mecanismului de cuplare, canal care asigură
o circulație de ulei satisfăcătoare.
Nivelul uleiului în baia de ulei a cutiei de viteze este controlat frecvent prin
poziționarea bușonului de umplere pe unul din p ereții laterali la o înălțime precis
determinată de constructor prin teste complexe.
La partea inferioară a carcasei se găsește un bușon de golire, care este prevăzut
de cele mai multe ori cu un magnet ce colectează particulele metalice.
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 46 –
Figura 2.8 Cutii de viteze longitudinale cu doi arbori:
a-cutia de viteze Dacia cu 4 trepte; b -cutia de viteze Dacia cu 5 trepte;
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 47 –
Figura 2.9 Cutii de viteze transversale cu doi arbori:
a-cutia de viteze Dacia Nova; b -cutia de viteze Fiat Punto2
2 Ion Tabacu – Transmisii mecanice pentru autoturisme, Editura te hnica Bucuresti – 1999
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 48 – 2.9 Concluzii
Cutiile de viteze actuale s -au diferențiat atât ca principiu de funcționare cât și ca
mod de deservire. Din acest punct de vedere trebuie să se facă distincție între agregatul
de lucru ca transformator de cuplu și dispozitivul sau sistemul de ac ționare prin care se
alege regimul optim de funcționare al cutiei de viteze.
Rezistențele la înaintarea autovehiculului variază mult în funcție de co ndițiile de
deplasare și corespunzător acestora trebuie să se schimbe și forța de tracțiune la ro țile
motoare. În consecință, automobilul trebuie să fie înzestrat cu un dispozitiv care să
permită schimbarea turației și momentul roților motoare în timpul mersului și să asigure
utilizarea integrală a puterii motorului la toate regimurile de funcționare. Acestui scop îi
servește cutia de viteze, care îndeplinește funcția unui variator de cuplu și turație în
transmisia autovehiculului, asigurând totodată posibilitatea mersului înapoi și
funcționarea motorului la regim de mers încet, în gol, atunci când au tomobilul stă pe loc.
Cutiile de viteze mecanice sunt cele mai răspândite la construcțiile actuale de
automobile. Modificarea raportului de transmitere se face prin intermediul unor angrenaje
de roți dințate (cutii de viteze în trepte), sau prin intermediul unor elemente de fricțiune
(cutii de viteze continue).
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 49 – CAPITOLUL III CALCULUL CUTIEI DE VITEZE
3.1 Alegerea schemei cinematice a cutiei de viteze
Cutiile de viteze utilizate frecvent sunt cu doi sau cu trei arbori.
La cutiile d e viteze cu doi arbori intrarea si iesirea fluxului de putere se face pe
aceiasi parte, sunt utilizate la autoturisme organizate dupa solutia "totul fata" sau "totul
spate".
In cazul rapoartelor mari de transmitere in prima treapta, cand se obtine o distant a
mare intre axe determinand dimensiuni mari de gabarit pentru carterul cutiei de viteze si
a automobilelor organizate dupa solutia motor fata punte motoare spate, se folosesc cutii
de viteze cu trei arbori.
Pentru aceasta lucrare se adopta cutia de viteze cu doi arbori ce echipeaza
un autoturism .
Cutiile de viteze cu doi arbori se întâlnesc frecvent la autoturismele și
autoutilitarele ușoare derivate din acestea cu motoare dispuse transversal sau
longitudinal. Cutiile de viteze cu doi arbori disp un frecvent de 5 sau 6 trepte de viteză.
Într-o astfel de organizare cutia de viteze cuprinde:
– arborele primar sau arborele de intrare ce primește mișcarea de la
arborele cotit al motorului prin intermediul ambreiajului și include sau susține
pinioanele c onducătoare ale angrenajelor;
– arborele secundar sau arborele de ieșire ce susține sau include roțile
conduse ale angrenajelor și trasmite mișcarea direct sau indirect către puntea motoare.
Caracteristicile cutiei de viteze cu doi arbori sunt:
– intrarea și ieșirea se face la o anumită distanță (distanța între axele angrenajelor)
de aceeași parte, în cazul soluțiilor de organizare a transmisiei de tip totul față (totul
spate), când în același carter cu cutia de viteze se găsesc înglobate transmisi a principală
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 50 – și diferențialul, sau în părți opuse în cazul soluției clasice motor față, punte motoare spate,
soluție specifică autoutilitarelor ușoare, derivate din autoturisme.
– la transferul fluxului de putere participă un singur angrenaj de roți dințate.
– un randament superior în toate treptele, exceptând priza directă.
– o gamă de rapoarte mai restrânsă pentru o aceeași distanță între axe.
– în majoritatea cazurilor treapta de mers înapoi este nesincronizată.
Schema cinematică și de funcționare a unei cutii de viteze cu cinci trepte
de viteză pentru mersul înainte și cu una pentru mers înapoi este prezentată în figura 3.1.
Fig. 3.1 Schema cinematica a cutiei de viteze cu doi arbori
Pe arborele primar "ap" se găsesc între lagăre roțile fixe 1, 2, 3, 4 ș i în consolă
roata liberă 5; roțile 1, 2, 3, 4 și 5 se află permanent în angrenare cu roțile 1', 2', 3', 4',
montate libere și 5' montată fix pe arborele secundar "as".
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 51 – În vecinătatea roților libere se găsesc mecanismele de cuplare cu sincronizare s1,
s2, și s3, ce servesc la solidarizarea acestora cu arborii pentru obținerea treptelor de
mers înainte.
Funcționarea cutiei de viteze pentru mers înainte într -o treaptă oarecare are loc
astfel: de la ambreiaj fluxul de putere se transmite arborelui primar "ap", roții dințate
conducătoare r, roții dințate conduse r' și arborelui secundar "as".
Legătura între roata liberă și arborele pe care acesta se sprijină se face prin
dantura de cuplare a sincronizatorului s la deplasarea manșonului acestuia din poziția
neutră.
Roțile dințate 6, fixă pe arbore primar și 6', solidară cu manșonul de cuplare al
sincronizatorului s2 servesc la obținerea treptei de mers înapoi. Cuplarea treptei de mers
înapoi, posibilă numai în poziția neutră a sincronizatoarelor s1, s2, și s 3 se face prin
deplasarea roții baladoare intermediare rb, în poziția în care angrenează simultan cu
celelalte roți dințate 6 și 6'. Aflarea în angrenare a celor trei roți determină inversarea
sensului de mișcare la arborele secundar față de cazul cuplării treptelor de mers înainte.
Functionarea cutiei de viteze in treapa I se face, prin deplasarea axiala a
mecanismului de cuplare "s1" spre stanga (fig 3.2), prin parcurgerea urmatorului lant
cinematic: ap -1-1'-s1-as, iar prin deplasarea mecanismului de cup lare "s1" spre dreapta
, dupa aducerea in prealabil a acestuia in pozitia de punct mort, se realizeaza treapta II
(fig 3.3), prin parcurgerea urmatorului lant cinematic : ap -2-2'-s1-as;
Functionarea in treapta III se face prin deplasarea axiala a mecanism ului de
cuplare "s2" spre stanga prin lantul cinematic: ap -3-3'-s2-as (fig 3.4) realizandu -se o
solidarizare a rotii dintate 3 cu arborele secundar "as", iar in treapta IV prin aducerea
mecanismului de cuplare s2 in pozitia de punct mort si deplasarea ace stuia spre dreapta
prin lantul cinematic: ap -4-4'-s2-as (fig 3.5).
