Calculul arborilor cutiei de viteze

Arborii cutiilor de viteze sunt solicitați la încovoiere și răsucire. Aceste solicitări dau naștere la deformații elastice de încovoiere și răsucire, care, dacă depășesc limitele admisibile, conduc la o angrenare necorespunzătoare (modifică legile angrenării și reduc gradul de acoperire). De aceea, în majoritatea cazurilor, dimensionarea arborilor se face după considerente de rigiditate și nu de rezistență. Trebuie arătat că, în exploatarea automobilelor, nu se constată deteriorarea arborilor datorită oboselii materialului.

Încărcările arborilor cutiilor de viteze sunt determinate de forțele din angrenajele roților dințate. Aceste forțe dau naștere la reacțiuni corespunzătoare în lagărele arborilor, a căror determinare este necesară atât pentru calculul de rezistență al arborilor cât și pentru calculul de alegere al rulmenților.

Datorită faptului că la schimbarea treptelor de viteze se modifică atât forțele cât și poziția roților active în raport cu reazemele, se schimbă și reacțiunile în lagăre, ceea ce impune ca determinarea lor să se facă pentru fiecare caz în parte, funcție de particularitățile constructive ale cutiei de viteze. În cazul cutiei de viteze cu trei arbori, arborele secundar este solicitat de forțele care iau naștere într-un singur angrenaj, datorită faptului că în timpul cât cutia de viteze se află într-o treaptă oarecare, momentul este transmis numai unei roți dințate de pe acest arbore. In schimb arborele intermediar este solicitat în acelasi timp de forțele care iau naștere în angrenajul permanent (care rămân neshimbate, indiferent de treaptă) și de forțele care apar în angrenajul dintre una din roțile arborelui intermediar cu roata corespunzătoare de pe arborele secundar. Arborele primar este solicitat de forțele din angrenajul permanent (care nu depind de treapta de viteză) și de reacțiunea Rc a lagărului anterior al arborelui secundar (care diferă de la o treaptă de viteză la alta).

În fiecare angrenaj acționează o forță tangențială Ft, una radială Fr, și una axială Fa, ale căror valori sunt date de relațiile:

〖 F〗_t=M_m*i_i/r_d

〖 F〗_r=F_t*tgα/cosγ 〖 F〗_a=F_t*tgγ

unde:

-ii raportul de transmitere de la motor la roata pentru care se determină forțele

-α unghiul de angrenare

-γ unghiul de înclinare a danturii

-rd raza cercului de divizare a roții

Arborele secundar

Schema arborelui secundar

L_2=190mm

L_2=l_4+l_5 =>l_4=150 și 〖 l〗_5=40mm