2.4 Определение сил, действующих в зацеплении
В конической передаче сила нормального давления раскладывается на три составляющие: окружную, радиальную и осевую силы (рисунок 4).
Окружные силы, Н:
где Т2 - вращающий момент на шестерне (колесе), Н·м;
dm2 - средний диаметр шестерни (колеса), мм.
Осевая сила шестерни, равная радиальной силе колеса, Н:
где .
Радиальная сила шестерни, равная осевой силе колеса:
Сила нормального давления, Н:
3 Расчет червячных передач
Червячные передачи относятся к числу зубчато-винтовых, имеющих характерные черты зубчатых и винтовых передач. Червячные передачи применяют между перекрещивающимися осями валов для получения большого передаточного числа. Наибольшее распространение получили червячные передачи с цилиндрическими червяками (рисунок 5).
а)
б)
а – кинематические схемы; б – геометрические параметры
Рисунок 5 – Червячная передача
Исходные данные для расчета червячной передачи выбираются из кинематического расчета силового привода с соответствующих валов и вводятся новые обозначения: параметры для червяка обозначаются с индексом единица, а параметры для червячного колеса обозначаются с индексом два.
Вращающий момент:
Угловая скорость:
.
Частота ращения:
.
Передаточное число:
3.1 Выбор материала червячной пары. Назначение упрочняющей обработки и определение допускаемых напряжений
3.1.1 Материал червячного колеса
В большинстве
случаев червячные колеса делают
составными: зубчатый венец из бронзы,
а центр – из чугуна или стали. При
скорости скольжения
м/с применяют оловянные бронзы. При
м/с – более дешевые безоловянные бронзы.
При
м/с – серый чугун.
Предварительно скорость скольжения определяем по формуле:
, м/с.
По таблице А.10 приложения принимаем материал для венца червячного колеса. Например, при скорости скольжения 5 м/с принимаем безоловянную бронзу БрАж–9-4л, отливка в землю.
Допускаемое контактное напряжение:
Н/мм2 (таблицы
А.10, А.11
приложения).
Если в таблице
А.10 нет значения
,
то его рассчитывают по формуле:
где 
- табличное значение допускаемых
контактных напряжений (таблица
А.11 приложения),
-
коэффициент долговечности:
где 
- базовое число изменений циклов
напряжений;
n2t
– суммарное число изменений циклов
напряжений;
- частота вращения
червячного колеса, об/мин;
– срок службы
привода, например 20000 ч.
Во всех случаях
.
Допускаемое напряжение изгиба:
,
где 
- табличное значение допускаемых
напряжений изгиба (таблица
А.11 приложения);
- коэффициент
долговечности:
где 
- базовое число изменений циклов
напряжений;
n2t – суммарное число изменений циклов напряжений.
Во всех случаях
3.1.2 Материал червяка
Для выбранной бронзы принимаем соответствующий материал червяка: например Сталь 45 с закалкой до твердости HRC ≥ 45 с последующим шлифованием витков (таблица А.10, А.11 приложения).
3.2 Определение размеров и параметров червячного зацепления
3.2.1 Число заходов червяка и число зубьев колеса
Принимаем
в зависимости от u:
при u=8…14 Z1=4;
при u=16…30 Z1=2;
при u=30 и выше Z1=1.
Число зубьев червячного колеса составит:
.
3.2.2 Предварительно принимаем расчетные коэффициенты:
1) коэффициент
нагрузки
2) коэффициент диаметра червяка определяем по формуле:
.
Полученное значение коэффициента диаметра червяка округляем до стандартного значения (таблица А.13).
3.2.3 Определяем минимальное межосевое расстояние из условия контактной прочности:
мм,
где T2 – вращательный момент на колесе, в Н·мм.
Расчетный модуль, мм:
.
3.2.4 Принимаем основные параметры передачи по ГОСТ 2144 (таблица А.12, А.13 приложения)
aω = , m = , q = .
Если принятые параметры передачи и u=Z2/Z1 не совпали со стандартными значениями по таблице А.12, то передачу следует выполнять со смещением.
Коэффициент смещения:
.
Коэффициент смещения должен быть в пределах -1≤X≤1. Если это условие не выполняется, то либо увеличивают, либо уменьшают параметры передачи не выходя за пределы рекомендуемых. Если это не дает должного эффекта, то назначают другие материалы и расчет повторяют.
3.2.5 Определяем основные геометрические размеры передачи
Диаметры делительных окружностей, мм:
Диаметры начальных окружностей, мм:
Диаметры окружностей выступов, мм:
Диаметры окружностей впадин, мм:
Наибольший диаметр червячного колеса, мм:
.
Длина нарезной части червяка, мм:
Ширина венца червячного колеса, мм:
b2≤0,75da1
Значения b1 и b2 округляют до целых, принимая из ряда предпочтительных чисел.
Угол подъема винтовой линии:
