3
1.Generalitati: Roţile automobilului, în funcţie de natura şi de mărimea forţelor şi momentelor care acţionează asupra lor, pot : -roţi motoare (antrenate): sunt roţile care rulează sub acţiunea uului de putere primit prin intermediul transmisiei de la motorul automobilului! automobilului! -roţi libere (conduse): sunt roţile care rulează sub acţiunea unei forţe de împin"ere sau tra"ere, de acelaşi sens cu sensul #itezei de deplasare a automobilului, eercitată asupra lor de cadrul sau caroseria automobilului! -roţi fr$nate: sunt roţile care rulează sub acţiunea unui moment de fr$nare dez#oltat în mecanismele de fr$nare ale roţilor (fr$nare acti#ă), sau de către "rupul motopropulsor în re"im de mers antrenat (fr$na de motor)% &entru autoturisme, pre#ăzute cu două punţi, or"anizarea tracţiunii se poate realiza după soluţiile ' sau '', prima cifră indic$nd numărul roţilor, iar cea de-a doua, pe cel al roţilor motoare% &entru or"anizarea tracţiunii de tipul ', puntea motoare poate dispusă în faţă sau în spate, iar pentru tipul '' ambele punţi sunt cu roţi motoare% &unţile motoare, faţă de cele nemotoare, asi"ură transferul uului de putere pentru autopropulsare, funcţie de modul de or"anizare a tracţiunii, de la arborele secundar al cutiei de #iteze sau de la transmisia lon"itudinală, la roţile motoare% e-a lun"ul acestui transfer, uul de putere suferă o serie de adaptări şi anume: -adaptare "eometrică determinată de poziţia relati#ă dintre planul în care se roteşte arborele cotit al motorului şi planul în care se rotesc roţile motoare! -adaptare cinematică determinată de asi"urarea rapoartelor de transmitere necesare transmisiei automobilului! -di#izarea uului de putere primit în două ramuri, c$te unul transmis ecărei din roţile motoare ale punţii%
3
&entru a-şi îndeplinii funcţiile de mai înainte mecanismele uului de putere din puntea motoare cuprind: transmisia principală (sau an"rena*ul principal), diferenţialul şi transmisiile la roţile motoare% +n procesul autopropulsării, din interacţiunea roţilor motoare cu calea, iau naştere forţe şi momente de reacţiune% &untea are rolul de a prelua toate aceste forţe şi momente şi de a le transmite elementelor elementelor elastice ale suspensiei şi cadrului sau caroseriei automobilului% &reluarea forţelor şi a momentelor, precum şi transmiterea lor după direcţii ri"ide cadrului sau caroseriei automobilului, se face de un ansamblu constructi# al punţii, numit mecanismul de "idare al roţilor% ecanismul de "idare deneşte, în ansamblul punţii, cinematica roţii suspendate elastic prin intermediul suspensiei% .e denesc astfel punţi ri"ide şi punţi articulate%
1.1 . Studiul solutil solutilor or adoptate: adoptate: &untea din spate motoare are rolul de a transmite momentul motor de la transmisia lon"itudinala lon"itudinala si fortele #erticale de la caroseria auto#eiculului, larotile motoare% &untea din spate trebuie sa transmita caroseriei fortele de tractiune si fortele de frinare, precum si momentul reacti# si momentul de frinare, care apare in momentul deplasari% &untea din spate trebuie sa indeplineasca urmatoarele conditi: -sa asi"ure o functionare normala a tuturor or"anelor montare in carterul puntii! -sa permita un raport de transmitere optim intre economicitate si dinamica auto#eiculului! -sa aiba un "abarit cit mai redus! -sa asi"ute o capacitate de trecere mare!
3
&entru a-şi îndeplinii funcţiile de mai înainte mecanismele uului de putere din puntea motoare cuprind: transmisia principală (sau an"rena*ul principal), diferenţialul şi transmisiile la roţile motoare% +n procesul autopropulsării, din interacţiunea roţilor motoare cu calea, iau naştere forţe şi momente de reacţiune% &untea are rolul de a prelua toate aceste forţe şi momente şi de a le transmite elementelor elementelor elastice ale suspensiei şi cadrului sau caroseriei automobilului% &reluarea forţelor şi a momentelor, precum şi transmiterea lor după direcţii ri"ide cadrului sau caroseriei automobilului, se face de un ansamblu constructi# al punţii, numit mecanismul de "idare al roţilor% ecanismul de "idare deneşte, în ansamblul punţii, cinematica roţii suspendate elastic prin intermediul suspensiei% .e denesc astfel punţi ri"ide şi punţi articulate%
1.1 . Studiul solutil solutilor or adoptate: adoptate: &untea din spate motoare are rolul de a transmite momentul motor de la transmisia lon"itudinala lon"itudinala si fortele #erticale de la caroseria auto#eiculului, larotile motoare% &untea din spate trebuie sa transmita caroseriei fortele de tractiune si fortele de frinare, precum si momentul reacti# si momentul de frinare, care apare in momentul deplasari% &untea din spate trebuie sa indeplineasca urmatoarele conditi: -sa asi"ure o functionare normala a tuturor or"anelor montare in carterul puntii! -sa permita un raport de transmitere optim intre economicitate si dinamica auto#eiculului! -sa aiba un "abarit cit mai redus! -sa asi"ute o capacitate de trecere mare!
3
-sa aiba un cost cit mai redus!
1.2. 1.2. So Solu luti ti sim simil ilar are e a pun punti tiii mot motoa oare re:: &unte motoare in carterul punti se aa si planetarele /i"% 0 punte ii mai ri"ida si nu necesita materiale speciale si este o #arianta simpla%
/i"% 0 &unte motoare ri"ida%
&unte motoare in care arborii planetari se aa in afara carterului diferentialului 1/i"% a) si b)2 se foloseste la pinte motoare cu suspensie independenta, este ce-a mai folosita solutie in prezent la automobile% si"ura o stabilitate buna in #ira*e un confort marit in eploatare%
3
/i"% a) iferential autoblocant cu patinare limitata%
/i"% b) nsamblu punte motoare%
1.3. Solutii similare pentru transmisia principal si diferential:
3
4ransmisia principala are rolul de a multiplica momentul motor primit de la transmisia lon"itudinala si de al trimite cu a*utorul diferentialului la arbori planetari in ma*oritatea cazurilor sub un un"i de 56 "rd% /ata de aa pinionului transmisiei principale% 4rebuie sa asi"ure o calitate dinamica, economicitate, functionare silentioasa , "abarit cit mai redus, functionare fara z"omot, sa permita re"lare, sa sa demonteze usor, sa e rezistent, sa aiba un randament ridicat% 4ransmisia principala se face de obice printrun an"rena* conico-cilindric la care difera dantura prin care se face an"renarea: -dinti dreplti nu pre sunt utilizati pentru ca au un randament scazut si au un ni#el de z"omot ridicat
-dinti inclinati si dinti cu dantura in e#ol#enta (curbi) sunt cei mai folositi in ma*oritatea cazurilor transmit momemte mari au silentiozitate in timpul utilizari, au deza#anta*ul ca necesita costuri ridicate in fabricatie! /i"% 3
3
/i"% 3 iferential coroana si pinionul de atac cu dantura curba%
-melc roata melcata se utilizeaza la camioane si auto#eicole ce necesita rapoarte mari de transmitere pentru un "abarit cit mai redus! -diferential autoblocan cu #iscocupla* pentru mai bune performante ale auto#eiculelor /i"% '!
3
/i"% ' iferential autoblocabil cu #iscocupla*% -diferential cu melc roata melcata, se utilizeaza 7 sau 8 melci satelit si doa roti melcate planetatre, sunt folosite pentru autoblocare au constructi#e simpla si nu mecesita mecanism auiliar de blocare!
2. Solutia adoptata pentru punte motoare: .olutia puntii motoare adoptata se aa in /i"% 9 este o punte motoare ri"ida pentru ca ecipeaza un camion!
3
/i"% 9 &unte motoare ri"ida%
2.1.
Solutia adoptata pentru diferential si scema de organizare: .e adopta o solutie a transmisiei principale clasica pinion coroana dintata cu dinti inclinati, pentru o mai buna transmitere a puteri si pentreu silentiozitate in epoatare % .cema de functionare este prezentata in /i"% 7!
3
/i"% 7 .cema de or"anizare a transmisiei principale si a diferentialului%
2.2. Solutia adoptata arborelui planetar si schema de organizare: rborele planetar /i"% , ri"id pentru ca este punte ri"ida si nu necesita arbori articulatii!
/i"% rbore planetar articulate la ambele capete si scema de or"anizare% 0-capatul arbotelui montat in diferential! -capatul arborelui montat in butucul rotii motoare!
3
2.3. Solutia adoptata butucului riti motoare si schema de organizare: ;r"anizarea butucului roti motoare /i"% 00% .istemul de "idare este prins de carterul puntii motoare, butucul interior este pre#azut cu caneluri pentru asamblarea arborelui planetar si butucul interior este asamblat cu dio rulmenti radial-aiali in interiorul butucului eterior!
/i"%00
3. Dererminarea momentului motor de calcul:
3
3
MM := 385.33 ⋅ 10 !c v1 := .3$
ηcv := 0.9$
(Nmm)
Pentru calcule se adoptã: cv=0,9...0,98 ( pentru pr!"ã d!rectã) cv=0,9#...0,9$ (pentru celelalte trepte) c=0,990...0,995 (transms!e lon%!tud!nalã) 0=0,9#...0,9$
ηc := 0.99 η0 := 0.9# η := ηcv ⋅ ηc ⋅ η0 Mc
:= MM ⋅!cv1 ⋅ η
η = 0.85& &
Mc = #.$33 × 10
'aportul de transm!tere d!n an%renaul con!c
(Nm) !0 := $.$&
3.1. Calculul rotilor dintate conice:
3
Numãrul de d!nt! "1 "#
:= " 1 ⋅ !0
:= 9
" # = $0.#8$
se adopta
"#
:= $0
n%*!ul de an%renare !n sect!unea normalã =#0 (%rade)
αn := #0⋅
π
αn = 0.3$9
180
+ãt!mea dantur!! m := 5
- := 9 ⋅ m,
n%*!ul de !ncl!nare al dantur!! !n sect!unea med!e m=35...$0 (%rade) pentru danturã cur-ã
β m := $0⋅
π 180
β m = 0.&98
- = $5
3
oe!c!entul !nãlt!m!! capulu! de reer!ntã normal s! rontal 0n := 1
:= , 0n ⋅ cos ( β m)
, 0,
, 0, = 0.&&
oe!c!entul oculu! de reer!nta la und, normal s! rontal /0n /0, := /0n ⋅ cos ( β m)
:= 0.#
/0, = 0.153
n%*!ul conulu! de d!v!"are
δ1 := atan
δ# := 90⋅
δ11 := δ1 ⋅ δ## := δ# ⋅
"1 "#
π 180
180
π 180
π
− δ1
δ1 = 0.##1 δ# = 1.3$9
δ11 = 1#.&8 δ## = .3#
(%rade)
( %rade)
3
δ11 := δ1 ⋅ δ## := δ# ⋅
180
δ11 = 1#.&8
π 180
δ## = .3#
π
(%rade)
( %rade)
Numarul de d!nt! a! rot!! ec*!valente " 1ec* :=
" #ec* :=
"1 cos ( δ1 ) ⋅ cos ( β m )
3
"1ec* = #0.5#1
3
"#ec* = $05.359
"# cos ( δ# ) ⋅ cos ( β m )
3
+un%!mea %eneratoare! conulu! de d!v!"are - ⋅ s!n ( δ1) 3 m, = 5.01$ + m := cos ( β m ) "1 +
:= 0.5 ⋅ m ⋅ " 1 ⋅
!0
#
+
+
1
= 103.$ (mm)
dnc!mea de lucru a d!nt!lor *e
:= # ⋅ , 0, ⋅ m,
*e = .&8#
2ocul de und c
:= /0, ⋅m,
= 0. &8
c
nãlt!mea d!ntelu! * := *e
+c
*
= 8.$5 (mm)
4eplasarea spec!!cã n sect!unea rontalã
ξ, := 0.03
nãlt!mea capulu!
