2. Выбор марки материала и назначение химико-термической обработки зубьев; определение допускаемых напряжений.

2.1. Используя табл. П.21 и П.28 [стр 371, Устюгов И.И.]. Назначаем для изготовления зубчатых колес сталь 45, термообработка – нормализация (НВ 180…220) для колеса и улучшение (НВ 240…280) для шестерни.

2.2 На контактную и изгибную зубьев вычисляем по формуле [стр. 97, Устюгов И.И.]

2.3. По табл. П.28 для стали 45 НВ 180…220: σ⁰_НР=420 МПа, NН⁰=10⁷, σ⁰_FP=110 МПа, NF⁰= 4*10⁶ – для колеса, для стали НВ 240…280: σ⁰_НР=600 МПа, NН⁰=1,5*10⁷, σ⁰_FP=130 МПа, NF⁰= 4*10⁶ – для шестерни.

2.4. Назначаем ресурс передачи и находим число циклов перемены напряжений [Ф-100, стр. 97, Устюгов И.И.]:

N_HE = NН⁰ =60*t_a * n₂ ≥ 60*10⁴*385=23,1*10⁷

Т.к. N_HE = NН⁰ и N_FE = N_F⁰ , [Ф-99, Ф102 стр 97, Устюгов И.И.].

K_HL=1 и K_FL=1

Для колеса : σ^//_НР= σ⁰_{НР *}K_HL= 420*1=420 МПа; σ^//_FP= σ⁰_FP* K_FL=110*1=110МПа

Для шестерни: σ^/_НР= σ⁰_{НР *}K_HL=600*1=600МПА; σ^/_FP= σ⁰_FP* K_FL=130*1=130МПа.

3. Вычисление параметров передачи, назначение степени точности и определение сил действующих в зацеплении.

3.1. Определяем значение коэффициентов [Ф-124, стр. 119, Устюгов И.И.]: R_bl=b/Re=0,285; R_be = 0,285*2,5/12*0,285= 0,4 и по табл. П.29 [стр 373, Устюгов И.И.] для шариковых опор:

d_l1 ≥ 10⁴ Н,

где d_l1- внешний делительный диаметр шестерни,

КНВ – коэффициент нагрузки,

R_be – коэффициент ширины зубчатого венца

Принимаем d=110 мм.

3.2. Определяем число зубьев и находим внешний окружной модуль [Ф-114, стр.116, Устюгов И.И.]э

Из Z₁= 18…30 принимаем Z₁=22; Z₂=4* Z₁=2,5*22=55,

m_te=γ_e1/Z1=110/22=5мм

[П-23, стр 363, Устюгов И.И.], где Z₁- передача, m_te – внешний окружной модуль

3.3. Находим для делительных конусов шестерни и колес [Ф-122, стр.. 117, Устюгов И.И.]

δ₂=arctqu= arctq2,5=68⁰30^/;

δ₁=90⁰- δ₂=90⁰-68⁰30^/=21⁰30^/,

где δ₂ и δ₁ – угол делительного конуса шестерни и колеса.

3.4. Находим внешнее конусное расстояние [Ф-116, стр.117, Устюгов И.И.]

Re=0,5 m_te Z₁ = 0.5*5*22 =150 мм

3.5.Опрделяем ширину венца зуба, вычисляем среднее конусное расстояние [Ф-121, стр.7, Устюгов И.И.] и уточняем значение R_be:

b= R_be* Re=0,285*150=42.7мм, принимаем b=42 мм, где b- длина зуба

Rm= Re-b/2=150-42/2=129 мм,

R_be= b/ Re=42/150=0,28

3.6. Находим значение нормального модуля по середине ширины венца [Ф-115, стр.116, Устюгов И.И.]:

m_tm=m_te-( b/ Z₁)sin δ₁)=5-(42/22)* sin21⁰30^/=5*0,7=4,3 мм

3.7. Вычисляем внешний делительный диаметр, средний делительный диаметр, диаметр вершин и впадин зубьев шестерни и колеса [Ф-114,118,119, стр.116-117, Устюгов И.И.]:

1) для шестерни:

d_m1= m_tm* Z₁=4,3*22=94,6 мм; d_e1 = m_te* Z₁=5*22=110мм;

d_ae1= d_e1+2 m_{te *} cos δ₁=110+2,5*cos 21⁰30^/=110+10*0,93=119,3мм;

d_fe1= d_e1-2,4 m_te* cos δ₁=110-2,4*5*0.93=110-11,5=98,5мм;

2) для колеса:

d_m2= m_tm* Z₂=4,3*55=240,5 мм; d_e2 = m_te* Z₂=2,4*5*5,5=280 мм;

d_ae2= d_e2+2 m_{te *} cos δ₂=280+2*5 cos68⁰30^/=280-10*0,3665=283,665 мм;

d_fe2= d₂-2,4 m_te* cos δ₂=280-2,4*5*0,3665=280-4.4=275,6 мм;

3.8. Вычисляем скорость точки на окружности среднего делительного диаметра шестерни и назначаем степень точности передачи:

δ_m=π d_m1n₁/60= π94,6*10³*965/60=4,78 м/с;

по табл.2 принимаем 7-ю степень точности передачи [стр.95, Устюгов И.И.]:

3.9. Вычисляем силы действующие в зацеплении:

1) Окружная сила на окружности среднего делительного диаметра:

F_t=2T₁/ d_m1=2*73,8*10³/94,6=1535H;

2) Осевая сила для шестерни и радиальное для колеса [Ф-122, стр.118, Устюгов И.И.]

F_a1=F_r2=F_t*tqα sin δ₁=1535*0,364*0,3665=203H;

3) Радиальная сила для шестерни и осевая для колеса [Ф-123, стр.118, Устюгов И.И.]

F_r1= F_a2= F_t*tqα cos δ₁=1535*0,364*0,93=520 H;