1.3 Расчеты сил зацепления быстроходной ступени мотор-редуктора

Крутящий момент

где

Окружная сила

Осевая сила

Радиальная сила

1.4 Выбор материала и определение допускаемых напряжений зубчатых колес

Допускаемые контактные напряжения

,

где - допускаемые напряжения для базового числа циклов напряжений.

Для материала шестерни – Сталь 40Х, термообработка – улучшение

Для материала колеса – Сталь 45, термообработка – улучшение

где - коэффициент долговечности

,

где – число циклов перемены напряжений

Базовые числа циклов напряжений

т.к. , то

т.к. , то

Отсюда для косозубых цилиндрических колес

Это напряжение не должно превышать:

При использовании новых материалов марки сталей 20 Х, 20 ХНМ, 18 ХГТ, 12 ХНЗА, 25 ХГНМ с твердостью поверхности зубьев HRC 56÷63 и термообработкой улучшение, цементация и закалка

Число циклов перемены напряжений остается без изменений

,

Базовые числа циклов напряжений

отсюда

т.к. , то

Для указанных видов термообработки и одинаковых материалах зубчатых колес принимается общее допускаемое контактное напряжение

Допускаемое напряжение изгиба для первой группы материалов

,

где - допускаемые напряжения при базовом нагружении.

Коэффициент долговечности

.

Тогда при постоянных , получается превышение действительных циклов напряжений над базовыми (опытными):

т. е.

Для молибденовых сталей при допускаемое напряжение

1.5 Расчет быстроходной ступени по контактным напряжениям

Расчет производится по формуле [1], которая соответствует ГОСТ 21354-75

,

где – коэффициент прочности зубьев по контактным напряжениям

- коэффициент, учитывающий неравномерность нагрузки между парами зубьев, зависит от степени точности и окружной скорости колес. Для 7 степени точности и скорости 5,15 м/с коэффициент

- коэффициент перекрытия, для колес без смещения

Тогда

,

где – приведенный модуль упругости моментов зубчатых колес, для стальных материалов

- коэффициент нагрузки. Коэффициент концентрации нагрузки по длине зуба при твердости материала колеса менее HB 350 и консольном расположении опор, а так же при коэффициенте ширины венца :

– коэффициент динамической нагрузки при твердости материала колеса меньше HB<350, степени точности колес 7 и скорости 5,15 м/с:

Тогда

- диаметр начальной окружности шестерни;

- угол зацепления;

- ширина венца шестерни.

Тогда

По сравнению с допускаемым напряжением для применяемых в редукторе материалах , превышение составляет 36 %.

При использовании материалов из низкоуглеродистых легированных сталей с твердостью HRC 56÷63 изменяется коэффициент нагрузки.

При твердости материала HB>350 коэффициент концентрации составляет , а коэффициент динамической нагрузки , т.е. общий коэффициент нагрузки , тогда

Расчетное напряжение меньше допускаемого, которое составляет . Недогруженность по контактному напряжению составляет 16 %