21A412: Optimalizace geometrických parametrů a pevnostních výpočtů ozubených kol automobilních převodovek zahrnující reálné provozní podmínky

Výzkumné centrum spalovacích motorů a automobilů Josefa Božka - Kolokvium Božek 2011, Praha 7. 12. 2011 V02 - Nové koncepce a optimalizace pohonových ústrojí s velkou adaptivitou pro reakci ... Mechanické převodovky a děliče výkonu

21A412: Optimalizace geometrických parametrů a pevnostních výpočtů ozubených kol automobilních převodovek zahrnující reálné provozní podmínky. Popis aktivity: Zpracování výsledků rozborů geometrických a pevnostních parametrů ozubených kol čtyř zahraničních automobilních převodovek. Návrh metodiky optimálního dimenzování ozubených kol převodovek na základě těchto rozborů. Úpravy programů pro geometrické a pevnostní výpočty ozubení na základě nejnovějších poznatků a reálných provozních podmínek. Hlavní činnosti: • Vyhodnocení výkresové dokumentace převodovky MQ100 (Škoda Auto a.s.) a měření geometrických parametrů a přesnosti reálných převodovek výrobců Honda (Jazz), Fiat (Panda) a Toyota (AyGo). • Geometrické a pevnostní výpočty všech převodovek a jejich zhodnocení, posouzení modifikací ozubení a přesnosti výroby ozubení zejména z hlediska buzení hluku a vibrací. • Posouzení tuhosti uložení hřídelů a provedení odlitků skříní na záběrové poměry a hluk. • Celkové zhodnocení a závěry pro optimální dimenzování. • Úpravy programového vybavení pro výpočet geometrie a pevnosti s ohledem na hodnocení reálných převodů (vůle, nástroj, identifikace reálného soukolí, vliv ozubení v provedení HCR atd.). 1M6840770002

Str. 1

Zdeněk Dejl, Vladimír Moravec, VŠB-TU Ostrava


21A412: Optimalizace geometrických parametrů a pevnostních výpočtů ...

Postup řešení a příklady dílčích výsledků Posouzení hlavních koncepčních a konstrukčních rozdílů

Kinematická schémata převodovek 1M6840770002

Str. 2




Výsledky hodnocení – vybraný přehled geometrických a záběrových parametrů jednotlivých soukolí převodovek

1M6840770002

Str. 3




Výsledky hodnocení – geometrické a záběrové poměry převodovek Problém - jak stanovit základní geometrické parametry (mn, αn, β, x) bez dokumentace. Řešení: - navržen postup na základě numerického řešení transcendentních matic pro tři měřené rozměry soukolí, - vypracován software pro identifikaci čelních kol.

1M6840770002

Str. 4




Výsledky hodnocení – kvalitativní ukazatele záběru ozubených kol • trvání záběru profilu εα se převážně pohybuje kolem 2, • celkové trvání záběru εγ je pro soukolí 3. až 5. stupně větší než 3, • použit je vždy nestandardní základní profil HCR.

1M6840770002

Str. 5




Výsledky hodnocení - únosnosti ozubených kol • bezpečnost v ohybu a v dotyku jsou u převodovek Fiat a Toyota zcela srovnatelné s MQ100 s výjimkou 5. stupně, • celkově jdou bezpečnosti v ohybu i v dotyku zcela dostatečné pro vstupní točivý moment 100 Nm • porovnávací točivý moment 100 Nm je pro převodovku Honda příliš nízký.

1M6840770002

Str. 6




Výsledky hodnocení – základní doporučení pro optimální dimenzování ozubených kol převodovek

• • • •

volit menší moduly a tím, pro dané osové vzdálenosti, větší počty zubů, volit šikmé zuby s úhlem šroubovice nad 30⁰ (mimo zpátečky – přímé zuby), použít soukolí s vysokým trváním záběru εα >2 a εγ = 2,5...4 u všech soukolí (mimo 1. stupeň a zpátečku), soukolí stálého záběru má velký převodový poměr (iS = 3...5), což vede k malému počtu zubů pastorku, pročež nelze realizovat εα >2 a je nutno řešit dosažení velkého εγ větším sklonem zubů (εβ), pro dosažení εα >2 je optimální volba valivého úhlu αtw = (16,5...18,5) ⁰, tuto hodnotu lze dosáhnout úhlem záběru základního profilu v rozmezí αn = (14...20) ⁰, tloušťku zubu na hlavách pastorku volit v rozmezí 0,9...1,2 mm, 2,4 Oznacení soukolí HCR 2,2 možno připustit měrné skluzy na patách až 3. 5. ST.

Základní cíl: dosáhnout optimálních hodnot trvání záběru a tím zajistit • kvalitu záběru soukolí, • rozložení zatížení na více zubů, • snížení vibrací a hluku 1M6840770002

Str. 7

Trvání záberu profilu ε α

• • •

4. ST. 3. ST 2. ST.

2,0 1,8

1. ST. 1,6

ST. ZÁB.

