3. Расчет зубчатой передачи
3.1 Выбор материала зубчатых колес и допускаемых напряжений
Выбор
твердости, термической обработки и
материала колес. В зависимост
и
от вида изделия, условий eгo эксплуатации
и требований к rабаритным размерам
выбирают необходимую твердость колес
и материалы для их изrотовления. Для
силовых передач чаще вceгo применяют
стали. Передачи со стальными зубчатыми
колесами имеют минимальную массу и
габариты, тем меньшие, чем выше твердость
рабочих поверхностей зубьев, которая
в свою очередь зависит от марки стали
и варианта термической обработки
Выбираем для ЗК и для шестерни одинаковый материал – Сталь 40Х с термообработкой улучшением и закалкой ТВЧ (твердость 45-50 HRC).
Допускаемые контактные напряжения [Нl] для шестерни и [Н2] для колеса:
, где
- предел контактной выносливости (табл.
2.2 стр.13 [3]).
Минимальные значения коэффициента запаса прочности для
зубчатых колес с поверхностным упрочнением SH == 1,2.
Коэффициент
долrовеч ности ZN
– учитывает влияние ресурса
Число NHG
циклов, соответствующее перелому кривой
усталости, определяют
по средней твердости поверхностей
зубьев 47 HRC=440
HB
циклов
(табл.8.6 [2])
Ресурс Nk передачи в числах циклов перемены напряжений при частоте вращения n, об/мин и времени работы Lh , час:
,где
ω – угловая скорость; Lh-
срок службы передачи, ч
так как в данном случае передача рассчитана на длительный срок эксплуатации, то ZN=1.
Коэффициент ZR учитывает влияние шероховатости сопряженных поверхностей зубьев, принимают для колеса с наиболее грубой обработкой (примем ZR=0,95).
Коэффициент Zv учитывает влияние окружной скорости (примем Zv=1,12)
Коэффициент запаса прочности для зубчатых колес с поверхностным упрочнением SH=1,2
Допускаемые напряжения изrиба
Предел
[σFlim]
при отнулевом цикле напряжений вычисляют
по эмирическим формулам
[σFlim]=650МПа
(Табл.2.3 стр.14 [3] – закалка ТВЧ по
контуру зубьев).
Коэффициент запаса прочности SF=1,7
Коэффициент
долговечности
для длительно работающих передач.
Коэффициент YR учитывает влияние шероховатости сопряженных поверхностей зубьев, принимают YR=1 при шлифовании и зубофрезеровании.
Коэффициент YA, учитывает двустороннее приложение нагрузки. При одностороннем приложении нагрузки YA=1.
3.2 Определение геометрических размеров зубчатой передачи
Межосевое расстояние:
,
коэффициент К=6 в зависимости от твердости
зубьев:
H1≥45HRC; H2≥45HRC
Уточняем
предварительно найденное межосевое
расстояние
(стр. 32 [4])
Ка=49,5– для прямозубых колес; Ка=43 – для косозубых
ψba=0,25 – при несимметричном расположении ЗК относительно опор
KHv=1,15
Для прямозубых колес при v до 5 м/с следует назначать 8-ю степень точности по ГОСТ 1643-81; при этом KHv=1,05-1,10
Для косозубых колес при v до 10м/с назначаем также (стр.32 [4]) и принимаем KHv=1,0-1,05
Округляем модули до ближайшего значения по ГОСТ 2185-66
Определяем модуль зубчатого зацепления в интервале и выравниваем по ГОСТ 9563-60
стр.36 [4]
Определяем суммарное количество зубьев в зацеплениях:
Определяем количество зубьев шестерни и колеса:
-
для прямозубой передачи
-
косозубой передачи
По округленным значениям косозубой передачи уточняем значение передаточного числа:
-
условие выполняется
Уточняем значение угла β для косозубого колеса:
Фактические основные размеры передачи:
Делительные
диаметры передач с прямым и косым зубом:
- для прямозубой передачи
- для косозубой передачи
Проверяем межосевые расстояния:
Диаметры вершин шестерен и колес:
-
для прямозубой передачи (1-я ступень)
-для
косозбой передачи
Ширина венца:
Окружная скорость колес:
- убеждаемся, что коэффициенты в пункте
3.2 выбраны в соответствии с реальными
скоростями.