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 52 –
Fig 3.2 Functionarea in treapta I Fig 3.3 Functionarea in treapta II
Fig 3.4 Functionarea in treapta III Fig 3 .5 Functionarea in treapta IV
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 53 – Cuplarea treptei V, se face prin deplasarea mecanismului de cuplare "s3" spre
stanga, prin lantul cinematic: ap -5-5'-s3-as (fig 3.6), iar a treptei de mers inapoi prin
aducerea in pozitia de punc mort a mecanismelor de cuplare s1, s2, s3 si deplasarea
axiala a rotii baladoare B spre stanga, realizandu -se urmatorul lant cinematic: ap -6-B-s2-
as (fig 3.7).
Aflarea în angrenare a celor trei roți determină inversarea sensului de mișcare la
arborele secundar față de cazul cuplării treptelor de mers înainte.3
Fig. 3.6 F unctionarea in treapta V Fig. 3.7: Functionarea in treapta de mers inapoi
3 Ion TABACU – Transmisii mecanice pentru autoturisme, Editura tehnica Bucuresti 1999
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 54 – 3.1 Predimensionarea cutiei de viteze
In aceasta lucrare s -a realizat calculul si constructia cutiei de viteze pentru
autoturismul Dacia Logan Pick -Up 1.5 dci 75 cp .
Un prim pas ce s -a facut la calculul de predimesionare s -a aflat distanta dintre cei
2 arbori ai cutiei de viteze. Datele de intrare pentru calculul cutiei de viteze au fost luate
din tabelul 3.1
Arborele primar I – este arborele ambreiajului se sprijină cu c apul anterior în rotorul
motorului iar cu partea posterioară în carcasa cutiei de rulment. Capătul din interiorul
cutiei se termină în rulment.
Arborele secundar II – este sprijinit în carcasa cutiei în rulmenții, iar în partea
anterioară se continuă cu p ionul angrenajului conic.
Figura 3.8 Dacia Logan Pick -Up4
4 https://www.automarket.ro/masini -noi/dacia/logan -pick-up-2009 -2012 -160/
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 55 – Tabel 3.1 date de intrare
Autoturism Dacia Logan Pick -Up [um]
Motorizare 1.5; 75 [dCi; CP]
Cutie de viteze manuala –
Nivel de poluare EURO 5 –
Numar de locuri 2 –
CARACTERISTICI MOTOR
Tip motor K9K 892 –
Cilindree: 1461 [cm3]
Alezaj x cursa: 76×80,5 [mm]
Numar de cilindrii 4 –
Raport volumetric 17,6 –
Numar total de supape 8 –
Putere maxima 55 [KW]
Regim putere maxima 4000 [rot/min]
Cuplu maxim 180 [Nm]
Regim cuplu maxim 1750 [rot/min]
Tip injecție Directă Common Rail cu
turbocompresor si schimbator
aer-aer –
Carburant Motorina –
Filtru de particule Serie –
CUTIE DE VITEZE
Tip JR5 –
Numar de rapoarte 5+1 –
DIRECTIE
Tip asistata hidraulic –
Diametru de bracaj între trotuare (m) 11,25 –
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 56 – Numarul de rotatii de volan : directie
asistata 3,2 –
SISTEM DE FRANARE
Tip sistem de franare hidraulic, dublu circuit fata/spate
în X –
Limitator de presiune sensibil la
sarcina regulator electronic de franare
(EBV) –
Fata : discuri ventilate 259 [Ø mm]
Spate : tamburi 9" [Ø mm]
PUNTI
Puntea fata Pseudo McPherson cu brat
inferior triunghiular
Diametru bara antiruliu fata 24,5 [mm]
Puntea spate Punte in H cu profil deformabil si
epura programata – arcuri
elicoidale –
ROTI SI PNEURI
Jante de referinta 6,0 J 15 [inch]
Pneuri de referinta fata/spate 185/65 R15 –
CAPACITATI
Rezervor carburant 50 [litri]
PERFORMANTE
Viteza maxima 153 [km/h]
0 la 100 km/h 15" 00 [s]
0-1000 m cu start de pe loc 36" 50 [s]
CONSUM SI EMISII
Ciclu complet 5,01) / 5,12) [l/100km]
Ciclu urban 5,91) / 6,12) [l/100km]
Ciclu extra -urban 4,61) / 4,62) [l/100km]
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 57 – Emisii CO2 1301) / 1332) [g/km]
MASE
Gol în ordine de mers (fara
optionale) 12151) / 12812) [kg]
Gol în ordine de mers pe puntea fata 7431) / 7792) [kg]
Gol în ordine de mers pe puntea
spate 4721) / 5022) [kg]
Total maxim autorizat (MMAC) 19401) / 20062) [kg]
Masa totala rulanta (MTR) 25901) / 26562) [kg]
Sarcina utila omologata in Romania 725 [kg]
Masa maxima remorcabila cu
frânare 650 [kg]
Masa maxima remorcabila fara
frânare 6051) / 6401) [kg]
Sarcina max. oblon spate 300 [kg]
Sarcina max. ornament plastic
contur bena 100 [kg]
DIMENSIUNI
Lungime 4.499 [mm]
Lățime totala (cu/fara retrovizoare) 1993 / 1735 [mm]
Înălțime 1.554 [mm]
Ampatament 2.905 [mm]
Ecartament față 1.466 [mm]
Ecartament spate 1.458 [mm]
Lungime zona de incarcare (bena) 1.807 [mm]
Latime maxima bena 1.374 [mm]
Latime bena intre pasajul rotilor 1.024 [mm]
Inaltime laturi bena 535 [mm]
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 58 – Inaltimea pragului de incarcare
spate 636 [mm]
Latime oblon spate 1.200 [mm]
Garda la sol 155 [mm]
LEGENDA: 1) fara aer conditionat 2) cu aer conditionat5
Pentru rotile dintate se vor stabili r apoarte de transmisie:
12
zziI
;
34
zziII ;
76
zziIII ;
78
zziIV ;
910
zziV
112
112
.zz
zziIM [3.1]
3.1.1 Distanța dintre axele arborilor
][) ( 263 mm daNM AM
][1392.68 18 263mm A [3.2]
Se adoptă ~A+10=80
][mm
Greutatea cutiei de viteze ( aproximativă )
Gcv=a*A3 [N] unde a=0.045*10-2 [N/mm2] [3.3]
Gcv=0.045*10-2 *803=230.4 [N] / 9.81 = 23.4864 kg [3.4]
9,81 – Acceleratia gravitationala
5 https://dedemanauto.ro/dacia/fisateh/ft_pickup
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 59 – Predimensionarea modul
Roțile vor fi cu dantură înclinată.
