6 Расчет допускаемых напряжений
Допускаемые контактные напряжения определяем по формуле
,
где а) σHlimb
– предел контактной выносливости при
базовом числе циклов. Для нормализованных
и улучшенных сталей
:
для шестерни закрытой цилиндрической косозубой передачи редуктора и для шестерни открытой цилиндрической прямозубой передачи
530
Н/мм2;
для колеса закрытой цилиндрической косозубой передачи редуктора и для колеса открытой цилиндрической прямозубой передачи
450
Н/мм2.
б) KHL – коэффициент долговечности;
в) [SH] – коэффициент безопасности, [SH] = 1,1…1,2. Принимаем [SH] = 1,2;
Тогда
для закрытой цилиндрической косозубой передачи редуктора
для шестерни
541,2
МПа;
для колеса
459,5
МПа.
для открытой цилиндрической прямозубой передачи
для шестерни
642,5
МПа;
для колеса
545,5
МПа.
Расчетное допускаемое контактное напряжение
для закрытой цилиндрической косозубой передачи редуктора
[σHP] = 0,45([σH1]+[σH2]) = 0,45 · (541,2 + 459,5) = 450,3 МПа.
для открытой цилиндрической прямозубой передачи принимаем меньшее из выше найденных – [σHотк] = [σH4] = 545,5 МПа.
Так как передача является реверсируемой, в которой зубья работают попеременно обеими сторонами, допускаемое контактное напряжение снижаем на 25 %.
То есть [σHР] = 450,3 · (1 – 0,25) = 337,7 МПа.
[σHотк] = 545,5 · (1 – 0,25) = 409,1 МПа.
Требуемое допускаемое напряжение при изгибе:
,
здесь 
– предел выносливости при отнулевом
цикле изгиба.
Для
стали 45 и термической обработки улучшение
:
– для шестерни закрытой цилиндрической косозубой передачи редуктора и для шестерни открытой цилиндрической прямозубой передачи
414 МПа;
– для шестерни закрытой цилиндрической косозубой передачи редуктора и для шестерни открытой цилиндрической прямозубой передачи
342 МПа;
=
1,75
– коэффициент запаса прочности, [SF]'
– коэффициент, учитывающий нестабильность
свойств материала зубчатых колес, для
стали 45 и термической обработке –
нормализация и улучшение [SF]'
=1,75; [SF]"
=1 – коэффициент, учитывающий способ
получения заготовки зубчатого колеса,
для поковок и штамповок [SF]"
=1.
Тогда допускаемые напряжения изгиба
для шестерни закрытой цилиндрической косозубой передачи редуктора и для шестерни открытой цилиндрической прямозубой передачи
236,6 МПа;
для шестерни закрытой цилиндрической косозубой передачи редуктора и для шестерни открытой цилиндрической прямозубой передачи
195,4
МПа;
7 Проектный расчет
1. Межосевое расстояние из условия контактной выносливости активных поверхностей зубьев определяем по формуле
,
где а) Ka – вспомогательный коэффициент. Для закрытой цилиндрической косозубой передачи редуктора Ka = 43; для открытой цилиндрической прямозубой передачи Ka = 49,5;
б) u – передаточное число передачи uP = 5; uотк = 2,8;
в) Т2 – вращающий момент на валу колеса. Для закрытой цилиндрической Т2 = Т3 = 69,46 Н·м; для открытой цилиндрической прямозубой передачи Т2 = Т4 = 182,91 Н·м;
г) ψba
– коэффициент ширины венца колеса по
межосевому расстоянию. Принимаем для
закрытой косозубой передачи редуктора
0,4;
открытой цилиндрической прямозубой
передачи
0,25;
д) KНβ – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине венца. Предварительно принимается в зависимости от коэффициента ширины венца колеса ψbd = 0,5ψba (u+1).
для закрытой цилиндрической косозубой передачи редуктора коэффициент принимаем, несмотря на симметричное расположение колес, выше рекомендуемого, как в случае несимметричного расположения колес, так как со стороны прямозубой открытой передачи действуют силы, вызывающие дополнительную деформацию ведомого вала и ухудшающие контакт зубьев.
Значению ψbdр
= 0,5 ψbaр
(u
+ 1) = 0,5 · 0,4 · (5 + 1) = 1,2
соответствует значение
1,15;
для открытой цилиндрической прямозубой передачи принимаем предварительно, как в случае несимметричного расположения колес.
Значению ψbdотк
= 0,5ψbaотк
(u
+ 1) = 0,5 · 0,25 · (3 + 1) = 0,5
соответствует значение
1,05;
Тогда межосевое расстояние
для закрытой цилиндрической косозубой передачи редуктора
106,3
мм.
для открытой цилиндрической прямозубой передачи
157,4 мм.
Принимаем большие ближайшие стандартные значение по ГОСТ 2185-66 – aωр = 112 мм; aωотк = 160 мм.
2. Определяем нормальный модуль зацепления по эмпирической зависимости mn = (0,01 ÷ 0,02)аω
для закрытой цилиндрической косозубой передачи редуктора
mnр = (0,01 ÷ 0,02) · 112 = 1,12 ÷ 2,24 мм, принимаем mnр = 2 мм.
для открытой цилиндрической прямозубой передачи
mnотк = (0,01 ÷ 0,02) · 160 = 1,6 ÷ 3,2 мм.
Для открытой передачи расчетное значение увеличиваем на 30 % из-за повышенного изнашивания зубьев mnотк = (1,6 ÷ 3,2) · (1 + 0,3) = 2,08 ÷ 4,16 мм, принимаем mnр = 3 мм.
3. Определим минимальный угол наклона зубьев для косозубой передачи редуктора
0,15619,
,
где b2 – ширина колеса b2 = ψbaaω = 0,4 · 112 = 44,8 мм. Принимаем b2 = 45 мм.
4. Определяем суммарное число зубьев шестерни и колеса:
для закрытой цилиндрической косозубой передачи редуктора
110,6.
Принимаем
110.
для открытой цилиндрической прямозубой передачи
106,7.
Принимаем
106.
5. Определим число зубьев шестерни Z1 и колеса Z2 для закрытой цилиндрической косозубой передачи редуктора:
18,3.
Принимаем Z1
= 18, тогда
92.
6. Определяем число зубьев шестерни Z3 и колеса Z4 для открытой цилиндрической прямозубой передачи
27,9.
Принимаем Z3
= 28.
Тогда
78.
7. Уточняем значение угла наклона зубьев для закрытой цилиндрической косозубой передачи редуктора:
0,98214;
.
8. Определим фактическое передаточное число и проверим его отклонение от заданного
для закрытой цилиндрической косозубой передачи редуктора
5,111; 
2,22
≤ 4 %.
для открытой цилиндрической прямозубой передачи
2,786;
0,51
% ≤ 4 %.
Отклонение фактических передаточных чисел в пределах нормы.
9. Определим фактическое межосевое расстояние:
для закрытой цилиндрической косозубой передачи редуктора
112,00
мм.
для открытой цилиндрической прямозубой передачи
159,00 мм.
10. Основные размеры шестерен и колес:
делительные диаметры
36,65
мм;
187,35
мм;
84
мм; 
234
мм.
диаметры вершин зубьев
40,65
мм;
191,35
мм;
90
мм;
240
мм;
диаметры впадин зубьев
31,85
мм;
182,55
мм;
76,8
мм;
226,8
мм;
ширина венца
50
мм; 
45
мм. (см. п. 3)
45
мм; 
40
мм.