:= m, ⋅ ( , 0, + ξ , ) a# := *e − a1 a1
a1 = 3.991
(mm) a# = 3.&9 (mm)
6nalt!mea p!c!orulu! 4!ametrul de d!v!"are 1 , 41d1:=:=* "−1 ⋅am -# :=:=*" −⋅ m a# 4 d#
#
,
$.$59(mm) (mm) 1 = 4d1 = -$5.1#$ $.59 (mm) # = 4 = #00.551 (mm) d#
3
n%*!ul p!c!orulu! d!ntelu!
γ 1 := atan γ # := atan
-1
γ 1 = 0.0$3
+ -#
γ # = 0.0$&
+
n%*!ul conulu! e7ter!or
δe1 := δ1 + γ # δe# := δ# + γ 1
δe11 := δe1 ⋅ δe1# := δe# ⋅
180
π 180
π
δe1 = 0.#& δe# = 1.393
δe11 = 15.31$ δe1# = 9.8
3
n%*!ul conulu! !nter!or
δ!1 := δ1 − γ 1 δ!# := δ# − γ #
δ!11 := δ!1 ⋅ δ!1# := δ!# ⋅
δ!1 = 0.18 δ!# = 1.30$
180
π 180
π
δ!1 1 = 10.#13 δ!1 # = $.&8&
4!ametrul de v!r
:= 4d1 + # ⋅ a1 ⋅ cos ( δ1) 4e# := 4d# + # ⋅ a# ⋅ cos ( δ#) 4e1
4e1 = 5#.91# 4e# = #0#.11
3
4!stanta de la v!rul conulu! p!na la dantura 1
:=
#
:=
4d1 # ⋅tan ( δ1) 4d# # ⋅tan ( δ#)
− a1 ⋅ s!n ( δ1)
1 = 99.$
− a# ⋅ s!n ( δ#)
# = 18.9&#
(mm) (mm)
ros!mea d!ntelu! pe arcul cerculu! de d! v!"are
π
:1
:= m ⋅
:#
:= π ⋅ m, − :1
#
+ # ξ ⋅ ⋅
tan ( αn) , 0 ⋅ cos ( β m )
+0
:1 = 8.0&# :# = .&89
(mm)
(mm)
3
;er!!carea an%renaulu! reductorulu! central
alculul de re"!stentã la ncovo!ere
σe1 :=
σe# :=
m= := 10
> 1 := 0.1#
0.$8⋅ Mc ⋅
σe,1 = $1.888
4d1 ⋅ - ⋅ m⋅ > 1
0.$8⋅ Mc ⋅
?
> # := 0.05
(MPa)
σe,# = #5$.8#
4d# ⋅ - ⋅ m⋅ > #
:= #.1 ⋅ 105
σc1 := 0.31&
σc# := 0.31&⋅
Mc ⋅ ? - ⋅ 4e1 ⋅ cos ( αn)
⋅
# ⋅ Mc ⋅ ? - ⋅ 4e# ⋅ cos ( αn)
1
ρ1
⋅
+
1
ρ1
1
ρ#
+
1
ρ#
σc1 = 1$35.&0&
σc# = 1038.&$3 a=1&00 MPa
3.2. Calculul rulmentilor:
(MPa)
(MPa)
3
alculul ortelor d!n an%renaele concurente cu dantura ncl!natã Pinion
@t1 := # ⋅
@a1
:=
@t1 cos ( β m )
Mc 4d1
5
⋅ ( tan ( αn) ⋅ s!n ( δ1) + s!n ( β m ) ⋅ cos ( δ1) )
$
@a1 = 9.951 × 10
@r1 :=
(N)
@t1 = 1.08 × 10
@t1 cos ( β m )
(N)
⋅ ( tan ( αn) ⋅ cos ( δ1) + s!n ( β m ) ⋅ s!n ( δ1) ) $
@r1 = &.98$ × 10
(N)
3
Coroanã
@t# := # ⋅
@a#
:=
Mc 4d# @t#
cos ( β m )
$
@t# = #.$#& × 10
⋅ ( tan ( αn) ⋅ s!n ( δ#) + s!n ( β m ) ⋅ cos ( δ#) )
$
@a# = 1.51 × 10
@r# :=
@t# cos ( β m )
(N)
(N)
⋅ ( tan ( αn) ⋅ cos ( δ#) + s!n ( β m) ⋅ s!n ( δ#) ) $
@r# = #.#39 × 10
(N)
3
;er!!carea rulment!lor d!n ar-orele p!n!onulu! l1
(mm)
:= 109
l#
(mm)
:= 55
'eact!un!le n punctul B
AB
:= @t1 ⋅
l1
5