Diametrul Pitch va fi:DP=12 pentru dantură înclinată
Vom avea:
116.2124.254.25DPm [3.5]
Se adoptă un modul normal m=2 ( același pentru toate treptele )
][802802 2
1 mmmAA
[3.6]
Considerând aceleași module pentru toate roțile:
mA zz zz zz zz zz 2
cos cos cos cos cos10.910 9
8.78 7
6.56 5
4.34 3
2.12 1
[3.7]
Treapta I
iI=2,94
501722
12 zz
zziI [3.8]
94.25017
21
rIizz
[3.9]
12.33 cos2
cos2.1
2.12 1 mA zz
° [3.10]
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 60 – Treapta a II -a
iII=1.89
047.2 0736.23 4
34 zzzziII [3.11]
23.24721
43
rIIizz
78.31 cos4.3 ° [3.12]
Treapta a III -a
iIII=1,53
44.1
56zziIII [3.13]
65.14326
65
rIIIizz
401.30 cos6.5 ° [3.14]
Treapta a IV -a
iIV=1.24
25.1
78zziIV [3.15]
25.13931
87
rIVizz
95.28 cos8.7 ° [3.16]
Treapta a V -a
iV=0.85
85.0
910zziV [3.17]
85.02934
109
rVizz
43.27 cos10.9 ° [3.18]
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 61 –
5017
11
zz
4721
43
zz
4326
65
zz [3.19]
97.2rIi
23.2rIIi
65.1rIIIi [3.20]
3931
87
zz
2934
109
zz [3.21]
25.1rIVi
85.0rVi [3.22]
3.2 Calculul pentru treapta I cu ISO
Raport de angrenare
94.21750
12zzi [3.23]
Numărul roților cu care angrenează x 1=1; x 2=1
Profilul cremalierei de referință
Xan=200; h0an=1 C an=0,25
ρan=0,38*n=0,38*2=0,76 [3.24]
Distanța dintre axa impusă a w=70 [ mm]
Calculul de predimensionare
Alegerea preliminară a materialelor pentru roți și a tretamantului termic
Se allege un oțel de cementare 21MoMnCr12 cu proprietățile:
TT:cementare+călire+revenire joasă, durități:H 1(flanc)=58 HRC
H2(miez)=35 HRC
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 62 – σr=110 [daN/mm2]
σ02=74[daN/mm2]
Numerele de dinți pentru pinion, roata condusă
5017
11
zz
Raportul real de angrenare
94.2i
Tensiunile admisibile necesare din condiția de rezistență la solicitarea de contact
respective la încovoiere, pentru predimensionare.
A
w aH E HP K
uauTZZZ
33
1 173,0…51,0
[3.25]
3925.1
94.2 702.0194.24. 13945911.022.2 18851.033
HP
[3.26]
Parametrii de calcul:
forță de elasticitate z=188
factorul înclinării dinților pentru solicitarea de contact
921.0 12.33cos cos Z [3.27]
factorul zonel de contact
22.2 12.33cos49.2 cos49.2 HZ [3.28]
factorul regimului de funcționare
KA=1,5
momentul la pinion
T1=M M13945,4 [daN/mm2], φ a=0,2
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 63 –
] [8.113
12.33cos 802.053.25.2194.1734. 1394542.0
cos142.03 1 1 32
11
1 MPa YYK
auZT
Sa FaA
w aFP
[3.29]
] [10765.178.1
53.221.28.113
12
12
1 2 MPaYY
YY
SaSa
FaFa
FP FP
[3.30]
factorul de formă al dintelui pentru solicitarea de încovoiere
1FaY =2,53;
2FaY =2,21
factorul de corecție al tensiunilor de încovoiere la baza dintelui
1SaY =1,65;
2SaY =1,78
Tensiunile limită necesare pentru solicitarea de contact, respective de încovoiere
] [41708.139215.1
1min
1 lim MPaZS
NHP H
pr H
[3.31]
] [41708.139215.1
2min
2 lim MPaZS
NHP H
pr H
[3.32]
] [145985.0111425.1
1 12 min
1 lim MPaYYS
NFP H
pr F
[3.33]
] [1329.0111425.1
2 22 min
2 lim MPaYYS
NFP H
pr F
[3.34]
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 64 – Parametri de calcul de la punctual
coefi cienții de siguranță pentru solicitarea de contact, încovoiere
minHS =1,15;
minHS =1,25
factorii durabilității pentru solicitarea de contact, încovoiere
1NZ =1,08;
2NZ =1,08;
1NY =1;
2NY =1
factorul relative de sensibilitate al materialului la concentratorul de tensiune de
la baza dintelui
1Y =0,985;
2Y =0,99
Calculul de dimensionare și verificare
Modulul danturii
[3.35]
Distanța dintre axele de referință
[3.36]
Unghiul real de angrenare în plan frontal, respective în plan normal
2048886.23
n wnt wt
4886.23 4345.012.33cos20
cos tn
ttg tgtg
[3.38]
00006.250 17702cos2
1 2
zzamw
n
][ 99997.79)1750(12.33cos2
21) (cos21
1 2 mm zzman
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 65 – Distanța dintre axe
][70 99997.69coscosmmaa
wtt
w
[3.39]
Coeficientul roților , respective frontal al deplasării de profil
Pentru angrenaje zero
02 1n nx x ;
02 1t tx x ;
Elementele roților dințate. Diametrele cercurilor de divizare
[3.40]
[3.41]
Diametrele cercurilor de bază
[3.42]
[3.43]
Diametrele cercurilor de rostogolire
[3.44]
[3.45]
][595.40 1712.33cos2
cos1 1 mm zmdn
][ 3989.119 5012.33cos2
cos2 2 mm zmdn
][595.401 1 mm d dw
][2312.37 48886.23cos 595.40 cos1 1 mm d dt b
][5049.109 48886.23cos 3985.119 cos2 2 mm d dt b
][3985.1192 2 mm d dw
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 66 – Diametrele cercurilor de picior
[3.46]
3989.114 25.01212.33cos502 2cos* * 1
2
n ann f c hzm d
[3.47]
Diametrele cercurilor de cap
[3.47]
4043.1231212.33cos172 802 2cos2* 1
2
ann w a hzma d [3.48]
Unghiul de presiune al profilului
4089.33 4888.23cos601.44595.40cos cos cos
21
arddart
aat
[3.49]
Unghiul de înclinare al danturii pe cercul de bază
8933.30 5983.0 12.33595.402312.37
11 bb
b tg tgddtg
[3.50]
5956.35 25.01212.33cos172 2cos* * 1
1
n ann f c hzm d
601.44 1212.33cos502 802 2cos2* 2
1
ann w a hzma d
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 67 – Pasul pe cercul de divizare în planul normal, respectiv frontal
502.712.33cos2831.6
cos2831.62
n
tn n
mPm P
[3.51]
Pasul pe cercul de rostogolire în planul frontal
302.7coscos
wtt
t wtP P
[3.51]
Pasul pe cercul de bază în planul frontal
8804.6 4888.23cos 302.7 cos t t btP P
[3.53]
Arcul dintelui pe cercul de divizare în plan normal, respectiv în plan frontal
][7503.312.33cos141.3
cos5.2141.3 5.0
2 12.1
mmmS Sm S
n
t tn n
[3.54]
Arcul dintelui pe cercul de cap în plan normal, respectiv în plan frontal
att
tn
at t at Szminv inv S
coscos
cos11
1
[3.55]
][263.140089.33cos4888.23cos7506.312.33cos1724089.33 4898.131 mm inv inv Sat
[3.56]
att
tn
at t at Szminv inv S
coscos
cos22
2
[3.57]
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 68 –
][174.240089.33cos4888.23cos7506.312.33cos5024089.33 4898.132 mm inv inv Sat
[3.58]
Elementele angrenajului echivalent
Normele de dinți ale angrenajului echivalent
5638.27
12.33cos 8923.30cos17
cos cos2 21
1
bnzZ
[3.59]
07006.81
12.33cos 8923.30cos50
cos cos2 22
2
bnzZ
[3.60]
Diametrele cercurilor de divizare ale roților echivalente
][1276.55 5658.2721 1 mm zm dnn n
[3.61]
][14.162 07006.8122 2 mm zm dnn n
[3.62]
Diametrele cercurilor de bază ale roților echivalente
8026.51 20cos 1276.55 cos1 1 n n bnd d
[3.63]
3617.15220cos14.162 cos2 2 n n bnd d
[3.64]
Diametrele cercurilor de cap ale roților e chivalente
1336.59 595.40 601.44 1276.551 1 1 1 d d d da n an
[3.65]
1454.166 3989.119 4043.12314.1621 2 2 2 d d d da n an
[3.66]
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 69 – Distanța dintr e axe a angrenajului echivalent
][6375.108
8923.30 cos70
cos2 2mmaa
bw
[3.67]
Gradul de acoperire al angrenajului echivalent
[3.68]
[3.69]
Verificarea co ndițiilor de funcționare corecte a angrenajului
62.0175638.25 17
17171
min n
nizx
[3.70]
7688.31707.8117
17172
min2 n
nzx
[3.71]
7688.3 062.0 0
min2 2min1 1
n nn n
x xx x
Gradul de acoperire al angrenajului în plan frontal, gradul de acoperire suplimentar,
respective total
[3.72]
n nwn w
n nbn an bn an
nma
md d d d
cos 2sin 2
cos 22
22
22
12
1
wt nwt w
wt nb a b a
ma
md d d d
cos 2sin 2
cos 22
22
22
12
1
76992.120cos2220sin1082
20cos223617.152 1454.166 8026.51 1336.592 2 2 2
n
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 70 –
[3.73]
925.2 534.1 391.1391.1212.33sin16 sin1.1 534.1min
nmb
[3.74]
Condiția de evitare a ascuțirii dintelui
5.0225.0 25.0 408.25.0225.0 25.0 307.1
21
n ann an
m Sm S
[3.75]
Diametre cercurilor de vârf
[3.76]
Unghiul de presiune al profilului pe cercul de vârf
[3.77]
534.14888.23cos224888.23sin802
4888.23cos225049.109 4043.123 2312.37 601.442 2 2 2
9749.1237614.28cos4888.23cos3989.119coscos1508.427614.28cos4888.23cos595.40coscos
22 2111 1
vtt
vvtt
v
d dd d
0593.0 02798.0505.0 5.01203.0 02798.0175.0 5.0
2211
t vtt vt
invZinvinvZinv
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 71 – Viteza periferică pe cercul de divizare
[3.78]
Alegerea treptei de precizie și a procedeului tehnologic de execuție și a zonei de ridicare
Se alege treapta de precizie 7
Procedeul tehnologic de execuție : danturare prin șevăruire
Rugozitatea flancului : R a1 = 0,2 [ μm] – rugozitate flancului
Ra2 = 0,4 [ μm] – rugozitate zonei de ridicare
Alegerea lubrifiantului
υ=60 [cst]; se allege lubrifiant T75W/S 0EP3
Factorii din relațiil e de calcul pentru dimensionare
Factorii înclinării dinților pentru solicitarea de contact, respective de încovoiere
[3.79]
Factorul zonei de contact și factorul de f ormă al dintelui pentru solicitarea de încovoiere
[3.80]
]/[62.101000605000 595.40
1000601 1smndv
75.0652.0 391.125,01 25,016058.012034391.111201915.0 12.33cos cos
min0
SeadoptaYYYZ
1658.2
4888.23 4888.23 cos8923.30cos2
coscos2
2 2
tg tgZ
wt tb
H
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 72 –
[3.81]
Factorul de corecție al tensiunilor de încovoiere la baza dintelui
[3.82]
Factorul regimului de funcționare
KA=1,5
Factorii gradului de acoperire pentru solicitarea de contact respectiv pentru încovoiere
[3.83]
[3.84]
Factorul dinamic
KV=1,12
Factorul de repartizare a sarcinii pe lățimea danturii pentru solicitarea de contact respectiv
de incovoiere
[3.85]
21.253.2
21
FaFa
YY
78.165.1
21
SaSa
YY
8073.0534.11 1
Z
673.0769.175.025,075.025,0
nY
5.115.1
FH
KK
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 73 – Factorul de repartizare a sarcinii în plan frontal, pe perechile de dinți aflate simultan în
angrenare, pentru solicitarea de contact respective încovoiere
[3.86]
Tensiunile admisibile necesare din condiția de rezistență la încovoiere la solicitarea d e
contact respective încovoiere
H H VA
w aH E HP KKKK
uauTZZZZ33
1
21
[3.87]
] [533 15.115.112.15.1
9.29 802.202194.2 4515.139915.0 807.0 165.2 18833
MPaHP
[3.88]
YY K KK YYK
auZT
F FB U Sa Fa A
w aFP 1 1 32
11
1cos1
[3.89]
] [9165.153.2 605.0 673.025.12.112.15.1
12.33cos 802.053.25.2194.1734. 13945
3 1 MPaFP
[3.90]
] [8665.178.1
53.221.291
1 12 2
1 1 MPaYYY Y
Sa FaSa Fa
FP FP
[3.91]
25.115.1
FH
KK
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 74 – Tensiunile limită necesare pentru solicitarea de contact, respective de încovoiere
] [585105.195.0105.153325.1
2.1min
2.1dimlim MPaZZZZZ ZS
X W V R L HHP H
H
[3.92]
