Поломка зуба. Расчет зубчатых колес на изгиб

П оломка зубьев связана с напряжением изгиба. Чаще наблюдается выламывание углов зубьев вследствие перегрузок и усталости материала от длительно действующих переменных нагрузок.

Расчет на изгиб сводится к проверке условия a_F< [o_f].

При расчете на изгиб полагают, что в зацеплении находится одна пара зубьев. Зуб рассматривают как консольную балку с силой F_n, при­ложенной к его вершине (рис. 4.3). Под действием силы зуб сжимается и изгибается.

При расчете учитывают суммарное напряжение на растянутой сто­роне. При выводе формулы используют коэффициенты, учитывающие особенность формы зуба и характер действующей нагрузки. Оконча­тельная формула для проверочного расчета на изгиб следующая:

где Y_F2 — коэффициент формы зуба, зависящий от числа зубьев (табл. П2 Приложения);

F_t — окружная сила;

[σ_f] — допускаемое напряжение изгиба,

, где

σ_Fiimb ^— предел выносливости зубьев при изгибе;

K_FC — коэффициент, учитывающий двустороннее приложение на­грузки.

Зуб шестерни у основания тоньше, чем у колеса, поэтому для обес­печения одинаковой прочности шестерню выполняют из более прочно­го материала, чем колесо. Для обеспечения равной изгибочной прочности зубьев шестерни и колеса желательно, чтобы

Расчет ведут для того колеса, для которого меньше.

Рекомендации по выбору пределов выносливости рабочих поверх­ностей зубьев, МПа:

Лекция 39. Конические зубчатые передачи

Знать основные характеристики, геометрические и силовые соотно­шения в прямозубых конических передачах; усилия в зацеплении прямозубых конических колес; основы расчета на контактную прочность и изгиб.

Конические зубчатые передачи передают вращения между валами с пересекающимися осями. Основное применение нашли передачи с ося­ми валов, пересекающимися под углом 90°. Передачи с межосевым уг­лом, отличным от 90°, применяют редко из-за сложности изготовления.

Зацепление конических колес можно рассматривать как качение де­лительных круговых конусов шестерни и колеса. Диаметры основания делительных конусов шестерни и колеса и их числа зубьев связаны соот­ношением и = z₁/z₂ = sinδ₂/sinδ₁ (рис. 6.1). При угле Σ = 90° tgδ₁ = z₁/z₂, tgδ₂ = u.

Основные параметры конического зубчатого колеса

Длину отрезка делительного конуса от вершины до основания назы­вают внешним конусным расстоянием R_е.

Ширина зубчатого венца b определяется расстоянием между внеш­ним и внутренним торцами по образующей делительного конуса,

Размеры конических зубчатых колес определяют по внешнему торцо­вому сечению с диаметрами d_e1 и d_e2.

Основной геометрический параметр конического колеса — внешний окружной модуль

Р асчеты конических колес на прочность производят по среднему де­лительному диаметру d_m = d

Средний модуль зуба

Средние делительные диаметры

Внешний окружной модуль можно не округлять до стандартного значения.

Зубья конических колес в зависимости от изменения сечения по длине делятся на три формы (рис. 6.3).

Форма I применяется в основ­ном для колес с прямыми зубьями.

Форма II обеспечивает оптималь­ную прочность на изгиб, технологична, используется для колес с круго­выми зубьями.

Форма III применяется для плоских колес в специаль­ных случаях.

Конические колеса выпускают с прямыми, косыми и круговыми зубь­ями (рис. 6.4). Конические колеса с круговыми зубьями по сравнению с прямозубыми обладают большей несущей способностью, работают с меньшим шумом. Зубья нарезают резцовыми головками методом обкат­ки. Угол наклона зуба в среднем сечении 35°, сопряженные колеса име­ют противоположное направление линии зубьев. Шестерни выполняют с правым зубом, колеса — с левым.