3.1. Проектировочный расчет прямозубой передачи.

Рассчитаем прямозубую передачу по контактной выносливости. Материал шестерни – сталь 40ХН (см. техническое задание), твердость – НВ275. Примем для колеса сталь 40Х, твердость НВ=270. Допускаемые напряжения рассчитываются по формуле: [1, стр.33]

,

где _Hlimb – предел контактной выносливости при базовом числе циклов;

K_HL – коэффициент долговечности;

[S_H] – коэффициент безопасности.

Для колеса _Hlimb=2НВ+70=2*270+70=610 МПа [1, стр.34].

При длительной эксплуатации коэффициент долговечности K_HL=1[1, стр.33].

Коэффициент безопасности примем [S_H]=1,15 [1, стр.33]

Таким образом,

Коэффициент К_Нβ для консольного расположения колес принимаем равным: К_Нβ=1,25 [1, стр. 32, табл. 3.1]

Принимаем для прямозубых колес коэффициент ширины венца по межосевому расстоянию ψ_ва = b/a_w = 0.2 [1, стр.36]

Межосевое расстояние из условия контактной выносливости активных поверхностей зубьев

, [1, стр. 32]

где для прямозубой передачи К_а = 49,5 [1, стр. 32]

Т_III – вращающий момент на валу колеса 4.

Ближайшее значение межосевого расстояния по ГОСТ 2185-66 a_w = 315 мм [1, стр. 36].

Окружной модуль зацепления принимаем по следующей рекомендации:

m_t = (0.010.02)*a_w

m_t = (0.010.02)*315 = 3.156.3 мм.

Принимаем по ГОСТ 9563-60* m_t = 4.0 мм [1, стр. 36]

Для прямозубых колес с окружным модулем зацепления общее число зубьев шестерни и колеса: [1, стр. 36]

Принимаем Z_ = 158, тогда

.

Принимаем z₃ = 36, тогда z₄=Z_ - z₃=158-36=122.

Уточним .

Проверим межосевое расстояние:

a_w=0.5*(z₃+z₄)*m_t=0.5*(122+36)*4=316 мм.

Диаметры колес прямозубой передачи:

d₃=m_t*z₃=4*36=144мм.

d₄=m_t*z₄=4*122=488мм.

Диаметры вершин и впадин:

• шестерни

d_a3=d₃+2*m_t=144+2*4=152 мм.

d_f3=d₃ -2*m_t=144-2*4=136 мм.

• колеса

d_a4=d₄+2*m_t=488+2*4=496 мм.

d_f4=d₄ -2*m_t=488 -2*4=480 мм.

Ширина венца шестерни b₃=_ba*a_w=0.2*316=63 мм.

колеса b₄= b₃ –5мм=63-5=58 мм. [1, стр.294]

Результаты расчета прямозубой передачи сведены в таблицу 3.1.

Таблица 3.1.

	aw,мм	mt, мм	Z	d, мм	dа, мм	df, мм	b, мм
Шестерня	316	4.0	36	144	152	136	63
Колесо			122	488	496	480	58

3.2. Проверочный расчет зубьев на контактную выносливость.

Задачей данного пункта является проверка условия контактной выносливости зубьев. Основным видом разрушения зубьев является усталостное выкрашивание.

Определяем коэффициент ширины шестерни по диаметру:

Окружная скорость колес и степень точности передачи:

При такой скорости для косозубых колёс следует принять 8-ю степень точности по ГОСТ 1643-81. При этом К_HV=1,001,05. [1, стр. 32]. K_H= K_H* K_H* K_HV [1, стр.32]

Для консольного расположения колес, твердости НВ<350 и при _bd=0,41 коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине венца K_H=1,25;[1, стр.32]

При V=0.68м/с и 8-ой степени точности коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки между зубьями K_H=1,06 [1, стр.39, табл.3.4.];

Для прямозубых колес при V < 5м/с динамический коэффициент K_HV=1,05 [1, стр.40, табл.3.6.];

Таким образом, К_Н=1,25*1,06*1,05=1,39.

Проверка контактных напряжений:

; [1, стр.31]

.

Условие контактной выносливости зубьев выполнено.