8.1.2 Расчет модулей зубчатых колёс

В коробках скоростей проектировочный расчет зубчатых колес ведется на усталость по контактным напряжениям и проверяется на изгиб.

По контактным напряжениям:

.

На изгиб:

,

где m – модуль, мм;

Р – мощность в цепи от электродвигателя до рассчитываемой шестерни с учетом КПД, кВт;

n – частота вращения меньшего зубчатого колеса передачи расчетной кинематической цепи, мин^-1;

U – передаточное отношение числа зубьев большего колеса к меньшему

(U ≥ 1);

Z – число зубьев рассчитываемой шестерни;

 – отношение ширины зубчатого колеса к модулю, 

у – коэффициент формы зуба;

[σ]_к = 740 МПа для стали 20Х с цементацией и закалкой – допустимое контактное напряжение;

[σ]_и = 235 МПа для стали 20Х с цементацией и закалкой – допустимое напряжение изгиба;

К, К_нер, К_дин – коэффициенты соответственно долговечности, неравномерности распределения нагрузки и динамичности.

Коэффициент долговечности при расчете на изгиб можно принимать равным единице, а при расчете на контактные напряжения равным:

,

где К_р – коэффициент, характеризующий предполагаемое изменение мощности, передаваемой рассчитываемой шестерне, К_р = 1;

Т – расчетное время работы передачи в часах;

n_min – наименьшая частота вращения шпинделя рассчитываемой шестерни, при которой передается полная мощность двигателя;

N₀ – базовое число циклов для материала рассчитываемой шестерни,

N₀ =2,5·10⁷;

К_п – коэффициент, характеризующий работу передачи на различных частотах вращения, К_п = 1;

К_нер – коэффициент неравномерности, зависящий от условий монтажа зубчатых колес, К_нер = 1;

К_дин – учитывает дополнительные динамические нагрузки вследствие неточности изготовления зубьев, К_дин = 1.

Модуль колес на первом - втором валу:

,

где ,

Принимаем m = 2.

8.1.3 Oпределение ширины колес

Ширина зубчатого венца равна:

b = ψ_ba·A,

где ψ_ba – коэффициент ширины зубчатого колеса (для коробок скоростей ψ_ba= 0,15);

А – межцентровое расстояние сопряженных колес, мм определяется по формуле:

где t – количество колес в блоке;

Межцентровое расстояние сопряженных колес:

.

Ширина зубчатого колеса:

(для вала 1 и 2).

Ширина зубчатых колес блоков:

.

8.1.4 Предварительный расчет валов

Для предварительного прочерчивания диаметры валов определяются по формуле:

d = 130 ,

где Р – мощность, передаваемая валом, кВт,

n – минимальная частота вращения вала 1/3 диапазона, передаваемая валом, об/мин.

Определяем мощности на каждом валу:

Тогда,

, принимаем конструктивно 35 мм;

, принимаем конструктивно 70 мм.

Крутящий момент на валу равен:

,

где ω – угловая скорость на данном валу, мин^-1

,

где n – частота вращения на данном валу, об/мин.

Нм; Нм.

8.1.5 Pасчет диаметров зубчатых колес

Для "свертывания" валов (зубчатых колес) коробки в вертикальной плоскости определим диаметр делительных окружностей всех зубчатых колес по формуле:

Диаметр окружностей вершин зубьев определяются по формуле:

Диаметр впадин определяются по формуле: .

Геометрические параметры зубчатых колёс на свёрт­ке должны вписываться в габаритные размеры внутреннего пространства проектируемой коробки скоростей.

Ось шпинделя (выходного вала должна) должна быть привязана по высоте к направляющим станины и располагаться симметрично относительно направляющих.