] [105105.199.019125.1
1 1 12 min
1dimlim MPaYYYYS
X R S NHP H
H
[3.93]
] [103105.199.018625.1
2 2 1 22 min
2dimlim MPaYYYYS
X R HHP H
H
[3.94]
Coeficienți dinamici
Factorii durabilității pentru solicitarea de contact respective de încovoiere
N1=60n 1L1X1=60*5000*52001=156*107; [3.95]
N2=60n 2L2X2=60*1734*5200=520*107*10-1; [3.96]
NStH=107; N StF=103; N BH=105; N BF=3*106;
N1> N BH
ZN1= Z N2=1;
YN1= Y N2=1;
Factorul de ungere
ZL=0,95
Factorul rugozității flancului pentru solicitarea de contact respective de încovoiere
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 75 – ZR=0,95;
YR1=1,12; Y R2=1,05;
Factorul de viteză pentru solicitarea de contact
ZV=1;
Factorii de mărire
Zx=1; Y X1= Y X2=1;
Factorul raportului durităților flancurilor dinților
ZW=1;
Factorul relative de sensibilitate al materialului la concentratorul de tensiuni de la baza
dintelui
Yδ1=0,97; Y δ2=0,99;
Coeficien ții de siguranțăminimi pentru solicitarea de contact respectiv de încovoiere
SHmin=1,15
SFmin=1,25
Alegerea materialelor celor două roți a tratamentului și a durabilităților
σHlimdim1 =585
] [MPa = σHlimdim2
Se allege oțel de cementer 2MoMnCr12 cu:
T*T=cemenare+că lire+revenire joasă
H1(flanc)=58 [HRC]
H1(miez)=35 [HRC]
σr=110[daN/mm2]
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 76 – σa2=74[daN/mm2]
Distan ța dintre axe
wtt
FPSa Fa
F F V A
am
wYYYY K KKKuzMa
22
22
1
coscos
cos 21 '
[3.97]
83.709165.153.2605.0 673.02.12.112.15.112.33cos2.0294.3174. 1395
32
wa
[3.98]
048.0 045.0;048.0 max ; max
22 2
11 1
FPSa Fa
FPSa aF
FPSa Fa Y Y Y Y YY
[3.99]
Recalcularea coeficientului de lățime
20095.08038.802.0
wSTASw
arecaa
[3.100]
12.0 00475.02.020095.01 1
a
recrec
[3.101]
Lățimea roților
][182 16][14 702.0
2 12
mm b bbmm a bwSTAS arec
[3.102]
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 77 – Verrificarea la solocitarea de contact
wtt H H V A M
wH E
Hhn
bK KKK M
aZZZZ
coscos 1
23
2
[3.103]
] [2.53294.2194.2
16215.115.112.15.14. 13945
80915.0 8070.0 165.2 1883
MPaH
[3.104]
] [533 ] [2.532 MPa MPaHP H
[3.105]
3.3 Determinarea elementelor geometrice a tuturor roților dințate
Treapta I
Z1=17; Z 2=50; β 1,2=33,12
[3.103]
1 cos25.120.0 cos25.0
*
tt
fhc
[3.104]
38.212.33cos2
cos n
tmm
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 78 –
9296.23804886.23cos73.79coscoscos][73.795.59 23.204886.23 434.012.33cos20
cos][5.59 5038.221
21][23.20 1738.221
21
2 12 21 1
araaarmm rratg tgtgmm zm rmm zm r
wn
wttntt
[3.105]
02610.002462.0
wtt
invinv
[3.106]
1140.0 02462.0 0261.04886.23250 17
21 1 tginv invtgzzXt wt
tbt
[3.107]
0302.0 cos0837.0 12.33cos cos0361.01361.012.33cos1140.0
cos
2 21 1 11 2 1 12 1
n tn ts sn n nst
sn n n
x xa x xx x x a xxx x x
[3.108]
3192.571 0837.0 505.038.2 5.09218.171 0302.0 175.038.2 5.0
*
1 2 2*
2 1 1
t t t ft t t f
fh Xz m nfh Xz m n
[3.109]
8782.612.0 3192.57704808.22 92 3192.5770
1 12 1
t f w at f w a
crarc rar
[3.110]
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 79 – Treapta II
Z1=21; Z 2=47; β 3,4=31,7883
[3.112]
0625.1 cos25.12125.0 cos25.0
*
tt
fhc
[3.113]
1831.23804886.23cos70coscoscos][701806.23 4282.07883.31cos20
cos][2931.50 47 3529.221
21][ 7054.20 21 3529.221
21
4 34 43 3
araaarmm rratg tgtgmm zm rmm zm r
wn
wttntt
[3.114]
02363.002362.0
wtt
invinv
[3.115]
00794.0 02362.0 02363.04886.2324721
24 3 tginv invtgzzXt wt
tbt
[3.116]
3529.27883.31cos2
cos n
tmm
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 80 –
00425.0 cos00368.0 7883.31cos 00434.0 cos00434.000934.07883.31cos00794.0
cos
2 21 11 2 1 12 1
n tn ts sn n nst
sn n n
x xx xx x x a xxx x x [3.117]
8018.52 0625.1 00368.0 475.0 3529.2 5.02749.22 0625.1 00425.0215.0 3529.2 5.0
*
1 4 4*
2 3 3
t t t ft t t f
fh Xz m nfh Xz m n
[3.118]
2126.57 2125.0 2749.22 809857.26 2125.0 8018.5280
3 44 3
t f w at f w a
c ra rc ra r
[3.119]
Treapta III
Z5=26; Z 6=43; β 5,6=30,4015
[3.120]
0781.1 cos25.12156.0 cos25.0
*
tt
fhc
[3.121]
3188.24015.30cos2
cos n
tmm
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 81 –
8817.22804886.23cos70coscoscos][99.718794.22 42199.04015.30cos20
cos][ 8542.40 43 3188.221
21][ 1444.30 26 3188.221
21
6 56 65 5
araaarmm rratg tgtgmm zm rmm zm r
wn
wttntt
[3.122]
02269.002267.0
wtt
invinv
[3.124]
00163.0 02267.0 02269.08495.22243 26
25 5 tginv invtgzzXt wt
tbt
[3.125]
000967.0 cos00086.0 4015.30cos 001.0 cos001.000189.04015.30cos00163.0
cos
2 21 11 2 1 12 1
n tn ts sn n nst
sn n n
x xx xx x x a xxx x x
[3.116]
35636.47 0871.0 0086.0435.0 3188.2 5.06412.27 0781.1 000967.0 265.0 3188.2 5.0
*
1 6 6*
2 5 5
t t t ft t t f
fh Xz m nfh Xz m n
[3.117]
1382.52 2156.0 6462.27 804281.32 35636.47 2156.080
5 66 5
t f w at f w a
c ra rc ra r
[3.118]
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 82 – Treapta IV
Z5=31; Z 6=39; β 5,6=28,955
[3.119]
09375.1 cos25.121875.0 cos25.0
*
tt
fhc
[3.120]
5866.22805856.22cos70coscoscos][19.705856.22 4159.0955.28cos20
cos][ 57119.39 39 2857.221
21][ 4283.30 31 2857.221
21
8 78 87 7
araaarmm rratg tgtgmm zm rmm zm r
wn
wttntt
[3.121]
021775.00217771.0
wtt
invinv
[3.122]
00033.0 021771.0 021775.05856.2223931
25 5 tginv invtgzzXt wt
