6.2 Определение частот вращения валов.

Частота вращения быстроходного вала

об/мин,

Частота вращения промежуточного вала

об/мин, (18)

Частота вращения тихоходного вала

об/мин.

7 Геометрический расчет зубчатых передач

В соответствии с ГОСТ 13755-81 примем для зубчатых передач угол зацепления  = 20, коэффициентом головки (ножки) зуба , коэффициент радиального зазора с* = 0,25.

Суммарный коэффициент смещение определяется по формуле

х = х₁ + х₂ = х_, (19)

где х₁ - коэффициент смещения шестерни,

х₂- коэффициент смещения колеса.

Быстроходная прямозубая ступень

В исходном варианте редуктора дан суммарный коэффициент смещения быстроходной ступени х_Σ=0,341, для простоты расчетов примем х₁=0,1705, х₂=0,1705.

Угол зацепления по формуле

(20)

отсюда

Диаметры делительных окружностей

(21)

Диаметры вершин

(22)

Диаметры впадин

мм; (23)

мм;

Диаметры начальных окружностей

(24)

Тихоходная косозубая ступень

На косозубой ступени коэффициенты смещения отсутствуют,

поэтому угол зацепления

Диаметры делительных окружностей

(25)

Д иаметры вершин

(26)

Диаметры впадин

(27)

Диаметры начальных окружностей

(28)

8 Проверочный расчет зубчатой передачи тихоходной и быстроходной ступеней

8.1 Назначение материала и термообработки.

Практикой эксплуатации установлении, что допускаемая нагрузка при контактной прочности зубьев определяется в основном твердостью материала. Высокую твердость в сочетании с другими характеристиками, а также малые габариты и массу передачи можно получить, используя стали для изготовления зубчатых колес с последующей их термообработкой.

Для шестерни и колеса быстроходной ступени выберем сталь 35ХМ с твердостью 43 HRC. Для шестерни и колеса тихоходной ступени выберем сталь 40ХН твердостью 36 HRC. Все зубчатые колеса подвергаются термообработке – объемной закалке [3, табл. 8.8].

8.2 Определение расчетных контактных и изгибных напряжений, допускаемых контактных и изгибных напряжений для быстроходной ступени.

Расчетное контактное напряжение для прямозубых колес определяется по формуле:

. (29)

Определим окружную скорость колеса

м/с. (30)

Степень точности изготовления передачи примем равной 8.

Обобщающий параметр ширины шестерни относительно диаметра

. (31)

Для редуктора с несимметричным расположение колес относительно опор и заданной твердостью ψ_bd должно быть из диапазона 0,65..0,8 [3,табл. 8.4], следовательно, необходимо скорректировать ширину шестерни.

мм.

Коэффициент К_Н определяется по формуле

, (32)

где - коэффициент концентрации нагрузки, примем (при =0,66)согласно [3,рис.8.15]

- динамический коэффициент, примем согласно [3,табл. 8.3].

Подставляя значения, получим

.

Е_пр - приведенный модуль упругости, для стальных колес Е_пр=2,1^.10⁵МПа.

МПа.

Определим допускаемое контактное напряжение

, (33)

где МПа,

- коэффициент безопасности, для однородной структуры [3,табл.8.9],

- коэффициент долговечности шестерни определяется формулой

, (34)

где - базовое число циклов нагружения согласно [3,табл.8.7,рис.8.40],

- циклическая долговечность, определяется по формуле

, (35)

где - длительность работы (ресурс), час;

- Коэффициент эквивалентности, [3,табл.8.10];

;

;

;

Примем

;

В ычислим допускаемые контактные напряжения

МПа;

МПа.

Предельное значение находится как меньшее из двух

МПа.

Сравнивая это значение с расчетным контактным напряжением видно что условие прочности выполняется, следовательно, быстроходная ступень является работоспособной в заданном режиме нагружения по контактным напряжениям.

О пределим расчетное напряжение изгиба по формуле

(36)

где - коэффициент расчетной нагрузки по изгибающим напряжениям, определяется по формуле

, (37)

где - коэффициент концентрации нагрузки, согласно [3,рис.8.15];

- динамический коэффициент, согласно [3,табл.8.3].

.

- окружное усилие, определяется по формуле

кН. (38)

- коэффициент формы зуба шестерни, , согласно [3,рис.8.20]

МПа,

МПа.

Определяем допускаемое контактное напряжение

(39)

Предельное напряжение изгиба для стали 40ХН равно МПа, согласно [3,табл.8.9].

- коэффициент безопасности , согласно [3,табл.8.9].

- коэффициент типа движения при нереверсивной нагрузке.

- коэффициент долговечности

, (40)

где m=9, для Н>350НВ, согласно [3,табл.8.10];

- базовое число циклов нагружения, для стали ;

- эквивалентное число циклов, определяется по формуле

, (41)

где согласно [3,табл.8.10].

;

;

;

,

т. к. коэффициент и не удовлетворяет условию , примем , .

МПа;

МПа.

Сравнивая эти значения с расчетными видим, что условие прочности выполняется. Быстроходная ступень является работоспособной по изгибным напряжениям в заданном режиме нагружения.