AB = #.13 × 10
l#
@r1 ⋅ l1 − @a1 ⋅ CB :=
'B
:=
l#
AB
#
+
CB
#
(N)
4d1 #
$
(N)
5
(N)
CB = 9.59 × 10
'B = #.3$9 × 10
3
'eact!un!le n punctul A
:=
A
@t1 ⋅ ( l1
+ l #)
l#
@r1 ⋅ ( l1 + l#) − @a1 ⋅ C :=
:=
'
#
+
C
(N)
5
(N)
5
(N)
4d1 #
C = 1.&$ × 10
l# A
5
A = 3.#15 × 10
#
' = 3. × 10
' 1. D := 0.5 ⋅
' D = 0.5&$
A
'B 1.
$
@a1 = 9.951 × 10
0.5 ⋅ ( 1#$.113 − $$.$3#) = 39.8$
Pentru rulmentul d!n la%ãrul A avem urmãtoarele caracter!st!c!: N
r := #1&
D := 0.5 ⋅ DB
E
'
:= '
e
:= 0.35
A
5
D = 1.0&& × 10
A
:= D +
5
= #.13# × 10
5
DB = #.0&1 × 10
@a1
E
= 3. × 10
5
(N)
:= 1.
= 1.38# ×
5
10
3
nM := 1800 n
:=
4 :=
nM
n
!cv1
4* := 3000
= #$$.101
&0⋅ n ⋅ 4*
4 = $3.938
&
10
:= E ⋅
3
= 1.#9 × 10
&
tre-u!e sã !eF r
'ulmentul !n la%arul B r := 1#0
(N)
Eec * := 0.$⋅ 'B
3
:= Eec* ⋅ 4
A := 1.
DB
:= #5 $
Eec * = 9.$01 × 10
+ A ⋅ DB
= 3.31 × 105
tre-u!e sa !eF r
3
3.3. Calculul diferentialului:
alculul a7ulu! satel!t!lor 'a"a med!e a p!n!onulu! planetar
?ortul un!tar de orecare
τ :=
$ ⋅ MM ⋅ !cv1 ⋅ !0 #
N ⋅ 'm ⋅ π ⋅ d
'm
:= &#
(mm)
d
:= $0
(mm)
3
ta-!l!rea momentelor de clacul pe -a"a lu7ulu! de putere Momentul de calcul pentru rot!le d!ntate (M) Numãrul satel!tlor
M
:=
MM ⋅ !cv1 ⋅ !0
N := # &
(Nm)
M = &.359 × 10
N
Momentul de calcul pentru !m-!narea rot!lor planetare cu ar-or!! planetar!
λ := 1.#0 M1
:= MM ⋅ !cv1 ⋅ !0 ⋅
λ 1+ λ
&
M = &.359 × 10
(Nm)
3
MM ⋅ !cv1 ⋅ !0
σ# :=
σ:# = &.&5
N ⋅ '1 ⋅ d ⋅ *#
(NGmm#)
# as#=80(NGmm ) ?ortul un!tar de str!v!re d!ntre a7ul satel!tulu! s! satel!t *1
(mm)
:= $5
σ:1 :=
MM ⋅ !cv1 ⋅ !0
σ:1 = 5&.981
N⋅ 'm ⋅ d ⋅ *1
# as1=$0...&0(NGmm ) alculul la str!v!re d!n an%renarea satel!tulu! cu rot!le planetare d1
σs3 :=
(mm)
:= 50
$ ⋅ MM ⋅ !cv1 ⋅ !0 ⋅ 10
π ⋅ N ⋅ 'm ⋅
d1
#
#
d
:= $0
⋅ tan ( αn) ⋅ s!n ( δ1)
−d
(mm)
σs3 = 115.93
(NGmm#)
# as3=100...1#0(NGmm )
3.4. Calculul arborelui planetar: r-or!! planetar! sunt sol!c!tat! la tors!une s! !ncovo!ere, unct!e de modul de montare al -utuculu!. alculul ar-or!lor planetar! alculul ar-or!lor planetar! se ace pentru patru re%!mur! caracter!st!ce de m!scare: H re%!mul tract!un!! H re%!mul rnãr!! H re%!mul derapãr!! H re%!mul trecer!! peste o-stacole
3
'e%!mul tract!un!!