tbt
[3.123]
000154.0 cos000175.0 857.22cos 002.0 cos002.0000377.0955.28cos00033.0
cos
2 21 11 2 1 12 1
n tn ts sn n nst
sn n n
x xx xx x x a xxx x x
[3.124]
2857.2955.28cos2
cos n
tmm
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 83 –
0715.42 093.0 000175.0 395.0 2857.2 5.09287.32 09375.1 000154.0315.0 2857.2 5.0
*
1 8 8*
2 7 7
t t t ft t t f
fh Xz m nfh Xz m n [3.125]
8525.46 2187.0 9287.328070975.37 21875.0 0715.42 80
8 88 7
t f w at f w a
c ra rc ra r
[3.126]
Treapta V
Z9=37; Z 10=34; β 5,6=27,439
[3.127]
1093.1 cos25.12218.0 cos25.0
*
tt
fhc
[3.128]
3001.22805988.22cos70coscoscos][701988.22 4101.04392.27cos20
cos][35.30 34 2535.221
21][07.40 37 2535.221
21
10 910 109 9
araaarmm rratg tgtgmm zm rmm zm r
wn
wttntt
[3.129]
02091.00209.0
wtt
invinv
[3.130]
2535.24392.27cos2
cos n
tmm
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 84 –
00086.0 02091.0 0209.02988.22234 37
210 9 tginv invtgzzXt wt
tbt [3.131]
0000612.0 cos000798.0 4392.27cos 0009.0 cos0009.000096.04392.27cos00086.0
cos
2 21 11 2 1 12 1
n tn ts sn n nst
sn n n
x xx xx x x a xxx x x
[3.132]
8114.35 1093.1 000798.0 345.0 2535.2 5.019.39 1093.1 00061.0 375.0 2535.2 5.0
*
1 8 8*
2 9 9
t t t ft t t f
fh Xz m nfh Xz m n
[3.133]
5882.40 2218.019.28 709668.43 2218.0 8114.27 70
9 1010 9
t f w at f w a
c ra rc ra r
[3.134]
Pentru mersul înapoi
Z11=14; Z 12=17;
57.31450
112
122
1112zz
zz
zziMI
[3.135]
Angrenajul 12 -2
Β2=33,12
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 85 –
[3.127]
1 cos25.12.0 cos25.0
*
tt
fhc
[3.128]
9296.22804886.23cos70coscoscos][705.59 434.012.33cos20
cos][2.50 5038.221
21][23.20 1738.221
21
2 122 212 12
araaarmm rratg tgtgmm zm rmm zm r
wn
wttntt
[3.129]
02610.002462.0
wtt
invinv
[3.130]
1140.0 0246.0 02610.04886.2321750
212 2tginv invtgzzXt wt
tbt
[3.130]
0302.0 cos0837.0 12.33cos1.0 cos1.01361.012..33cos1140.0
cos
2 21 11 2 1 12 1
n tn ts sn n nst
sn n n
x xx xx x x a xxx x x
[3.131]
38.212.33cos2
cos n
tmm
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 86 –
3192.571 9083755.038.2 5.09218.171 03021.0 175.038.2 5.0
*
1 2 2*
2 12 12
t t t ft t t f
fh Xz m nfh X z m n [3.132]
8782.614808.22
9 102 12
t f w at f w a
c ra rc ra r
[3.133]
Angrenajul 11-12
Z11=14; Z 12=17;
Β2=33,12
[3.134]
1 cos25.12.0 cos25.0
*
tt
fhc
[3.135]
877.23374886.23cos89.36coscoscos][89.364886.23 434.012.33cos20
cos][23.20 1738.221
21][16.16 1438.221
21
2 1212 1211 11
araaarmm rratg tgtgmm zm rmm zm r
wn
wttntt
[3.136]
02462.00259.0
wtt
invinv
[3.137]
38.212.33cos2
cos n
tmm
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 87 –
156.0 0246.0 0258.04886.2321714
212 11tginv invtgzzXt wt
tbt [3.138]
0302.0 cos0996.0 12.33cos 119.0 cos119.01361.012..33cos1140.0
cos
2 21 11 2 1 12 1
n tn ts sn n nst
sn n n
x xx xx x x a xxx x x
[3.139]
9218.17 5.035.14103.0 145.038.2 5.0
*
1 12 12*
2 11 11
t t t ft t t f
fh X z m nfh X z m n
[3.140]
4808.2187.18
11 1212 11
t f w at f w a
c ra rc ra r
[3.141]
3.4 Stabilirea forțelor din angrenaje pentru fiecare roată
Tabel 3.2 Forte ce actioneaza la rotile dintate
Forță
Roată Ft [N] Fr [N] Fr [N]
1,2 6993,4256 2991,7467 4497,1972
3,4 5644 2417,0506 3498,2213
5,6 4626,1992 1952,2098 2714,3377
7,8 3936,2317 1637,0787 2177,8492
9,10 3345,046 1371,8033 1736,8113
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 88 –
Figura 3.9 Schema cinematica a fortelor din angrenaje
[3.142]
3.5 Calculul reactiunilor din arbori pentru fiecare treaptă
;
11
LlFRt
BH
11
LrFlFRda r
BV ; [3.142]
tgF FtgFFriMFt a t r
dxM
t ;cos;
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 89 –
;ai BAF R
2 2 2
BA BV BH B R R R R ; [3.143]
Tabel 3.3 Reactiunile din arbori
– RAH RAV RA RBH RAV RBA RB
Tr. I 5397 2695 6006 296 4497 4749 1530
Tr. II 3807 1965 4284 1838 452 3498 3977
Tr. III 1865 1104 2156 2761 848 2714 3963
Tr. IV 1281 832 1527 2654 805 2177 3526
Tr. V 169 350 388 3176 1022 1737 3761
23 2 5 ) ( '
LlLFlFRt t
CH
;
2'
5 ' )32( '
LrF rF lLFlFRdrdm a r r
CV [3.144]
2 2
CV CH C R R HR
;
25 4'
LlFlFRt T
DH [3.145]
23'
4 ' '
LrFlFrFlFRdm a r dar
DV
;
a a DA FF R ' ; [3.146]
2 2 2
DA DV DH D R R R R
[3.147]
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 90 – Tabel 3.4 Reactiunile din arbori
– RCH RCV RC RDH RDV RDC RD
Tr. I 15416 13958 20798 4770 5970 1449 22078
Tr. II 13891 9752 17925 7542 4423 13498 18853
Tr. III 12016 3678 12566 8320 5852 1271 10251
Tr. IV 11420 1436 11676 8073 3954 1217 9071
Tr. V 1382 807 1600 7643 4533 1176 8963
3.6 Calculul de rezistență al arborilor la incovoiere si torsiune
Figura 3.10 Arborele primar
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 91 – Treapta I
] [ 302232 56 53941 Nmm l R MAH iHR
[3.148]
] [ 59946 23.20 449756 26951 1 Nmm rFlR Md a AH iVR
[3.149]
] [ 3081202 2Nmm M M MiVR iHR iR
[3.150]
] [ 90974 23.20 44971 Nmm rF Md a t
[3.151]
Treapta II
] [ 307788 84 38072 Nmm l R MAH iHR
[3.152]
] [ 78659 7.24 349884 19653 3 1 Nmm rFlR Md a AH iVR
[3.153]
] [ 3103212 2Nmm M M MiVR iHR iR
[3.154]
] [ 864001 Nmm rF Md a t
[3.155]
Treapta III
] [ 287210 154 18651 Nmm l R MAH iHR
[3.156]
] [ 88596 30 2714 154 11045 5 1 Nmm rFlR Md a AH iVR
