3 Проектирование и расчет зубчатых передач

3.1 Разработка конструкции передачи и необходимые расчеты Определение основных размеров передачи

Из условия прочности [4,5] можно вычислить приблизительное значение диаметра меньшего колеса (шестерни):

, (3.1)

где d₁ – делительный диаметр меньшего колеса (шестерни), мм;

С – коэффициент, учитывающий геометрию передачи, и свойства материалов: 2,8 – для стальных незакаленных колес; 2,0 – для стальных закаленных;

Т₁ – крутящий момент на валу меньшего колеса, Н∙мм;

U₁₂ – передаточное отношение пары зубчатых колес;

Модуль m в миллиметрах определяется из следующей зависимости:

, (3.2)

где z₁ – число зубьев шестерни (определяется по рекомендации справочной литературы [3,4] в зависимости от необходимой плавности работы, скорости вращения или заданного межосевого расстояния).

Модули эвольвентного зацепления цилиндрических колес регламентированы ГОСТ 9563-60. Стандартизован нормальный модуль m_{n .} Стандарт предусматривает два ряда предпочтения. В первом ряду предусмотрены модули от 0,05 до 100 мм [2]. Второй ряд предусматривает промежуточные значения, в единичном производстве его применение нежелательно.

Изготовление колес c модулем менее 1,0 мм затруднительно.

Определение числа зубьев колеса z₂ осуществляется по формуле:

(3.3)

Межосевое расстояние а_w в миллиметрах:

, (3.4)

где d₁ – делительный диаметр шестерни, мм;

d₂ – делительный диаметр колеса( ), мм;

Диаметры вершин зубьев:

; (3.5)

. (3.6)

Ширина колеса:

, (3.7)

где y _bd– коэффициент ширины зубчатого венца (y _bd=0,4…0.6)

Ширина шестерни:

мм (3.8)

Силовой расчет передачи

Целью силового расчета является определение сил и моментов, действующих на звенья передачи.

Таблица 3.1

Исходные данные для расчета силовых параметров передачи

Наименование параметра	Обозначение, единица
1. Подводимая (потребляемая) мощность	Р, Вт
2. Угловая скорость колеса	ω, рад/с
2а. Линейная скорость рейки	V, мм/с
3. Число зубцов колеса	z
3а. Диаметр колеса (сектора)	dw, мм
3б. Угол наклона зуба	βw, град
3г. Угол зацепления в торцовой плоскости	αwt, град
4. Передаточное отношение	U12
5. Коэффициент внешней динамической нагрузки	Kдин
6. Коэффициент перегрузки	Kпер
7. Коэффициент трения в зацеплении зубьев	

Таблица 3.2

Расчет силовых параметров передачи

Определяемая величина	Расчетная формула
1. Момент на колесе	, Н∙мм
1а. То же, при перегрузке	, Н∙мм
3. Окружная сила в зубчатой передаче	, Н
4. Радиальная сила на колесе	, Н
5. Осевая сила на колесе	, Н
6. Нормальная сила на рабочей поверхности зубьев	, Н
7. Коэффициент нагруженности контакта	При Н
8. Коэффициент полезного действия цилиндрической передачи
9. Момент на ведомом валу	, Н∙мм
Примечания 1. В расчетных формулах учтены потери непосредственно в зацеплении 2. Потери в опорах, муфтах и др. элементах механизма учитываются за счет коэффициентов запаса по нагрузке