Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Методические рекомендации по проектированию одн...docx
Скачиваний:
2
Добавлен:
01.05.2025
Размер:
6.98 Mб
Скачать
  1. Проверка зубьев колеса на прочность по контактным напряжениям и напряжениям изгиба

В процессе расчета были определены основные размеры зубчатых колес. Некоторые из них были округлены до стандартных параметров, другие – до целых значений. Поэтому, зная основные размеры передачи необходимо проверить спроектированную передачу на прочность по основным видам напряжений.

Предварительно определим коэффициент ширины шестерни по диаметру делительной окружности:

, (44)

где – ширина венца шестерни, мм;

– диаметр делительной окружности шестерни, мм.

Определим окружную скорость и степень точности передачи.

Окружная скорость может быть определена через угловую скорость колеса:

, (45)

где – угловая скорость колеса, рад/с;

– диаметр делительной окружности колеса, мм.

В зависимости от окружной скорости выбираем степень точности изготовления передачи по таблице 9.

Таблица 9 Рекомендации по выбору степени точности

Передача

Степень точности, не ниже

Окружная скорость,

м/c, не более

Примечание

Высокоточные

6

Высокоскоростные передачи, механизмы точной кинематической связи

Точные

7

Передачи при повышенных скоростях и умеренных нагрузках и наоборот

Средней точности

8

Передачи при повышенных скоростях и умеренных нагрузках и наоборот

Пониженной точности

9

Тихоходные передачи с пониженными требованиями к точности

Примечание: В числителе значения для прямозубых передач, в знаменателе – для косозубых.

Расчетные контактные напряжения при проверочном расчете определяются по формулам:

для прямозубой цилиндрической передачи:

; (46)

для косозубой и шевронной цилиндрической передачи:

, (47)

где – межосевое расстояние, мм;

– коэффициент нагрузки;

– вращающий момент на ведомом валу редуктора, Нм;

– передаточное число редуктора;

– ширина венца зубчатого колеса, мм.

Коэффициент нагрузки определяется по формуле:

, (48)

где – коэффициент учитывающий неравномерность распределения нагрузки между зубьями;

– коэффициент неравномерности распределения нагрузки по ширине венца;

– динамический коэффициент.

Для прямозубых колес принимают , для косозубых и шевронных колес в зависимости от окружной скорости и степени точности:

при м/c и 7-й степени точности ;

при м/c и 8-й степени точности .

При проектировании закрытых зубчатых передач редукторного типа значения принимают по таблице 10.

Динамический коэффициент определяют в зависимости от окружной скорости и степени точности изготовления передачи по таблице 11.

Таблица 10 Значения коэффициента

Твёрдость поверхности зубьев

НВ ≤ 350

НВ > 350

I

II

III

I

II

III

0,4

1,15

1,04

1,0

1,33

1,08

1,02

0,6

1,24

1,06

1,02

1,50

1,14

1,04

0,8

1,30

1,08

1,03

1,21

1,06

1,0

1,11

1,04

1,29

1,09

1,2

1,15

1,05

1,36

1,12

1,4

1,18

1,07

1,16

1,6

1,22

1,09

1,21

1,8

1,25

1,11

2,0

1,30

1,14

Примечание: Данные, приведённые в столбце I, относятся к передачам с консольным расположением зубчатого колеса; II – к передачам с несимметричным расположением колёс по отношению к опорам; III – к передачам с симметричным расположением.

Условие прочности выполняется, если .

Недогрузка или перегрузка (определяется по знаку) может быть вычислена по формуле:

. (49)

Если получилось отрицательное значение, то имеет место недогрузка, а если положительное – перегрузка. Допускается недогрузка передачи до 10% и перегрузка – до 5%. Если недогрузка превышает 10%, рекомендуется уменьшить ширину зубчатых колес, а если перегрузка превышает 5%, рекомендуется увеличить ширину зубчатых колёс и повторить проверочный расчет. Если недогрузка или перегрузка значительно превышает указанные выше пределы, нужно искать ошибку в предыдущих расчетах.

