3 Расчет тихоходной ступени редуктора

Расчет тихоходной ступени редуктора выполним в соответствии с методикой, изложенной в [1, с.43-55].

3.1 Выбор материалов и определение допускаемых напряжений

Чтобы спроектировать редуктор недорогой и небольших габаритов, выбираем для изготовления колеса и шестерни сравнительно недорогую легированную сталь 40Х, которая относится к группе материалов с твердостью HB ≤ 350. Такая твердость позволяет производить чистовое нарезание зубьев после термообработки.

Назначаем для колеса термообработку: улучшение 250 НВ, σ_в = 850 МПа, σ_т = 550 МПа. Термообработка шестерни тихоходной ступени – улучшение 270 НВ, σ_в = 950 МПа, σ_т = 700 МПа. Твердость шестерни назначается больше твердости колеса, для обеспечения лучшей приработки зубьев.

Предел контактной выносливости, МПа

423Equation Section (Next)

43343\* MERGEFORMAT (.)

колеса

шестерни

Количество циклов, при котором наступает усталость [1, с.41]: колеса N_H0 = 1,5·10⁷ циклов; шестерни N_H0 = 2,3·10⁷ циклов.

Расчетное число циклов напряжений при постоянном режиме нагрузки:

44344\* MERGEFORMAT (.)

где n – частота вращения колеса, n_II = 646,93 об/мин, n_III = 163,28 об/мин;

t – суммарный срок службы, t = 27000 часов;

с – число зацеплений зуба за один оборот колеса

Коэффициент долговечности

45345\* MERGEFORMAT (.)

Так как значение N_HE2 = 26,45·10⁷ наименьшее из значений расчетного числа циклов напряжений, то принимаем для всех ступеней K_HL = 1.

Допускаемые контактные напряжения, МПа

46346\* MERGEFORMAT (.)

За расчетное принимаем значение [σ_H] = 518,18 МПа.

Предел выносливости зубьев по напряжениям изгиба, МПа

47347\* MERGEFORMAT (.)

колеса

шестерни

Коэффициент долговечности

48348\* MERGEFORMAT (.)

где N_F0 = 4·10⁶

где K_FE = 1

Принимаем для всех ступеней K_FL = 1.

Допускаемые напряжения изгиба, МПа

49349\* MERGEFORMAT (.)

где S_F – коэффициент безопасности, S_F = 1,75;

K_FC – коэффициент, учитывающий влияние двухстороннего приложения нагрузки, при односторонней нагрузке K_FC = 1

Предельные контактные напряжения, МПа

50350\* MERGEFORMAT (.)

колеса

шестерни

Предельные напряжения изгиба, МПа

51351\* MERGEFORMAT (.)

колеса

шестерни

3.2 Проектировочный расчет ступени

Межосевое расстояние, м

52352\* MERGEFORMAT (.)

где u – передаточное отношение второй ступени, u = 3,96;

E_пр – приведенный модуль упругости

53353\* MERGEFORMAT (.)

где E_1,2 = 2,1·10¹¹ Па

T₂ – крутящий момент на выходном валу редуктора, T₂ = T_III = 122,42 Н·м;

K_Hβ – коэффициент концентрации нагрузки при расчетах по контактным напряжениям, K_Hβ = 1,08;

ψ_ba – коэффициент ширины колеса, ψ_ba = 0,4

ψ_bd – коэффициент, учитывающий влияние ширины колеса

54354\* MERGEFORMAT (.)

Принимаем a_w2 = 105 мм.

Ширина колеса, мм

55355\* MERGEFORMAT (.)

Модуль, мм

56356\* MERGEFORMAT (.)

где ψ_m = 25

Принимаем стандартное значение модуля m = 2 мм.

Суммарное число зубьев

57357\* MERGEFORMAT (.)

Число зубьев шестерни

58358\* MERGEFORMAT (.)

Число зубьев колеса

59359\* MERGEFORMAT (.)

Фактическое передаточное отношение тихоходной ступени

60360\* MERGEFORMAT (.)

Фактическое передаточное отношение быстроходной ступени

61361\* MERGEFORMAT (.)

Делительные диаметры шестерни и колеса

62362\* MERGEFORMAT (.)