2. Расчёт передач

1. . Расчёт цилиндрической косозубой передачи

2.1.1 Выбор материала

Для шестерни – сталь 40ХН, HRC=48 HB=460HB , ;

Для колеса - сталь 40ХН, HB=350HB, ;

-предел текучести

2.1.2 Допускаемые усталостные контактные напряжения

Расчет по этим допускаемым напряжениям предотвращает усталостное выкрашивание рабочих поверхностей в течении заданного срока службы t.

где S_H1 = 1,3 ; S_H2 = 1,2 - коэффициент запаса прочности;

Z_R=1 - коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности;

Z_V = 1 - коэффициент, учитывающий окружную скорость;

Z_N - коэффициент долговечности

, m=6;

N_GН - базовое число циклов

N_GH1 = (HB)³=460³=97336000<12·10⁷;

N_GH2 = (HB)³=350³=42875000<12·10⁷;

N_HE - эквивалентное число циклов

e_H - коэффициент эквивалентности

;

Время работы передачи

t = t_г (лет)365(дней)24(часа)КгКс=0,5365240,70,6=1839,6 час.

Далее все параметры, относящиеся к шестерне, будут обозначаться индексом "1", параметры, относящиеся к колесу - индексом "2".

Эквивалентное число циклов шестерни:

N_HE1 = 60n₁te_H = 6014351839,60,504=79828338,24

Эквивалентное число циклов колеса:

, ;

, ;

_Hlim - предел контактной выносливости зубчатого колеса при достижении базового числа циклов N_HG. Для расчета прямозубых передач в качестве расчетного выбирается наименьшее из двух.

_Hlim1 =17·48+200 =1016 Мпа,

_Hlim2 =2·350+70 =770 Мпа,

Допускаемые усталостные контактные напряжения:

Мпа.

Мпа.

Мпа.

Должно соблюдаться соотношение:

2.1.3 Выбор расчетных коэффициентов.

1)Выбор коэффициента нагрузки

K_H = 1,3...1,5; K_H = 1,5;

2) Выбор коэффициента ширины зубчатого колеса

_а=0,25;

2.1.4 Проектный расчет передачи.

1). Определение межосевого расстояния

Здесь T₁ - момент на валу шестерни в Нм.

Числовой коэффициент: Ka= 410

Выбираем а_W = 100 мм, в соответствии со стандартом.

2). Выбор нормального модуля

т_ст=2

3). Числа зубьев

=8...22⁰ - угол наклона зубьев;

=16⁰, ,

4).Уточняем угол наклона зубьев

=16⁰26’;

5). Делительные диаметры

;

Выполним проверку

;

6). Диаметры выступов

;

7). Диаметры впадин

;

8). Расчетная ширина колеса

;

В передаче с разнесенной парой ширина каждого колеса разнесенной пары

. .

Достаточность осевого перекрытия

Так как рассчитываем как прямозубую.

9). Торцовая степень перекрытия

10). Окружная скорость

Степень точности 8.

2.1.5 Проверочные расчеты.

1). Для проверочных расчётов, как по контактной, так и по из­гибной прочности определим коэффициенты нагрузки.

.

.

K_HV и K_FV - коэффициенты внутренней динамической нагрузки. Они выбираются из таблицы.

K_HV=1,06; K_FV=1,11.

K_H и K_F - коэффициенты концентрации нагрузки (неравномерности распределения нагрузки по длине контактных линий). Их значения вы­бираются из таблицы интерполяцией.

K_H=1,22; K_F=1.

K_H и K_F - коэффициенты распределения нагрузки между зубьями. Выбираются из таблицы интерполяцией.

K_H=1,07; K_F=1,07.

; .

2). Проверка по контактным напряжениям

;

Z_E - коэффициент материала. Для стали Z_E = 190;

- коэффициент учёта суммарной длины контактных линий;

Z_H=2,4 - коэффициент формы сопряжённых поверхностей;

F_t - окружное усилие

;

- недогруз.

3). Проверка по усталостным напряжениям изгиба.

;

Y_R=1 - коэффициент шероховатости переходной кривой.

Y_X=1,03-0,06m=1,03-0,06·2 =0,91 - масштабный фактор.

Y_=1,082-0,172lgm=1.082-0.172lg2=1,03 - коэффициент чувствительности материала к концентрации нап­ряжения.

Y_N - коэффициент долговечности. Рассчитывается отдельно для шестерни и колеса

.

N_FG - базовое число циклов. Для стальных зубьев:

N_FG = 410⁶

N_FE1 - эквивалентное число циклов шестерни:

N_FE1 = 60n₁te_F.

N_FE1 = 6014351839,60,5=79194780;

Эквивалентное число циклов колеса

;

Коэффициент запаса прочности:

S_F = 1,7;

Предел выносливости зуба

_Flim1 =600 Мпа;

_Flim2 = 1,75·350=612,5 Мпа;

Мпа;

Мпа;

Рабочие напряжения изгиба. Определяется отдельно для шестерни и колеса

;

Y_FS - коэффициент формы зуба

X =0- коэффициент сдвига инструмента

Z_V - эквивалентное число зубьев

Y_ - коэффициент, учитывающий перекрытие зубьев в зацеплении. Для косозубых .

Y_ - коэффициент угла наклона зуба

Действительный запас усталостной изгибной прочности .

;

.

Значение коэффициента запаса усталостной изгибной прочности показывает степень надёжности в отношении вероятности поломки зуба. Чем больше этот коэффициент, тем ниже вероятности усталостной поломки зуба.

4).Проверка на контактную статическую прочность:

;

T·1,3=T_пик - пиковая нагрузка;

Мпа;

Мпа;

5). Проверка изгибной статической прочности:

;

;

Проверка по этим допускаемым напряжениям предотвращает мгновенную поломку зуба при перегрузке передачи.