6. Послідовність розрахунку зубчастих конічних передач

6.1. Вихідна кінематична схема передачі та вихідні дані для її розрахунку.

6.1.1. Викреслюється кінематична схема передачі (із кінематичної схеми привода, рис.1.1).

Кінематична схема передачі

Рис.6.1.

6.1.2. Виписуються вихідні дані для розрахунку передачі (із табл.1.2 ре­зультатів кінематичного і силового розрахунків привода). Дані подаються у вигляді табл.6.1.

Таблиця 6.1.

Вихідні дані

№ вала	N, кВт	ω, рад/с	M, Нм	uд	uзаг
2
3

6.2. Вибір матеріалів зубчастих коліс і визначення допустимих напру­жень.

6.2.1 Матеріали зубчастих коліс.

Основними матеріалами з яких виготовляють зубчасті колеса є сталі 40, 45, 50, 40Х, 40ХН та інші. Зубчасті колеса, виготовлені в дрібносерійному ви­робництві рекомендується термічно обробляти для отримання твердості зубів . Для отримання такої твердості основними видами термічної обробки є нормалізація і поліпшення.

6.2.1.1. Матеріал шестерні – приймається марка сталі і вид термічної об­робки зубів, виписується межа текучості і твердість поверхні зубів .

6.2.1.2. Матеріал колеса – приймається марка сталі і вид термічної об­робки зубів, виписується межа текучості і твердість поверхні зубів .

При виборі матеріалів, необхідно для шестерні приймати сталь з кращими механічними характеристиками, орієнтуючись на умову

, (6.1)

де – твердість поверхонь зубів в одиницях Брінелля (для шестерні – твердість , для колеса – твердість ).

Результати вибору матеріалів подаються в вигляді табл.6.2.

Таблиця 6.2

Матеріали шестерні і колеса

	Матеріал	Термообробка	Межа текучості , Мпа	Твердість, НВ
Шестерня
Колесо

6.2.2. Допустимі контактні напруження, МПа.

, (6.2)

де – межа контактної витривалості поверхневих шарів зубів, яка від­повідає базі випробувань Згідно табл.9.8, [4],

а ; (6.3)

– коефіцієнт безпеки, який враховує ступінь відповідальності переда­чі. Для передач загального призначення, при однорідній по об’єму структурі матеріалу, яка забезпечується термообробкою нормалізацією або поліпшен­ням – . При неоднорідній структурі (поверхневе гартування, цементація, азотування) – ; – коефіцієнт довговічності. Врахо­вує вплив строку служби і режиму навантаження передачі. Визначається з співвідношення і .

Сумарне число циклів навантаження зубців за весь строк служби передачі знаходиться за формулою

. (6.4)

Тут: – строк служби передачі в годинах. Орієнтовно для пятирічного строку служби передачі: при однозмінній роботі год; при двох­змінній роботі год; при трьохзмінній роботі год; – кутова швидкість шестерні ( ) або колеса ( ), рад/с.

Для довгопрацюючих передач при , коефіцієнт довговіч­ності приймається:

– при змінних режимах навантаження ;

– при постійних режимах навантаження визначається за формулою

, але . (6.5)

При для змінного і постійного режимів навантаження

, але . (6.6)

Тут – коефіцієнт інтенсивності навантаження, вибирається із табл.Д15.

Допустимі контактні напруження визначаються і для шестерні ( ) і для колеса ( ). Для розрахунку передачі приймається менше із двох знайдених допустимих напружень.

5.2.3. Допустимі напруження при згині, МПа.

, (6.7)

де – межа витривалості зубців при згині, яка відповідає базі випробу­вань Для сталей (табл.9.8, [6]).

, а ; (6.8)

– коефіцієнт довговічності, при приймається , при визначається за формулою

, але . (6.9)

Тут – коефіцієнт інтенсивності режиму навантаження, вибирається із табл.Д15; – коефіцієнт реверсивності навантаження, приймається: для нереверсивної передачі ; для реверсивної передачі ; – коефіцієнт безпеки. Згідно [6] (біль­ше значення приймають для литих заготовок).

Допустимі напруження при згині визначають і для шестерні( ) і для колеса( ).

6.3. Визначення геометричних розмірів.

6.3.1. Зовнішній ділильний діаметр колеса, м.

Визначається із умови контактної втоми поверхонь зубців

, (6.10)

де – розрахунковий коефіцієнт, для прямозубої передачі [6] приймається ; – крутний момент на валу шестерні, Нм; – пере­даточне число передачі. і задані в вихідних даних, для даного прик­ладу і ; – коефіцієнт розподілу навантаження по ширині вінця зубчастого колеса. При консольному розміщенні одного із коліс вибирається із табл.Д25 в залежності від – коефіцієнта ширини зубчас­того вінця колеса ( ) по еквівалентному діаметру шестерні ( ).

, (6.11)

де – коефіцієнта ширини зубчастого вінця колеса ( ) по зовнішній ко­нусній відстані ( )

. (6.12)

Згідно рекомендацій [5] приймається

6.3.2. Визначення зовнішнього колового модуля зубців.

, (6.13)

де – число зубців колеса, . Тут – число зубців шестерні. Згідно [6] рекомендується приймати .

Значення зовнішнього колового модуля вибирають із табл.Д17, часто округляючи в сторону збільшення.

6.3.3. Геометричний розрахунок передачі.

Для передач стандартного вихідного контуру за СТ СЕВ 516-77, який встановлює кут профіля зуба , коефіцієнт висоти головки зуба і коефіцієнт радіального зазору , розміри зубчастої коніч­ної передачі визначають за формулами.