1,4 1,2 1,0 15

16

17

18

19 20 21 22 23 24 25 Valivý úhel záberu v celní rovine α tw

26

26


26



Úpravy programů pro geometrické a pevnostní výpočty ozubení • doplnění software Geometrie“ o možnost uvažování boční vůle a dalších měr soukolí, • rozšíření „GEOMETRIE“ o utilitu „Identifikace čelního ozubení“, • rozšíření „GEOMETRIE“ o utilitu „Nástroj“ pro možnost výpočtu ozubení s výběhem na patě či se sražením hlavy,

1M6840770002

Str. 8




Dosažené výsledky a výstupy převáděné do praxe vyhodnocení geometrických parametrů a přesnosti 4 převodovek výrobců VW (MQ100), Honda (Jazz), Fiat (Panda) a Toyota (AyGo) včetně pevnostních výpočtů na základě výzkumných zpráv: Moravec, V., Němček, M., Havlík, J. a Hurníková, Š. Kontrolní geometrické a pevnostní výpočty převodovky MQ100, č. zprávy D5-VCJB21A412/2010, Moravec, V., Němček, M., Havlík, J. a Hurníková, Š. Měření a kontrolní výpočty převodové skříně osobního automobilu: • Toyota AyGo, č. zprávy D8-VCJB21A412/2010 • Honda Jazz,

č. zprávy D6-VCJB21A412/2010

• Fiat Panda,

č. zprávy D7-VCJB21A412/2010

doplnění výpočetního software „GEOMETRIE“ o možnost uvažování boční vůle a dalších měr čelního ozubení, 1M6840770002

Str. 9




Dosažené výsledky a výstupy převáděné do praxe rozšíření uvedeného software o nové utility: • „Identifikace čelního ozubení“ z naměřených hodnot • „Nástroj“ pro výpočet ozubení se sražením hlav a patní protuberancí. Němček, M., Dejl, Z.: Geometric calculation of the Chambered Tip and the Protuberance Undercut of a Tooth Profile. Proceedings of ASME 2011 Internacional Design Engineering Technical Conference. August 28-31, 2011, Washington, USA. návrh a kontrola ozubení pro převodovku elektromobilu MBeVito TAXI pro firmu MB tech Praha, úprava ozubení reduktoru WG 600 (T = 6 000 Nm) pro firmu ADS.

1M6840770002

Str. 10




Výhled na další činnost pokračování v rozborech geometrických a pevnostních parametrů ozubených kol u převodovek • se vstupním točivým momentem 280 až 350 Nm, • s dvojspojkovým uspořádáním, celkové vyhodnocení výsledků rozborů ze všech hodnocených převodovek ● Ford, ● Peugeot, ● Toyota, ● Fiat,

● Renault, ● VW, ● Honda, ● Škoda,

výzkum v oblasti aplikací nelineárních hypotéz kumulace poškození při výpočtech životnosti ozubení na ohyb a na dotyk. 1M6840770002

Str. 11




Návrh implementačního plánu aktivity Partner: ŠkodaAuto, a.s., Mladá Boleslav: technická zpráva č. D9-347/2011 „Zhodnocení vlastností převodovky MQ100 v porovnání s převodovkami zahraničních výrobců“, •

termín předání: 2010, termín zavedení: 2011,

posouzení vlastností převodovky MQ200 včetně zahraničních konkurenčních vzorků, •


měření poměrných deformací a napětí ve vybraných částech tělesa odlitku převodové skříně MQ100, •


měření průhybů hřídelů převodovky MQ100 a vyhodnocení záběrových poměrů, • 1M6840770002

termín předání: 2012, termín zavedení: 2012. Str. 12




Resumé aktivity Hodnocení geometrických, záběrových a skluzových poměrů včetně únosnosti ozubení v dotyku a v ohybu u čtyř vybraných převodovek pro malé automobily. Doporučení pro optimální dimenzování.

1M6840770002

Str. 13


Výzkumné centrum spalovacích motorů a automobilů Josefa Božka - Kolokvium Božek 2011, Praha 7. 12. 2011 V02 - New Concepts and Optimization of Adaptive Powertrains Mechanical Transmissions and Power Splitting

21A412: Optimization of geometric parameters and loading capacity calculations of automobile gearboxes gearings including real service conditions.

Resume of the activity Evaluation of geometric, meshing and sliding parameters including a loading capacity in contact and bending for four selected gearboxes of small personal cars.

1M6840770002

Str. 14


21A412: Optimalizace geometrických parametrů a pevnostních výpočtů ozubených kol automobilních převodovek zahrnující reálné provozní podmínky

Recommend Documents