[3.157]
] [ 3005642 2Nmm M M MiVR iHR iR
[3.158]
] [ 814205 5 Nmm rF Md a t
[3.159]
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 92 – Treapta IV
] [ 222894 174 12811 Nmm l R MAH iHR
[3.160]
] [ 68573 35 2177 1748327 7 1 Nmm rFlR Md a AH iVR
[3.161]
] [ 2332032 2Nmm M M MiVR iHR iR
[3.162]
] [ 761957 7 Nmm rF Md a t
[3.163]
Treapta V
] [ 41405 245 1691 Nmm l R MAH iHR
[3.164]
] [ 12796 42 1737 245 3509 9 1 Nmm rFlR Md a AH iVR
[3.165]
] [ 433372 2Nmm M M MiVR iHR iR
[3.166]
] [ 729549 9 Nmm rF Md a t
[3.167]
Arborele secundar
Treapta I
] [ 324960 60 154164 Nmm l R MCH iHR
[3.168]
] [ 349023 20 449760 139581 1 4 Nmm rFlR Md a CV iVR
[3.169]
] [ 4768812 2Nmm M M MiVR iHR iR
[3.170]
] [ 2653232 2 Nmm rF Md a t
[3.171]
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 93 –
Figura 3.11 Arborele secundar
Treapta II
] [ 33851 87 138914 Nmm l R MCH iHR
[3.172]
] [ 277215 55 349887 97524 4 4 Nmm rFlR Md a CV iVR
[3.173]
] [ 4375402 2Nmm M M MiVR iHR iR
[3.174]
] [ 1923904 4 Nmm rF Md a t
[3.175]
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 94 – Treapta III
] [ 318528 158 120164 Nmm l R MCH iHR
[3.176]
] [ 19368650 2714 158 36786 6 4 Nmm rFlR Md a CV iVR
[3.177]
] [ 3727922 2Nmm M M MiVR iHR iR
[3.178]
] [ 1357004 4 Nmm rF Md a t
[3.179]
Treapta IV
] [ 254180 179 114204 Nmm l R MCH iHR
[3.180]
] [ 14146245 2177 179 24368 8 4 Nmm rFlR Md a CV iVR
[3.181]
] [ 2908932 2Nmm M M MiVR iHR iR
[3.182]
] [ 979654 4 Nmm rF Md a t
[3.183]
Treapta v
] [ 94736 248 13824 Nmm l R MCH iHR
[3.184]
] [ 46166 38 1737 248 8074 4 4 Nmm rFlR Md a CV iVR
[3.185]
] [ 1053862 2Nmm M M MiVR iHR iR
[3.186]
] [ 17373810 10 Nmm r F Md a t
[3.187]
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 95 – Verificarea se face pentru trepta I
Pentru arborele primar
] [1822631.090974 3081202 2 2 2
NmmWM Mt i
ech
[3.188]
Pentru arborele secundar
] [98
401.0294 139454 476881
1.032 2
32 2 2 2
Nmm
diM M
WM MI m i t i
ech
[3.189]
3.7 Verificarea rigidității arborilor
Figura 3.12 Arbor ele primar in plan orizontal
E*I=2,06*106
644d=2,06*106
64264=46209,41*106
Nmm [3.190]
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 96 – Treapta I
][ 0246.0
1041. 46209 298356 202 6893
362 2
12
22
1 1
1mmIELllFYt
RH
[3.191]
Treapta II
][ 0337.0
1041. 46209 258384 174 5645
3462 2 2
22
1 3
2 mmIEllFYt
RH
[3.192]
Treapta III
][0331.0
1041. 46209 2583154 104 4626
262 2
12
22
1 5
3 mmIELllFYt
RH
[3.193]
Treapta IV
][ 02350.0
1041. 46209 2582174 84 3936
262 2
12
22
1 7
4 mmIELllFYt
RH
[3.194]
Treapta V
][ 00094.0
1041. 46209 2582245 13 3345
262 2
12
22
1 9
5 mmIELllFYt
RH
[3.195]
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 97 –
Figura 3.13 Arborele primar in plan vertical
Treapta I
][ 010704.0
1041. 46209 258220 56 2992
362 2
12
22
1 1
1 mmIELllFYr
RV
[3.196]
Treapta II
][ 01443.0
1041. 46209 2582174 84 2417
362 2
12
22
1 3
2 mmIELllFYr
RV
[3.197]
Treapta III
][ 0139.0
1041. 46209 2582104 154 1952
262 2
12
22
1 5
3 mmIELllFYr
RV
[3.198]
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 98 – Treapta IV
][ 00977.0
1041. 46209 258284 174 1637
262 2
12
22
1 7
3 mmIELllFYr
RV
[3.199]
Treapta V
][ 000389.0
1041. 46209 258213 245 1372
262 2
12
22
1 9
5 mmIELllFYr
RV
[3.200]
Figura 3.14 Arborele primar in plan orizontal
Treapta I
][ 00415.01041. 46209 258356258563 258 56220 4497
33 2
'
262 2
111 12
22
1 1 1 '
2
mm YEILlLl Ll rFY
RVd a
RV
[3.201]
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 99 – Treapta II
][ 00321.01041. 46209 258384258843 258 84225 3498
33 2
'
262 2
111 12
12
1 3 3 '
2
mm YEILlLl Ll rFY
RVd a
RV
[3.202]
Treapta III
][ 00182.01041. 46209 2583154258 1543 258 154230 2214
33 2
'
262 2
111 12
12
1 5 5 '
2
mm YEILlLl Ll rFY
RVd a
RV
[3.203]
Treapta IV
][ 0028.01041. 46209 2583174258 1743 258 174235 2178
33 2
'
262 2
111 12
12
1 7 7 '
2
mm YEILlLl Ll rFY
RVd a
RV
[3.204]
Treapta V
][ 0015.01041. 46209 2583245258 2453 258 145242 1737
33 2
'
262 2
111 12
12
1 9 9 '
2
mm YEILlLl Ll rFY
RVd a
RV
[3.205]
][ 01805.0 00415.0 0107.0 0246.0 1'
1 1 1 mm Y Y Y Y RRV RH R
[3.206]
][0225.0 00321.0 0144.0 0337.0 2'
2 2 2 mm Y Y Y Y RRV RH R
[3.207]
][0173.0 00182.0 0139.0 0331.0 3'
3 3 3 mm Y Y Y Y RRV RH R
[3.208]
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 100
][0111.0 0028.0 0097.0 0235.0 4'
4 4 4 mm Y Y Y Y RRV RH R [3.209]
][ 00752.0 0015.0 00038.0 0094.0 5'
5 5 5 mm Y Y Y Y RRV RH R
[3.210]
3.8 Calculul pentru alegerea rulmenților
În cazul cutiilor de viteze, capacitatea de încărcare se determină cu relația
[3.211]
cnQ
= sarcina echivalentă medie
[3.212]
Durabilitatea în milioane rotații
n – turația arborelui
Dh – durata de funcționare [ore]
Prin sarcină echivalentă medie
cnQ se înțelege încărcarea care acționează asupra
rulmenților la turație echivalen tă n ech are același effect asupra lui ca și exploatarea în
regim staționar.
pi
iP
i i i cm Q Q/5
1
[3.213]
p
cnD QC
61060h eDnD
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 101
i – raportul dintre timpul h i de funcționare a rulmentului în treapta de ordinal I și timpul
total de funcționare.
