3.3.2. Выбор модуля зубчатых колес коробки передач

Нормальный модуль m_n выбирают из стандартного размерного ряда, его значение зависит от передаваемого крутящего момента , следовательно принимаем модуль m_n = 3 мм.

3.3.3. Расчет зубчатых передач на прочность

На прочность зубчатые передачи рассчитывают в соответствии с ГОСТ 21354-87.

Материалом зубчатых колес служат легированные стали.

Выбираем сталь 40X.

Степень точности зубчатых колес обычно принимается 7-ой (передачи нормальной точности).

Значения берем из предыдущих расчетов.

Проверяют зубья колес по контактным напряжениям:

где для косозубых колес; фактическое передаточное число; коэффициент нагрузки.

Угловая скорость коленчатого вала при

Коэффициент определяется по табл. 3, а коэффициенты и по формулам:

где

- для косозубых передач

Находим коэффициент нагрузки:

Проверяем условие:

Допустимое контактное напряжение, МПа

Условие выполняется.

Проверка зубьев колес по напряжениям изгиба:

где окружная сила в зацеплении, Н:

максимальный передаваемый момент, Нм;

Допустимое напряжение, МПа.

Условие выполняется.

3.3.4. Разработка рабочего чертежа одного из зубчатых колес

Разработка рабочего чертежа зубчатого колеса (1 передачи) представлена на 5 чертежном листе.

3.4. Выбор диаметров валов кпп и расчет на прочность

Для трехвальных соосных коробок предварительно размеры валов могут быть выбраны из следующих соотношений:

1. Диаметр ведомого и промежуточного валов в средней их части мм

2. Соотношение между наибольшим диаметром вала d и расстоянием между его опорами: для ведущего и промежуточного вала и вторичного вала

3. Диаметр ведущего вала в шлицевой части, мм:

где эмпирический коэффициент (

Расчет валов на прочность

Для изготовления валов применяют обычно те же материалы, что и для зубчатых колес.

Прочность валов коробки передач проверяют при совместном действии изгиба и кручения.

Пользуясь схемой, рассмотренной выше, определяем силы, действующие на зубчатые колеса на всех передачах.

Затем для каждой передачи находят реакции в опорах, рассматривая силы, действующие в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

Промежуточный вал:

Действующие силы:

- Окружная сила

- Осевая сила:

- Радиальная сила:

- Окружная сила:

- Осевая сила:

- Радиальная сила:

Для промежуточного вала коробки передач реакции в опорах определяем, составляя уравнения моментов относительно точек Е и F.

- Горизонтальная плоскость:

Находим изгибающие моменты:

Проверка:

Условие выполняется.

- Вертикальная плоскость:

Находим изгибающие моменты:

Проверка:

Условие выполняется.

Строим эпюры изгибающих моментов.

Определяем значения Ми в опасных сечениях (местах расположения зубчатых колес):

Находят напряжения изгиба в этих сечениях:

где - момент сопротивления сечения вала при изгибе.

S – площадь сечения вала.

- осевая сила, действующая на вал.

– осевая сила, действующая на вал.

В этих же сечениях определяют напряжения кручения:

где - момент сопротивления сечения вала при кручении.

Вал изготавливается из стали 18ХГТ, которая имеет следующие характеристики:

σ_в =1150Мпа;

σ_т =950Мпа;

τ_в =900Мпа;

τ_т =665Мпа

Определяем коэффициент запаса прочности по пределу текучести и прочности для сечений в местах расположения зубчатых колес:

- По напряжению изгиба:

- По напряжениям кручения:

где - коэффициенты, учитывающее влияние абсолютных размеров сечения вала; - пределы прочности и текучести при изгибе; - пределы прочности и текучести при кручении.

Общий коэффициент запаса прочности в местах расположения зубчатых колес:

- по пределу текучести

- по пределу прочности

Допустимые значения запаса прочности равны:

Найденные значения n_T и n_B превышают допустимые значения, что удовлетворяет условию прочности.