2.3. Розрахунок параметрів конічної зубчастої передачі

Вибір матеріалів і визначення допустимих напружень для зубчастих коліс конічних передач проводиться аналогічно до циліндричних коліс (с.17…20).

Розрахунок конічних передач ведеться з умови контактної витривалості робочих поверхонь зубів коліс. При цьому орієнтовно визначають середній ділильний діаметр шестірні d_ш за формулою:

, (2.39)

де і – передаточне відношення;

Т_ш – момент на валу шестерні, Н·мм;

[σ]_Н – допустиме напруження менш міцного з коліс, МПа;

ψ_bd – коефіцієнт ширини вінця коліс, приймають з табл. 2.6 при дотриманні умов:

; , (2.40)

m_e – зовнішній коловий модуль;

b – ширина вінця колеса;

– зовнішня конусна відстань;

– коефіцієнт нерівномірності навантаження; при проектному розрахунку приймається з табл. 2.6, при перевірочному – з табл. 2.10.

Розрахунок розпочинають з визначення зовнішнього ділильного діаметра колеса d_eк за формулою:

(2.41)

або з визначення зовнішньої конусної відстані:

, (2.42)

де K_d – допоміжний коефіцієнт, ;

;

– коефіцієнт ширини зубчастого вінця

При проектуванні передачі по ГОСТ 12289–76 приймають

Розглянемо випадок, коли розрахунок передачі починають з визначення середнього ділильного діаметра шестірні за формулою 2.39.

Якщо проектують стандартну передачу, то після визначення d_ш, визначають ширину вінця колеса і зовнішній ділильний діаметр колеса:

. (2.43)

Значення b і d_eк округлюють до стандартного (табл. 2.14).

Таблиця 2.14. Основні параметри конічних зубчастих передач за ГОСТ 12289–76

Зовнішній ділильний діаметр колеса deк, мм	Передаточне число u=і
	2	2,24	2,5	2,8; 3,15
	Ширина зубчастого колеса b, мм
63 80 100 125 160 (180) 200 (225) 250 280 315	10 13 16 20 25 (28) 32 (36) 40 45 50	– 12 16 19 25 (26) 32 (36) 40 45 50	– 12 15 19 25 (28) 30 (34) 38 42 48	– – 15 19 24 (28) 30 (34) 38 42 48

Потім вибирають зовнішній модуль m_e з врахуванням умови (2.40): з таким розрахунком, щоб даному модулю відповідало ціле або близько до нього число зубів колеса .

Не обов’язково, щоб модуль мав стандартні значення. Потім уточнюють значення зовнішнього ділильного діаметра колеса d_eк Допускаються розходження фактичного діаметра від номінального не більш, як на 2%.

Визначають число зубців шестірні і параметри обох коліс по відомим з курсу “Деталі машин” формулам.

Для нестандартної передачі після знаходження середнього діаметра шестірні d_ш визначають:

– ширину коліс:

; (2.44)

– кути ділильних конусів колеса δ_к і шестірні δ_ш:

; ; (2.45)

– зовнішній діаметр шестірні d_eш:

; (2.46)

– зовнішню конусну відстань:

. (2.47)

Перевіряють умову

Задаються значенням зовнішнього модуля m_e з врахуванням умови (2.40): . Можна, хоча і не обов’язково, приймати стандартні значення модуля m_e (с. 22) з врахуванням умови (2.40).

Визначають:

– число зубів шестірні і колеса:

, ; (2.48)

– передаточне число:

. (2.49)

Знаходять відхилення між передаточним відношенням і та передаточним числом u:

, допустиме відхилення .

Уточнюють:

– кути ділильних конусів ; ;

– зовнішній ділильний діаметр ;

– зовнішню конусну відстань ;

– середній ділильний діаметр ; (2.50)

– коефіцієнт ширини вінця по діаметру .

Визначають:

– зовнішній ділильний діаметр колеса:

; (2.51)

– середній ділильний діаметр колеса:

; (2.52)

– середній модуль:

; (2.53)

– зовнішній діаметр вершини зубів:

шестірні ;

колеса ; (2.54)

– середню колову швидкість коліс:

. (2.55)

За табл. 2.7 назначають степінь точності коліс.

Визначають сили в зачепленні:

– колову:

; (2.56)

– радіальну:

; (2.57)

– осьову:

; (2.58)

; ; . (2.59)

Визначають розрахункові контактні напруження:

, (2.60)

де F_t – в Н; d^′_ш і b – в мм;

– коефіцієнт нерівномірності навантаження, приймають з табл. 2.10;

– коефіцієнт динамічності, приймають з табл. 2.8.

Допускається перенавантаження і недовантаження . Якщо ці умови не виконуються проводять одну з таких дій: змінюють ширину вінця колеса, назначають іншу степінь точності коліс, вибирають інший матеріал або змінюють вид термообробки і повторюють розрахунок.

Визначають еквівалентне число зубів шестірні і колеса за формулою:

. (2.61)

З табл. 2.11 вибирають значення коефіцієнтів форми зуба Y_Fш, Y_Fк.

Проводять порівняльну оцінку міцності зубів шестірні і колеса на згин:

. (2.62)

Перевіряють умову міцності для зубів на згин менш міцного з коліс:

, (2.63)

де F_t – колова сила в Н;

b і m – ширина і середній модуль колеса в мм;

– розрахункове і допустиме напруження згину, МПа;

– коефіцієнт нерівномірності навантаження (табл. 2.12);

– динамічний коефіцієнт (табл. 2.13).

Допускається значне недовантаження зубів по напруженням згину. При перевантаженні більше 5% задають нові значення модуля m_e, змінюють z_ш і z_к і повторюють розрахунок на згин.