Dh (Δh=h 1+ h 2+….+ h n)
Coeficienții
i pentru cutie de autoturism cu 5 trepte sunt
1 0,5
2 2
3 15
4 57,5
5 25
Coeficienți
i sunt în procente
i
– raportul dintre turatia n, corespunzatoare unui anumit regim si turatia echivalenta nech
echi
inn
[3.214]
turatia echivalenta
[3.215]
]/[50 hkm Vamed
– pentru autoturisme
[3.216]
cvmed o
ramed
ech iirVn 66.2
25.1
5 4 3 2 15 5 4 4 3 3 2 2 1 1cv cv cv cv cv
cvmedi i i i ii
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 102
min/ 176895.225.1102755066.23rot nech [3.217]
Sarcinile echivalente pentru rulmentii radiali axiali se determina cu relatiile:
d i i i fSAYRVXQ ) (
[3.218]
unde:
Ri=sarcina radiala din treapta i
Ai=sarcina axiala exterioara care actioneaza asupra rulmentului in treapta
corespunzatoare
Si=rezultanta fortelor axi ale care iau nastere in rulmentii radiali axiali sub influenta
sarcinilor radiale:
X,Y – coeficienti ce depind de raportul Ai=c
V=1 – se roteste inelul interior al rulmentului
Fd=1.3 – coeficient care ia in considerare caracterul dinamic al sarcinii
Fortel e axiale S datorita fortelor radiale R se determina cu relatia:
YRtgR S 5.0 2.1
303022425. 1683
332211
cvncvncvn
ihnihnihn
50004000
5544
cvncvn
ihnihn
[3.219]
95.01
1
echnn
[3.220]
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 103
26.1176822422
2
echnn [3.221]
72.1176830303
3
echnn
[3.222]
26.2176840004
4
echnn
82.2176850005
5
echnn [3.223]
Calculul lagarului A
Se alege un rulment radial axial cu role pe o singura cale de rulare, de tipul 30205 A
STAS 3920
Tabel 3.5 Parametrii pentru calcul lagar A
d D B Cr Cor C0
25 52 15 31 37 1000
3.6 Fortele echivalente lagar A
tr I tr II tr III tr IV tr V
Ri 6006 4284 2156 1527 388
Qi 1809 5569 2802 1985 505
i
0.005 0.02 0.15 0.575 0.25
i
0.95 1.26 1.71 2.26 3.10
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 104 X1=1 ; Y 1=1
d i i i fSAYRXQ ) (
3.1 3.1i i i R ARQ [3.224]
][ 5854 33.35051.325.0 33.3 198526.2 575.0 33.3 280271.115.0 33.3 556926.102.0 33.3 780995.0 005.0
5
1NQ Q
iP
i i i cm
[3.225]
p=3.3
[3.226]
[3.227]
Calculul lagarului B
Se aleg e rulment radial axial cu role pe un rand. Tip 32008 A STAS 3920
Tabel 3.7 Parametrii pentru calcul lagar B
d D B Cr Cor C0
40 68 19 48.8 65.5 7000
] [16.212
102000 176860
1060
6 6milrotD nDh ech
][24 16.21233.3KN D QCp
pm
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 105 Tabel 3.8 Fortele echivalente lagar B
tr I tr II tr III tr IV tr V
Ri 4749 3977 3963 3626 3561
Qi 4497 3498 2714 2177 1737
C=
Ai/ Ri 0.94 0.87 0.68 0.6 0.48
Ai 11822 9343 7706 6413 5465
X=0.4 ; Y=1.6
d i i i fSAYRVQ ) (
V=1 [3.228]
d i i fA R Q 6.1 4.0
][82915
1/1N Q Q
ipP
i i i cm
[3.229]
p=3.3
[3.330]
[3.331]
Calculul lagarului C
Se alege rulment radial axial cu bile pe un rand. Tip NU 1010M
] [16.212
102000 176860
1060
6 6milrotD nDh ech
][41 16.212 829133.3KN D QCp
pm
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 106 Tabel 3.9 Parametrii pentru calcul lagar C
d D B Cr Cor C0
50 80 16 32.1 36.11 1000
Tabel 3.10 Fortele echivalente lagar C
tr I tr II tr III tr IV tr V
Ri 20796 17925 12566 11676 1600
Qi 20796 17925 12566 11676 2176
C=
Ai/ Ri 0.06 0.075 0.101 0.104 0.73
Ai 1449 13498 1271 1217 1173
X=0.4 ; Y=0.6
][ 138535
1/1N Q Q
ipP
i i i cm
[3.332]
[3.333]
p=3.3
[3.334]
Calculul lagarului D
Se alege rulment radial axial de tipul 30206 A STAS 3920
] [8.106
101000 176860
1060
6 6milrotD nDh ech
][318.106 1385333.3KN D QCp
pm
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 107 Tabel 3.11 Parametrii pentru calcul lagar C
d D B C T Cr Cor C0
30 62 16 14 17.25 40 45 1000
Tabel 3.12 Parametrii pentru calcul lagar D
1 tr I tr II tr III tr IV tr V
Ri 22078 18853 10251 9071 8963
Qi=Ri
][ 123705
1/1N Q Q
ipP
i i i cm
[3.335]
[3.226]
p=3.3
[3.227]
] [8.106
101000 176860
1060
6 6milrotD nDh ech
][318.106 1237033.3KN D QCp
pm
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 108 3.9 Concluzii
Pentru aceasta lucrare s-a realizat calculul si constructia cutiei de viteze cu doi
arbori ce echipeaza un autoturism Dacia Logan Pick -Up 1.5 dci 75 cp .
In prima etapa s -a realizat calculul de pre dimesionare , s-a aflat distanta dintre cei
2 arbori ai cutiei de viteze . Deasemenea s -a aflat si greutatea aproximativa a cutiei de
viteze.
Afland distanta dintre axele de referinta, diametrele cercurilor de divizare,
diametrele cercurilor de baza si diame trele cercurilor de picior a rotilor dintate, apoi
caracteristicile geometrice a tuturor elementelor din angrenaj s -a pornit la constructia
cutiei de viteze.
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 109 CAPITOLUL V PROIECTAR E
In acest capitol au fost proiectate pe cate o plansa formatul A1 schema cinematica
de functionare a cutiei de viteze, cutia de viteze si autoturismul pentru care se utilizeaza
acest tip de cutie de viteze.
4.1 Plansa 1
Pe aceasta plansa avem reprezentat a schema cinematica de functionare a cutiei
de viteze cu 5 trepte
Figura 4.1 Schema cinematica de functionare a cutiei de viteze in 5 trepte
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 110 4.2 Plansa 2
Plansa 2 contine cutia de viteze pentru care s -a efectuat calculul in capitolul 3.
Figura 4.2 Cu tia de viteze in 5 trepte
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 111 4.3 Plansa 3
Plansa 3 contine autovehiculul unde este utilizata acest tip de cutie de viteze,
Dacia Logan Pick -Up 1.5 dci 75 cp .
Figura 4.3 Autovehicul Dacia Logan Pick -Up 1.5 dci 75 cp .
4.4 Concluzii
In acest capitol au fost realizate desenele de executie ale schemei cinematice de
functionare a cutiei de viteze, cutia de viteza si autoturismul pentru care se utilizeaza
acest tip de cutie de viteze.
CALCULUL SI CONSTRUCȚ IA
CUTIEI DE VITEZE
UNIVERSITATEA ” TRANSILVANIA” BRAȘOV
FACULTATEA “AUTOVEHICULE RUTIERE I.F.R.”
– 112 Bibliografie:
1. http://www.e -automobile.ro/categorie -transmisii/16 -cutie -viteze -manuala –
automobile.html
2. Ion Tabacu – Transmisii mecanice pentru autoturisme, Editura tehn ica Bucuresti –
1999
3. https://www.automarket.ro/masini -noi/dacia/logan -pick-up-2009 -2012 -160/
4. https://dede manauto.ro/dacia/fisateh/ft_pickup
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: Sef Lucr. Dr. Ing. Radu Ionut -Alexandru Obancea Ovidiu -George [624905] (ID: 624905)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.