Gli ingranaggi realizzati

Dopo aver spiegato le considerazioni che sono alla base del progetto degli ingranaggi,

si illustrano ora i valori assunti per i vari parametri e i risultati dei calcoli.

Il primo stadio

Figura 4.7: Rappresentazione delle dentature del primo ingranaggio; sono visibili le

circonferenze di base, le primitive e la retta d’azione. In blu `e rappresentato il pignone.

I dati di input della coppia nominale e del ciclo di carico sono quelli indicati

nella tabella 3.1 a pagina 12. Come vita attesa si assumono 4000h: questo valore

`e abbastanza diffuso in campo automotive perch`e corrisponde a 200000km percorsi

ad una velocit`a media di 50 Km/h.

Viene applicata una lubrificazione ad iniezione d’olio. Il lubrificante scelto `e ti-

pico per applicazioni di questo tipo ed in tabella 4.1 se ne riportano le principali

caratteristiche.

Densit`a (kg/mm

3

₎

₈₉₅

viscosit`a a 40 °C mm

2

_/s

₂₂₀

viscosit`a a 100 °C mm

2

_/s

_17,5

Temperatura minima (°C)

-15

Temperatura massima (°C)

120

Il rapporto di trasmissione `e leggermente minore in questo primo stadio, pari a

0,297, per rallentare maggiormente l’albero intermedio e facilitare la scelta dei cusci-

netti che come noto sono caratterizzati, tra le altre cose, dalla velocit`a di rotazione

massima ammissibile.

Il materiale utilizzato per tutte le ruote dentate `e il 18 CrNiMo 7-6, le cui carat-

teristiche sono riassunte in tabella 4.2. Questo materiale `e da tempo utilizzato per

la produzione di numerosi componenti da parte dell’azienda CIMA s.p.a. e la sua

affidabilit`a `e quindi garantita da anni di esperienza.

Durezza a nucleo (HRC)

≥30

Trattamento

cementato

Durezza superficiale dopo trattamento (HRC)

61

R

m

(N/mm

2

)

1200

R

p

(N/mm

2

)

850

E (kPa)

206

σ

Flim

(N/mm

2

)

500

σ

Hlim

(N/mm

2

)

1500

Tabella 4.2: Caratteristiche meccaniche del 18 CrNiMo 7-6; σ

Flim

e σ

Hlim

sono le tensioni

ammissibili per la flessione e per le pressioni superficiali.

Le caratteristiche geometriche della dentatura sono presentate in tabella 4.3.

Modulo normale m

n

1,74 mm

Angolo di spinta normale α

n

17,5°

Angolo d’elica β

25°

Z

1

27

Z

2

91

Interasse

115

Larghezza del dente b

1

29.5

Larghezza del dente b

2

26

Fattore di correzione x

1

0,6174

Fattore di correzione x

2

0,4345

Qualit`a ISO 1328 ruota 1

5

Qualit`a ISO 1328 ruota 2

5

Tabella 4.3: Caratteristiche geometriche del primo ingranaggio.

m

n

e α

n

sono stati stabiliti, oltre che per ottimizzare resistenza a piede e rico-

con fattore di dedendum 1,7 , fattore di addendum 1,3 e fattore di raggio di pie-

de 0,34. Questo utensile realizza una dentatura con long addendum (che migliora

il ricoprimento), con un raggio di fondo pieno, e fa parte del parco utensili gi`a

disponibili.

L’interasse `e stato imposto seguendo le considerazioni viste nel paragrafo 4.1.2

a pagina 20. A questo punto `e possibile calcolare le correzioni, stabilendo come

obiettivo la minimizzazione degli strisciamenti specifici, quindi dell’usura.

I risultati ottenuti sono pi`u che soddisfacenti, sia in termini di ricoprimento

totale che di coefficienti di sicurezza alle diverse sollecitazioni

4

_{, come si vede nella}

tabella riassuntiva 4.4. Tutti i dettagli circa i risultati del calcolo sono diposnibili in

appendice.

Ricoprimenti (profilo/elica/totale)

1.8717/1.9328/3.8045

ruota1

ruota2

Cerchio di testa effettivo

58.509mm

180.745mm

Sicurezza a piede dente

2.2665

1.8393

Sicurezza fianchi

1.4568

1.5514

Sicurezza a grippaggio (temperatura media)

4.0541

Sicurezza a grippaggio (temperatura istantanea)

6.6479

Tabella 4.4: Risultati del calcolo per il primo ingranaggio.

