2.2. Расчёт цилиндрической прямозубой передачи

2.2.1 Выбор материала

Для шестерни – сталь 40ХН, 42HRC 393HB , ;

Для колеса - сталь 40ХН, 40HRC 372HB, ;

-предел текучести

2.2.2 Допускаемые усталостные контактные напряжения

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

где S_H = 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=393³=60698457<12·10⁷;

N_GH2 = (HB)³=372³=51478848<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2871839,60,504=15965667,65

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.

Мпа,

Мпа,

Допускаемые усталостные контактные напряжения:

Мпа.

Мпа.

Мпа.

2.2.3 Выбор расчетных коэффициентов.

1)Выбор коэффициента нагрузки

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

2) Выбор коэффициента ширины зубчатого колеса

_а=0,4;

2.2.4 Проектный расчет передачи.

1). Определение межосевого расстояния

Здесь T₁ - момент на валу шестерни в Нм.

Числовой коэффициент: Ka= 450

Выбираем а_W = 100 мм, в соответствии со стандартом.

2). Выбор нормального модуля

т_ст=2

3). Числа зубьев

=8...22⁰ - угол наклона зубьев;

=0⁰, ,

4). Делительные диаметры

;

;

Выполним проверку

;

5). Диаметры выступов

;

6). Диаметры впадин

;

7). Расчетная ширина колеса

;

Берём ширину b_w=40 мм

8). Торцовая степень перекрытия

9). Окружная скорость

Степень точности 8.

2.2.5 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=1,02; K_FV=1,04.

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

K_H=1,0; K_F=1.

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

K_H=1; K_F=1.

; .

2). Проверка по контактным напряжениям

;

Z_E - коэффициент материала. Для стали Z_E = 190;

- коэффициент учёта суммарной длины контактных линий;

Z_H=2,5- коэффициент формы сопряжённых поверхностей;

F_t - окружное усилие

;

- недогруз.

3). Проверка по усталостным напряжениям изгиба.

;

Y_R=1 - коэффициент шероховатости переходной кривой.

Y_X=1,03-0,006m=1,03-0,006·2=0.91≈1 - 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2871839,60,5=15838956;

Эквивалентное число циклов колеса

;

Коэффициент запаса прочности:

S_F = 1,7;

Предел выносливости зуба

_Flim1 =550 Мпа;

_Flim2 =540 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;

5). Проверка изгибной статической прочности:

;

;

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