6.Выбор материала зубчатых колес.

6.1.Назначение материала

Назначим материалы зубчатых колёс. Пусть все шестерни будут выполнены из одинакового материала и ведомые колёса также будут выполнены из одинакового (но уже другого) материала. Учтём, что шестерни должны быть выполнены из материала более качественного, чем колёса, и выберем для шестерён сталь Ст40Х, а для колёс – сталь Ст40.

Вид термообработки для колес – закалка в масле и отпуск до твердости зубьев 30-40 HRC.

Для шестерен – улучшение (закалка и высокий отпуск) до 280 НВ.

сталь 40Х:

σ_в =750 МПа – предел прочности

HB=280 МПа – твердость по шкале Бриннеля.

σ­_-1=400 МПа – предел выносливости для симметричного

знакопеременного цикла.

сталь 40:

σ_в =560 МПа - предел прочности

НB=200 МПа - твёрдость по шкале Бриннеля;

σ­_-1=240 МПа – предел выносливости для симметричного знакопеременного цикла.

6.2 Определение допускаемых напряжений зубчатых колес при длительном режиме работы с постоянной нагрузкой

Определяем допускаемые напряжения на изгиб:

[σ_F] =

Принимаем n=1,5 - запас прочности

[σ_Fк]= 240/1,5 = 160 МПа – для колеса

[σ_Fш]= 400/1,5 = 266,6 МПа – для шестерни

Определяем допуск напряжений на контактную прочность:

[σ_H] = 2.6 * HB

[σ_H]_Ш=2.6*280=728 МПа – для шестерни

[σ_H]_k= 2.6*200=520 МПа – для колеса

7.Расчет модуля

7.1 Расчет зубьев на изгибную прочность

Как известно, наиболее нагруженной парой колёс является последняя пара, наиболее близкая к выходу. Поэтому для определения модуля зацепления зубчатых колёс следует рассмотреть сначала эту пару.

Для колес = соs20^о = 0,94

Z_v (ш) = 18=> Y_F (ш) = 4,3

Z_v (к) = 140=> Y_F (к) = 3,78

Отношение для шестерни и колеса:

= 4,3 / 266,6 = 0,017

= 3,78 / 160 = 0,026 => расчет ведем по колесу, т.к. оно нагружено больше

При расчёте на изгибную прочность модуль определяется по формуле :

.

В этой формуле:

- коэффициент зацепления. Для цилиндрических прямозубых колёс К_m = 1,4;

– момент на рассматриваемом колесе;

– коэффициент расчётной нагрузки, учитывающий увеличение момента нагрузки и дефектов монтажа, для цилиндрических прямозубых колёс К = 1,2

– коэффициент ширины колеса, примем ψ_b=7;

– число зубьев колеса;

– допускаемое напряжение при расчёте на изгиб;

Получаем:

m ≥ 1,12* мм

Из конструкторских технологических соображений модули меньше 0,3 не рекомендуется принимать. Возьмём из ряда значений ближайшее подходящее: m = 0,4 мм

7.2. Расчет геометрических размеров колес

Определим геометрические параметры элементов редуктора по приведённым ниже формулам:

Делительный диаметр прямозубого колеса, шестерни:

d = m*z

Ширина обода (венца) колеса, шестерни:

b = ψ*m

Межосевое расстояние между колесами зубчатой пары:

.

Zi	bi, мм	d, мм	da, мм	df, мм	a
Z1=18	3.2	7.2	8	6	10,8
Z2=36	2.8	14.4	15.2	13.2
Z3=18	3.2	7.2	8	6	12,6
Z4=45	2.8	18	18.8	16.8
Z5=18	3.2	7.2	8	6	35,2
Z6=140	2.8	56	56.8	54.8