Per ottenere le sicurezze ai fianchi e al piede si realizza anche lo shot peening.

Sulla base di esperienze precedenti dell’ufficio tecnico e di verifiche sperimentali,

il coefficente tecnologico Y

T

, per questa operazione, `e maggiore di quello prescrit-

to dalla norma e pari a 1,2. Prima di effettuare questa operazione i pezzi vengono

cementati e poi rettificati con mole profilate. E’ importante eseguire queste fasi

del processo produttivo nell’ordine in cui vengono qui proposte: la rettifica, infat-

ti, induce delle tensioni di trazione che potrebbero parzialmente annulare quelle di

compressione desiderate mentre la cementazione pu`o provocare un rilassamento del-

le tensioni indotte dallo shot peening. Si pu`o notare che la larghezza del dente, in

entrambe le ruote, `e maggiore del valore di 12 volte m

n

, indicato in precedenza: que-

sto perch`e, viste le qualit`a raggiunte, le flessioni del dente sono comunque contenute

ed `e possibile allargare la fascia dentata, aumentando cos`ı il ricoprimento d’elica.

4

_{Il coefficiente di sicurezza al piede del dente `e definito come il rapporto tra la tensione massima,}

dovuta alla flessione del dente, e la massima tensione ammissibile dal materiale; il coefficiente di

sicurezza ai fianchi invece `e il rapporto tra la pressione superficiale massima, che si sviluppa sul

fianco del dente, e quella massima ammissibile dal materiale, perch`e non si manifesti la vaiolatura;

per le sicurezze al grippaggio, invece, si considera il rapporto tra la temperatura media (o istan-

tanea) dovuta allo sviluppo di calore durante il contatto tra i denti, e la massima temperatura

ritenuta ammissibile perch`e non si comprometta il corretto contatto lubrificato.

Viene applicata anche una bombatura longitudinale di 2µm sul pignone e 5 µm sulla

ruota 2.

Il secondo stadio

Figura 4.8: Rappresentazione delle dentature del secondo ingranaggio; sono visibili le

circonferenze di base, le primitive e la retta d’azione. In blu `e rappresentato il pignone.

Come riporta la tabella 4.5 il modulo dell’ingranaggio per il secondo stadio `e

maggiore del primo, e pari a 2,5; questo `e scontato dato che la coppia trasmessa `e

maggiore. Il rapporto di trasmissione `e maggiore del primo, poich`e bisogna realizzare

una rapporto totale di 1/8 (il τ effettivo `e 1/7,79).

Modulo normale m

n

2,5 mm

Angolo di spinta normale α

n

17,5°

Angolo d’elica β

23°

Z

1

29

Z

2

67

Interasse

131

Larghezza del dente b

1

36

Larghezza del dente b

2

32

Qattore di correzione x

1

0.3591

Fattore di correzione x

2

-0.0992

Qualit`a ISO 1328 ruota 1

5

Qualit`a ISO 1328 ruota 2

5

Tabella 4.5: Caratteristiche geometriche del secondo ingranaggio.

Anche in questo caso il ricoprimento totale `e maggiore di 3 e le sicurezze pi`u che

soddisfacenti. Viene nuovamente prescritto lo shot peenig. Si applica una bombatura

logitudinale di 5µm sula ruota 1 e 10µm sulla ruota 2.

Viste le minori velocit`a , inquesto caso si prevede una lubrificazione a sbattimento

d’olio.

Ricoprimenti (profilo/elica/totale)

1.8802/1.5422/3.4224

ruota1

ruota2

Cerchio di testa effettivo

87.057mm

187.969mm

Sicurezza a piede dente

2.1070

1.8678

Sicurezza fianchi

1.4566

1.5340

Sicurezza a grippaggio (temperatura media)

3.7429

Sicurezza a grippaggio (temperatura istantanea)

5.2201

Tabella 4.6: Risultati del calcolo per il secondo ingranaggio.

Nel documento Progettazione del riduttore in un sistema di trasmissione per autoveicoli a propulsione ibrida completa (pagine 40-44)