2 Расчет зубчатых передач редуктора

П ри работе зубчатой передачи (рисунок 2) между зубьями колес возникает сила давления F, направленная по линии зацепления. Кроме того, от скольжения зубьев между ними образуется сила трения F_f = f*F, где f – коэффициент трения. Сила F_f невелика по сравнению с силой F, поэтому при выводе расчетных формул ее не учитывают, т.е. принимают, что сила взаимодействия между зубьями направлена по нормали к их профилями. Под действием силы F и F_f зубья находятся в сложном напряденном состоянии. На их работоспособность оказывают влияние напряжения изгиба σ_F в поперечных сечениях зубьев и контактные напряжения σ_H в поверхностных слоях зубьев. Оба эти напряжения, переменные во времени и, могут быть причиной усталостного разрушения зубьев или их рабочих поверхностей. Напряжения изгиба σ_F вызывают поломку зубьев, а контактные напряжения σ_H – усталостное выкрашивание поверхностных слоев зубьев. Поломка зубьев – опасный вид разрушения, т.к. при этом может выйти из строя не только зубчатая передача, но и валы и подшипники из-за попадания в них отколовшихся кусков зубьев. Поломка зубьев возникает в результате больших нагрузках, в особенности ударного действия, и многократных повторных нагрузок, вызывающих усталость материала зубьев.

К основным видам разрушения рабочих поверхностей зубьев помимо выкрашивания относятся также абразивный износ зубьев, заедание и излом.

Во избежание поломки и выкрашивания рабочих поверхностей зубьев их рассчитывают на изгиб по напряжениям изгиба σ_F; на контактную прочность по контактным напряжениям σ_H.

Расчет зубьев закрытых передач ( т.е. передач, работающих в условиях обильного смазывания) производят на контактную прочность и изгиб. Основным расчетом зубьев этих передач является расчет их на контактную прочность. Что касается зубьев открытых передач( т.е. передач, смазывающихся периодически),то обычно ограничиваются расчетом их на изгиб.

При расчете зубчатых передач на прочность различают: проектные и проверочные расчеты.

Суть проектных расчетов – определение размеров детали по заданной нагрузке.

Суть проверочных – удостовериться в условиях прочности по заданным размерам.

В зависимости от вида зубчатых передач проводят проектные, а потом проверочные расчеты. Проектным расчетом в закрытых зубчатых передачах является расчет на сопротивление усталости рабочих поверхностей зубьев по контактным напряжениям. Проверочным расчетом считают расчет на сопротивление усталости зубьев колес по напряжениям изгиба.

Для открытых зубчатых передач наоборот.

2.1 Расчет зубчатой передачи 3-4 на прочность

Расчет зубьев на контактную прочность выполняют для зацепления в полюсе, т.к. выкрашивание зубьев начинается у полюсной линии. В качестве исходной принимают формулу Герца для наибольших контактных напряжений при сжатии цилиндров, соприкасающихся по образующим.

С учетом ГОСТ 21354 – 75 исходная формула для проверочного расчета зубьев цилиндрических передач на контактную прочность принимает вид:

[σ_Н] – допускаемое контактное напряжение для зубьев;

Z_Н – коэффициент формы сопряженных поверхностей зубьев в полюсе зацепления;

Z_М – коэффициент, учитывающий механические свойства материалов сопряженных зубьев;

Z_ε – коэффициент суммарной длины контактных линий сопряженных зубьев;

– коэффициент неравномерности распределения нагрузки между зубьями;

– коэффициент неравномерного распределения нагрузки по длине контактных линий;

– коэффициент динамической нагрузки;

– крутящий момент на валу (смотри пункт 1.4);

– коэффициент ширины венца зубчатого колеса по межосевому расстоянию;

– межосевое расстояние передачи.

В данной работе предусмотрено освоение методики расчета зубчатой передачи на примере передачи 3 – 4.

После чего будут проводиться расчет по программе ZUB данной зубчатой передачи и передачи 1 – 2.