5 Проектний розрахунок

5.1 За ГОСТ 21.354-75 міжосьову відстань визначають за умовою стійкості активних поверхонь зубців проти втомного викришування, мм :

= Ка (U , (5.1)

де

495МПа^1/3 – для прямозубої (=0) передачі;

К_а=

430МПа^1/3 – для косозубої (0) передачі;

“+” – зовнішнє зачеплення ;

“ - “ – внутрішнє зачеплення ;

Т₂ – обертовий момент на колесі, Нм ;

U –див. початкові дані (“U” повинно відповідати стандарту - табл.5.1.)

Таблиця 5.1 - Номінальні передаточні числа “U ” (ГОСТ 2185-66)

1-й ряд	1.25	1.6	2.0	2.5	3.15	4.0	5.0	6.3
2-й ряд	1.4	1.8	2.24	2.8	3.55	4.5	5.6	-

Коефіцієнт К_Н вибирають за табл. 5.2, в якої

_bd = 0.5 _ba (U 1), (5.2)

тут _ba = - коефіцієнт ширини вінця колеса відносно міжосьової відстані (див.табл 5.3).

Коефіцієнт _ba значно впливає на габарити та масу передачі. При малих значеннях _ba міжосьова відстань, і, відповідно, габарити передачі будуть великими. При великих значеннях _ba зростає нерівномірність розподілення навантаження по ширині вінця і матеріал коліс використовується нераціонально.

[]_н – див. розділ 4.1.

Розташування коліс відносно опор	Твердість зуб- ців*	К при bd , рівному
		0.2	0.4	0.6	0.8	1.0	1.2
Симет-ричне	а б	1.01 1.01	1.02 1.02	1.030 1.04	1.04 1.07	1.05 1.10	1.07 1.16	1.10
Несиметричне	а б	1.03 1.04	1.05 1.08	1.07 1.20	1.12 1.29	1.11 1.29	1.19 1.48	1.15
Консольне	а б	1.06 1.16	1.15 1.35	1.25 1.45	1.36 -	- -	- -	1.2

Таблиця 5.2 – Коефіцієнти К та К = К

Таблиця 5.3 - Коефіцієнт ширини зубчастих коліс ( ГОСТ 2185 – 66 )

Розташування коліс відносно опор та тип передачі	Твердість поверхонь зубців	ba =
Симетричне	Н будь-яка	0.400 ; 0.500 .
Несиметричне	Н2> НВ 350 Н2 НВ 350	0.2; 0.25; 0.28; 0.315; 0.315; 0.4;
Консольне розташування одного або обох коліс	Н будь-яка	0.2; 0.25 ;
Шевронна: шеврон з канавкою рознесений		0.63….1.0; 0.2; 0.25;
коробка передач		0.1; 0.15; 0.2.
внутрішнє зачеплення		0.2.

Примітка.* а – НВ₂ 350; б – НВ₂ > 350.

5.1.1 узгодити з за стандартом (табл.5.4) та призначити допустимі відхилення міжосьової відстані ( табл. 5.5)

Таблиця 5.4 - Міжосьова відстань , мм ( ГОСТ 2185 – 66 )

1-й ряд	40	50	63	80	100	125	160	200	250	315	400
2-й ряд	-	-	-	71	90	112	140	180	225	280	355

Таблиця 5.5 – Допустимі відхилення міжосьової відстані

Норма боково-го про-міжку	Допустимі відхилення , мкм при , мм
	< 80	80..125	140..180	200..250	280..315	355..400
А Б	95 60	110 70	125 80	145 92	160 105	180 115

5.2 Розрахувати m` ( =0) або m

m` = (0,01….0,02) при Н_1,2 НВ350 для силових передач

m` = (0,0125…0,025) при Н₁ НВ350

і Н₂ НВ350

m` = (0,016…0,032) при Н_1,2 НВ350

Для високонавантажених передач з твердістю активних поверхонь зубців Н HRC56 і реверсивному навантаженні модуль вибирати рівним m` 0,032 ;

Розраховане значення модуля узгодити з модулем за стан-дартом (табл.5.6).

Таблиця 5.6 - Модуль зубчастих коліс m , мм (ГОСТ 9563-60 )

1-й ряд	1,5	2	2,5	3	4	5	6	8	10
2-й ряд	1,75	2,25	2,75	3,5	4,5	5,5	7	9	11

Примітка. Для редукторів допускають модулі 1,6; 3,15; 6,3; 12,5.

5.3 Вирахувати Z = Z₂  Z₁ = , (5.3)

причому для прямозубих передач модуль, визначений за п.5.2,брати таким, щоб Z отримати цілим .

