2.2.2 Определение величины межосевого расстояния из расчета прочности по контактным напряжениям

Рассчитываем предварительное значение межосевого расстояния

, мм, (2.41)

где - коэффициент конструктивный, при симметричном расположении , принимаем 0,4;

- коэффициент ширины относительно ее диаметра, ;

- коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине венца, или коэффициент концентрации нагрузки (табл. 3.5); в нашем случае ;

- коэффициент, учитывающий неравномерность нагрузки для одновременно зацепляющихся пар зубьев, или коэффициент неравномерности нагружения зубьев ,при предварительных расчетах примем ;

- коэффициент, учитывающий динамическую нагрузку в зацеплении, или коэффициент динамичности нагрузки, при предварительных расчетах принимаем =1,0.

Получаем:

мм

Округляем полученное значение до ближайшего значения из ряда предпочтительных чисел либо до значения, которое оканчивается на 0. Принимаем мм.

По известному значению определяем ширину зуба колеса :

, мм (2.42)

мм

Для коррекции возможных ошибок осевого положения шестерни относительно колеса ширина шестерни

мм

мм

Определяем предварительное значение диаметра колеса:

, мм (2.43)

мм

Шестерни

, мм (2.44)

мм.

2.2.3 Определение значения модуля из расчета прочности по напряжениям изгиба

Предварительно рассчитываем значение модуля

мм (2.45)

мм

Округляем значение модуля до ближайшего.

Принимаем мм

Определяем угол наклона зуба,

˚

Так как передача прямозубая

Определяем суммарное число зубьев

(2.46)

Округляем число до целого в сторону увеличения и принимаем .

Определяем число зубьев шестерни

(2.47)

Колеса

(2.48)

По принятым числам зубьев уточняем передаточное число

Уточненное число должно отличаться не более, чем на 4% в любую сторону.

Определяем делительные диаметры колес

мм (2.49)

мм

мм (2.50)

мм

Так как у шестерни число зубьев 32, а минимальное равно 17, то принимаем передачу без смещения.

; .

2.2.4 Расчет коэффициента динамичности нагрузки

Определяем линейную скорость

м/с (2.51)

м/с

По скорости выбираем степень точности, принимаем 8, поскольку на практике детали изготавливаются со степенью точности не ниже 8-й.

Рассчитываем коэффициент динамичности нагрузки при контактных напряжениях

(2.52)

При изгибных напряжениях

(2.53)

где , - удельная окружная динамическая сила

(2.54)

(2.55)

где , - коэффициенты, зависящие от геометрии зубчатого зацепления и твердости колеса;

, - коэффициенты, учитывающие влияние погрешности шагов.

.

2.2.5 Проверка выполнения условия прочности по контактным напряжениям

Условие прочности по контактным напряжениям имеет вид

,

где - действующее напряжение в контакте зубьев,

- допускаемое напряжение в контакте зубьев

(2.56)

Проверяем по допускаемому напряжению

МПа МПа

2.2.6 Проверка выполнения условия прочности по напряжениям изгиба

Определяем эквивалентные числа зубьев шестерни и колеса

(2.57)

Определяем коэффициент формы зуба

. (2.58)

Определяем напряжение изгиба

(2.59)

где - коэффициент осевого перекрытия, определяется по формуле

Для шестерни

МПа

Для колеса

МПа

Условие прочности по напряжениям изгиба можно считать выполненным.

2.2.7 Определение геометрических параметров зубчатой передачи

Диаметры вершин зубьев шестерни и колеса

мм (2.60)

мм

мм

Диаметры впадин зубьев шестерни и колеса

мм (2.61)

мм

мм

2.2.8 Определение сил в зацеплении

Окружная сила

Н (2.62)

Н

Радиальная сила

Н (2.63)

Н

Осевая сила

Н (2.64)

Н

2.3 Проектировочный расчет цепной передачи

2.3.1 Расчет износостойкости передачи

Исходные данные:

Определить основные геометрические размеры элементов втулочно-роликовой цепной передачи с передаваемой мощностью кВт.

Частоты вращения ведущей и ведомой звездочек равны об/мин и об/мин соответственно. Величина межосевого расстояния близка к оптимальной, , где - шаг цепи. Расположение цепи – горизонтальное. Натяжение цепи регулируется периодически. Смазка цепи – периодическая.

Коэффициент полезного действия передачи

Передаточное число цепной передачи

(2.65)

.

Число зубьев ведущей звездочки

(2.66)

Число зубьев ведомой звездочки:

(2.67)

Момент на валу ведущей звездочки:

Н м (2.68)

Н·м

Момент на валу ведомой звездочки:

, Н м (2.69)

Н·м

Коэффициент приведения к эталонному режиму нагружения рассчитывается по формуле

, (2.70)

где

- коэффициент учета динамичности приложения нагрузки; нагрузку считаем близкой к постоянной, без резких ударов и толчков, поэтому ;

- коэффициент учета длины цепи по отношению к эталону; значение этого коэффициента выбирается в зависимости от величины межосевого расстояния и для заданных условий равно ;

- коэффициент, учитывающий положение цепи по отношению к горизонтали; поскольку по условию расположение цепи горизонтальное, то ;

- коэффициент учета характера регулировки натяжения цепи, равный в случае периодической регулировки (неавтоматической) ;

- коэффициент, учитывающий характер смазки цепи; поскольку в данной задаче смазка периодическая, то .

После подстановки значений этих коэффициентов получаем

.

Допускаемое давление в контакте зависит от шага цепи и частоты вращения ведущей звездочки . В качестве допускаемого контактного давления для заданной в условии частоты вращения об/мин выбираем среднее арифметическое значение приведенных в соответствующем столбце таблицы, т.е. .

Предварительно определяем шаг цепи для расчета давления в контакте, с учетом стандартного геометрического соотношения

, мм (2.71)

мм.

Окончательное значение шага согласовываем с таблицей нормальных размеров цепей, приняв мм. Это соответствует цепи ПР-25,40:1 с погонной массой кг/м.

Уточняем фактическое значение скорости движения цепи

, м/с (2.72)

м/с

Проверяем значение расчетного давления:

, МПа (2.73)

МПа.

Так как действующее давление оказывается близким к допускаемому, величина которого равна , то такой вариант выбора цепи можно считать удовлетворительным.