reutatea autove*!cululu!
a
+un%!mea autove*!cululu!
+ := 000
(mm)
nãlt!mea centrulu! de %reutate
*% := 1093
(mm)
:= 1105⋅ 9.81
?cartamentul autoe*!cululu!
B := 100
'a"a de rot!!
r d
:=
850
oe!c!entul de aderentã
(mm)
= $#5 π α := 1⋅
n%*!ul de ncl!nare al drumulu! =1(%rade) oordonatele centrulu! de %reutate
(mm) r d
#
(N)
a = 108&$5.5
180
a
:= $#00
(mm)
-
:= #800
(mm)
α = 0.#9
φ := 0.5
oe!c!entul de ncãrcare d!nam!cã a punt!! motoare la demara
m#
:=
+ ⋅cos ( α) +
m# = 1.083
− φ ⋅ *%
reutatea punt!! atã reutatea punt!! spate
1
:= 33##.5 ⋅ 9.81
#
:= 553.5 ⋅ 9.81
$
(N)
1 = 3.#59 × 10
$
# = 5.$3# × 10
(N)
3
'eact!unea normalã d!na!m!cã C's=C'd C's := m# ⋅
# #
$
C's = #.9$# × 10
'eact!unea tan%ent!alã d!nam!cã D's=D'd oe!c!entul de -locare al d!erent!alulu! λ := 1.#
(N)
3
D's :=
MM ⋅ !cv1 ⋅ !0 r d
⋅
λ 1+ λ
$
(N)
D's = 1.&3# × 10
3.1.#. 'e%!mul rnãr!! 'eact!un!le normale la rnare C@s=C@d oe!c!entul de ncãrcare d!nam!cã al punt!! spate m#,
:=
cos ( α) ⋅ ( a
C@s := m#, ⋅
− φ ⋅ *%)
a # #
m#, = 0.
$
(N)
C@s = #.09 × 10
'eact!un!le tan%ent!ale la rnare D@s=D@d D@s := C@s⋅ φ
$
D@s = 1.5&8 × 10
(N)
3
'e%!mul derapãr!! A 's :=
:=
A 'd
# ⋅ φ
# #
⋅
⋅
⋅
#
#
:=
⋅
#
#
C's :=
C'd
# ⋅ φ
1
1
+
1
+ #⋅
1
−
−
φ ⋅ *%
$
B
# φ ⋅ ⋅ *%
B
# φ ⋅ ⋅ *%
(N)
A'd = #$.91
(N)
$
C's = 5.33& × 10
B
# φ ⋅ ⋅ *%
A's = $.00# × 10
C'd = 9&&.
B
'e%!mul trecer!! peste o-stacole #
C' :=
$
#
C'
τ :=
(N)
C' = #.1& × 10
τ = 0.5
#
alculul ar-or!lor planetar! total descãrcat! de momente de ncovo!ere 4!ametrul ar-orelu! panetar:
M' := D's⋅ r d 3
I t := 0.# ⋅ d
τ t :=
M' It
d
&
(Nmm)
5
(mm3)
M' = &.93 × 10 I t = 1.$58 × 10
τ t = $.58
(mm)
:= 90
(NGmm#)
# at=500 (NGmm )
(N)
(N)
3
Bibliograe:
1. 2. 3. 4.
=eor"e /răţilă ş%a%: >alculul şi construcţia auto#eiculelor, ?& alculul şi construcţia auto#eiculelor, ?&
