34

6 Расчет цилиндрической закрытой зубчатой передачи

Цилиндрические колеса, у которых зубья расположены по винтовым линиям на делительном цилиндре, называют косозубыми. В отличие от прямозубой в косозубой передаче зубья входят в зацепление не сразу по всей длине, а постепенно. Увеличивается время контакта одной пары зубьев, в течение которого входят новые пары зубьев, нагрузка передается по большому числу контактных линий, что значительно снижает шум и динамические нагрузки.

Исходные данные для проектирования:

Мощность Р₂=8,71кВт, частота вращения n₂₌1260,66мин^-1, угловая скорость ⍵₂=131,95с^-1, крутящий момент Т₂=66Н*м, передаточное числоU=4.93.

При расчете зубьев на контактную выносливость, и выносливость при изгибе принят постоянный режим нагрузки, для которого при длительной работе эквивалентное число циклов переменных напряжений больше базового числа циклов . В этом случае коэффициент долговечности , учитывающий влияние срока службы и режима нагрузки, принимаем .

6.1 Выбор материала зубчатых колес определение их допускаемых напряжений

Зубчатые колеса редукторов в большинстве случаев изготавливают из углеродистой или легированной конструкционной стали. При выборе марки стали учитывают передаваемый крутящий момент, назначение и тип передачи, требования к габаритам и массе, технологию изготовления, экономическую целесообразность

Для изготовления шестерни и колеса выбираем материал: сталь 45, HB 235-262, термообработка - улучшение.

Предел прочности G780 МПа.

Предел текучести GT540 МПа.

Допускаемые контактные напряжения для зубчатых колес определяются по формуле [1] с.28:

; (6.1)

где – коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности зубьев;

– коэффициент, учитывающий окружную скорость;

– коэффициент, учитывающий влияние смазки;

– коэффициент, учитывающий размер зубчатого колеса.

При проектном расчете согласно ГОСТ 21354 принимаем

.

- предел контактной выносливости поверхности зубьев, МПа определяется по формуле [1] с.28:

; (6.2)

; (6.3)

– коэффициент долговечности, равный 1;

– предел контактной выносливости поверхности, соответствующий базовому числу циклов переменных напряжений определяемый по формуле [1] таблица 3.2:

МПа

(6.4)

МПа

(6.5)

Выполним подстановку из выражений (6.2),(6.3),(6.4) и (6.5) в выражение (6.1):

В качестве допускаемого контактного напряжения для проектного расчета косозубого зацепления [1] c.32, принимаем:

Мпа (6.6)

Определим начальный диаметр шестерни ,мм по формуле [1] с.34:

; (6.7)

где – вспомогательный коэффициент, принимаемый для косозубого зацепления ;

– коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине венца, определяемый по нанограмме, [1] рисунок 3.2:K_Hb=1,04; –коэффициент, внешней динамической нагрузки [1] таблица3.3, принимаем ;

–коэффициент, ширины зубчатого венца [1] таблица3.4, принимаем 1,1.

;

Допускаемые напряжение на выносливость при изгибе определим по формуле [1] с.32 :

; (6.8)

где – коэффициент, учитывающий градиент напряжений и чувствительность к концентрации напряжений, определяем по графику

[1] рисунок 3.1 Y_s=1;

– коэффициент, учитывающий шероховатость переходной поверхности, принимаем ;

– коэффициент, учитывающий размер зубчатого колеса, принимаем ;

–предел выносливости зубьев при изгибе, определяется по формуле

[1] c.32:

; (6.9)

; (6.10)

где

– предел выносливости зубьев при изгибе, соответствующий базовому числу циклов перемены напряжений, зависит от способа термообработки ,МПа [1] c.31;

; (6.11)

; (6.12)

– коэффициент, учитывающий влияние шлифования переходной поверхности зуба, при нормализации и улучшении ;

– коэффициент, учитывающий влияние деформационного упрочнения, принимаем ; – коэффициент, учитывающий влияние двухстороннего приложенной нагрузки, принимаем ;

– коэффициент долговечности, для длительно работающих передач ;

;

;

– коэффициент безопасности, определяется как [1] c.32:

, (6.13)

где определяется в зависимости от заданной вероятности неразрушения и обработки материала [1] таблица 3.1: ;

определяется в зависимости от способа получения заготовки зубчатого колеса [1] таблица 3.1S_F^’’: ;

Выполним подстановку из выражений (6.9), (6.10) и (6.13) в выражение (6.8)

;

;