Для косозубих передач

Z = , (5.4)

Кут  рекомендують вибирати за умовою

де , (5.5)

звідки . (5.6)

Z округлити в меншу сторону до цілого числа,

розрахувати (з точністю до 0,00001)

і знайти дійсне значення кута 

= arccos ,

для косозубих коліс = 8…20 ;

для шевронних коліс = 25…40

5.3.1 та округлити до цілого Z₁. (5.7)

За умовою непідрізання зубців

Z₁ Z_min, (5.8)

Z_min = 17 при = 0, Z_min = 17cos при 0.

Примітка Якщо Z₁< Z_ip, подальші розрахунки ведуть за пунктом 5.4 і т.д.

Для силових передач згідно з ГОСТ 16532-70 (додаток 2) рекомендують число зубців прямозубої шестірні брати Z₁ 21 , а для косозубої - Z₁ Z_min + 2 , де Z_min вибирають в залежності від кута :

, град 12, більш 12 до 17, більше 17 до 21 , більше 21 до 24.

Z min 17 16 15 145. 3.2

Z₂=Z_-Z₁ – для зовнішнього зачеплення, (5.9)

Z₂=Z_+Z₁ – для внутрішнього зачеплення.

Якщо Z₁< Z_ip, подальші розрахунки ведуть за пунктом 5.4 і т.д.

При U 3,5 та числа зубців Z₁20 (=0), Z₁17 (0) рекомендують застосовувати передачу з висотною корекцією (із сумарним зміщенням X_=0 і Х₁=Х₂ )

Таблиця 5.7-Рекомендовані коефіцієнти зміщення та основні параметри силових циліндричних передач ( ГОСТ 16532-70, додаток 2).

Коефіцієнт зміщення		Передачі
		прямозубі	косозубі
Шестерні Х2	Колеса Х1
+0,3	-0,3	14  Z  20 U 3,5 aw = 0,5 (Z1+Z2) m	Z1 Zmin+ 2 10
+0,5	-0,5	12Z120 U 3,5

Обмеження по підрізанню

 град. до 10; більше 10 до 15; більше 15 до 20; більше 20 до 25

Z_min 12 11 10 9

При сумарному зміщенні Х_=0; (Х₁=Х₂);

; ;

; (точність розрахунків

При сумарному зміщенні Х_=0; (Х₁=Х₂);

; ;

; (з точністю розрахунків три знаки після коми)

;

;

; .

З ціллю підвищення контактної міцності або міцності зубців при згині використовують кутову корекцію (Х_ =Х₁+Х₂ 0). Подрібніше , див., наприклад, [10] табл.. 10.4, а також у довіднику [2]. Кутова корекція зубчастого зачеплення у порівнянні з висотною має ряд переваг, головними з яких є підвищення міцності зубців двох зубчастих коліс і можливість вписування передачі у наперед задану між осьову відстань.

5.4 Uф= [ U ]= 4% (5.10)

5.5 Геометричні розміри коліс, мм

d_1,2 = , (з точністю три знаки після коми), (5.11)

ділильні діаметри повинні задовольняти умовам

d₂d₁=2 , (5.12)

“+” – для зовнішнього, “-” – для внутрішнього зачеплення.

Для зовнішнього зачеплення

da_1,2 = d_1,2 + 2m, (5.13)

d_f1,2=d_1,2–2,5m. (5.14)

Для внутрішнього зачеплення

da₂=d₂-1,75m, (5.15)

d_f2=2 +d_a1+0.5m. (5.16)

b₂=_ba (5.17)

b₁=b₂+2…5мм

Значення b₁ і b₂ округлити до цілого.

5.6 Придатність заготовок коліс

Щоб отримати при ТО прийняті для розрахунків механічні характеристики матеріала коліс, розміри заготовок коліс не повинні перевищувати граничні величини.

Умови придатності заготовок коліс

Dзаг Dгр, Сзаг (Sзаг) Sгр (5.18)

Dгр, Sгр – див.табл.3.1

Значення Dзаг, Сзаг, Sзаг, мм:

для циліндричної шестірні (рис.5а)

Dзаг = dа₁ + 6мм;

для колеса з диском(рис.5б):

Сзаг = 0.5b₂; Sзаг = 8m;

для суцільного колеса (рис.2в):

Sзаг = (b₂+ 4), мм.

С_заг

D_заг

S_заг

b₂

а) б) в)

Рисунок 5.1 - До вирахування розмірів заготовок коліс

Якщо умови за (5.18) не виконуються, змінюють марку сталі або вид термічної обробки.

5.7 Розрахунок складових сил, діючих у зачепленні, Н: (округлити до цілого):

F_t = ; F_r = F_t ; =20⁰; F_a = F_t tg ; (5.19)

5.8 V = м/с , (5.20)

і призначити ступінь точності (ГОСТ 1643-81)

при > 3 7 – й ,

при < 3 8 – й .