Таблица 11 Значение коэффициента

Передача

Твёрдость НВ поверхности зубьев

Окружная скорость , м/с

до 5

10

15

20

Степень точности

8

7

Прямозубая

≤ 350

1,05

> 350

1,10

Косозубая и шевронная

≤350

1,0

1,01

1,02

1,05

> 350

1,0

1,05

1,07

1,10

Расчётные напряжения изгиба для прямозубой цилиндрической передачи определяем по формуле:

, (50)

где – окружная сила в зацеплении, Н;

– коэффициент нагрузки;

– коэффициент, учитывающий форму зуба;

– ширина венца зубчатого колеса, которое будем проверять на изгиб, мм;

– окружной модуль, мм.

Коэффициент нагрузки определяем по формуле:

, (51)

где – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по длине зуба, определяем по таблице 12;

– динамический коэффициент, определяем по таблице 13.

Коэффициент формы зуба определяем отдельно для шестерни и колеса по таблице 14.

Выбрав коэффициент формы зуба, определяем отношение:

МПа; МПа.

Проверяем на изгиб зубья, для которых отношение получилось меньшее.

Таблица 12 Ориентировочные значения коэффициента

Твёрдость рабочих поверхностей зубьев

НВ ≤ 350

НВ > 350

I

II

III

IV

I

II

III

IV

0,2

1,00

1,04

1,18

1,10

1,03

1,05

1,35

1,20

0,4

1,03

1,07

1,37

1,21

1,07

1,10

1,70

1,45

0,6

1,05

1,12

1,62

1,40

1,09

1,18

1,72

0,8

1,08

1,17

1,59

1,13

1,28

1,0

1,10

1,23

1,20

1,40

1,2

1,13

1,30

1,30

1,53

1,4

1,19

1,38

1,40

1,6

1,25

1,45

1,8

1,32

1,53

Примечание: Данные в столбце I относятся к симметричному расположению зубчатых колёс относительно опор; II – к несимметричному; III – к консольному при установке валов на шариковых подшипниках; IV – то же, но при установке валов на роликовых подшипниках.

Таблица 13 Ориентировочные значения коэффициента

Степень точности

Твёрдость НВ рабочей поверхности зубьев

Окружная скорость м/с

3

3 – 8

8 – 12,5

6

≤350

>350

7

≤350

>350

8

≤350

>350

Примечание: В числителе указаны значения для прямозубых передач, в знаменателе – для косозубых.

Таблица 14 Значение коэффициента для зубчатых колёс, выполненных без смещения

z

17

20

25

30

40

50

60

70

80

100

4,28

4,09

3,90

3,80

3,70

3,66

3,62

3,61

3,61

3,60

Расчётные напряжения изгиба для косозубой и шевронной цилиндрической передачи определяем по формуле:

, (52)

где – окружная сила в зацеплении, Н;

– коэффициент нагрузки;

– коэффициент, учитывающий форму зуба;

– коэффициент для компенсации погрешности;

– коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки между зубьями;

– ширина венца зубчатого колеса, которое будем проверять на изгиб, мм;

– нормальный модуль зацепления, мм.

Коэффициент нагрузки определяем по формуле 51 с учётом всех пояснений к ней.

Для определения коэффициента формы зуба необходимо рассчитать эквивалентное количество зубьев шестерни и колеса:

; (53)

, (54)

где и количество зубьев шестерни и колеса;

– угол наклона зубьев, град.

С учётом полученных значений определяем коэффициент формы зуба отдельно для шестерни и колеса по таблице 14.

Выбрав коэффициент формы зуба, определяем отношение:

МПа; МПа.

Проверяем на изгиб зубья, для которых отношение получилось меньшее.

Коэффициент компенсации погрешности определяем по формуле:

, (55)

где – угол наклона зубьев, град.

При учебном проектировании принимают .

Обычно, расчётное напряжение на изгиб значительно меньше допускаемого – это допустимо, так как нагрузочная способность большинства передач ограничивается контактной прочностью.