3.3 Расчёт цилиндрической передачи

1 Выбор материала и термообработки зубчатых колес.

Выбираем материалы со следующими механическими характеристиками:

Шестерня: сталь 45 (термообработка – улучшение)

Колесо: сталь 45 (термообработка – улучшение)

2 Определение допускаемого контактного напряжения [4, c 185].

Допускаемое контактное напряжение определяется по формуле:

;

где - предел контактной выносливости при базовом числе циклов,

;

- коэффициент безопасности, для нормализованных и улучшенных сталей ;

- коэффициент долговечности [2, c 132].

;

циклов – базовое число циклов;

- эквивалентное число циклов;

- расчётный срок службы передачи.

c учетом предыдущих расчетов получим:

Н/мм²- для шестерни

Н/мм²- для колес

Так как передача прямозубая, то расчет производим по наименьшему.

3 Определение допускаемого напряжения изгиба [1, c 42].

Допускаемое напряжение изгиба определяется по формуле:

;

где - предел выносливости зубьев при изгибе,

;

- коэффициент учитывающий влияние двустороннего приложения нагрузки

4 Допускаемое напряжение изгиба для шестерни

;

;

5 Допускаемое напряжение изгиба для колес

;

;

6 Допускаемые напряжения при действии максимальной нагрузки:

• контактные

• изгибные

• для шестерни: Н/мм²

Н/мм²

- для колеса: Н/мм²

Н/мм²

7 Расчет цилиндрической зубчатой передачи [1, c 46].

8 Межосевое расстояние:

Межосевое расстояние определяется по формуле:

;

где - коэффициент межосевого расстояния, для прямозубых колес;

u - передаточное число цепи;

- коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине венца, для данной схемы ;

- крутящий момент на шестерне, Hмм;

Принимаем коэффициент ширины зубчатого венца

Определяем коэффициент

- коэффициент внешней динамической нагрузки

- расчетные допускаемые контактные напряжения

мм.

Принимаем по ГОСТ 2185-66 мм

9 ширина венцов

зубчатого колеса мм

шестерни мм

10 расчет зубьев передачи

Принимаем предварительно , определяем модуль зацепления

мм

Принимаем по ГОСТ 9563-60 m = 2 мм

Пересчитаем число зубьев шестерни

Число зубьев зубчатого колеса

11 основные размеры колес

Делительный диаметр:

мм – шестерни

мм – зубчатого колеса

Диаметры окружностей вершин и впадин зубьев :

шестерни

мм;

мм

колеса

мм;

мм.

12 проверка расчетных контактных напряжений.

Окружная сила в зацеплении:

Окружная сила колес:

м/с

Принимаем 9 степень точности (пониженная точность).

Удельная окружная динамическая сила:

где - коэффициент, учитывающий влияние вида зубчатой передачи и модификации профиля на динамическую нагрузку

- коэффициент, учитывающий влияние разности шагов зацепления зубьев шестерни и колеса

Н/мм

Удельная окружная динамическая сила в зоне ее наибольшей концентрации:

Н/мм

Коэффициент, учитывающий динамическую нагрузку в зацеплении:

Удельная расчетная окружная сила:

Н/мм

Расчетные контактные напряжения:

- коэффициент, учитывающий форму сопряженных поверхностей зубьев

- коэффициент, учитывающий механические свойства материалов колес,

- коэффициент, учитывающий суммарную длину контактных линий

МПа <427.27 МПа

13 Проверка зубьев колес по напряжениям изгиба:

Удельная окружная динамическая сила:

где м/с² - окружная сила колес;

- коэффициент, учитывающий влияние разности шагов зацепления зубьев шестерни и колеса;

- коэффициент, учитывающий влияние вида зубчатой передачи и модификации профиля на динамическую нагрузку;

Н/мм

Удельная расчетная окружная сила в зоне ее наибольшей концентрации

- коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине венца;

Коэффициент, учитывающий динамическую нагрузку в зацеплении:

Удельная расчетная окружная сила при изгибе:

Н/мм²

Коэффициент, учитывающий форму зуба:

Расчет производим для элемента пары “шестерня-колесо”, у которого меньшая величина отношения:

Расчетные напряжения изгиба зуба:

где - коэффициент, учитывающий наклон зуба;

- коэффициент, учитывающий перекрытие зуба;

14 Силы в зацеплении зубчатых колес

Окружные силы:

Радиальные силы:

Осевые силы: