4. Расчет цилиндрической косозубой передачи.

Исходные данные:

Передаточное число ;

Частота вращения шестерни ;

Частота вращения колеса ;

Вращающий момент на шестерни ;

Срок службы передачи при трехсменной работе 8 лет.

Нагрузка постоянная, равномерная.

4.1. Выбор материалов и термической обработки колес.

При невысоких требованиях к размерам редуктора выбираем материалы для шестерни сталь 40Х, термообработка – улучшение, твердость, средняя твердость;

для колеса сталь 40Х, термообработка – улучшение, твердость , средняя твердость;

4.2. Определение допускаемых контактных напряжений.

где предел контактной выносливости при базовом числе циклов

напряжений

для шестерни ;

для колеса ;

коэффициент запаса прочности,

коэффициент долговечности.

Базовое число циклов напряжений:

для шестерни ;

для колеса .

Расчетное число циклов за весь срок службы передачи при постоянном режиме нагружения

где частота вращения шестерни, колеса,;

число зацеплений зуба за один оборот колеса. Для нереверсивной передачи ;

срок службы передачи

,ч,

где число лет работы передачи,лет;

коэффициент годового использования передачи, ;

число смен работы передачи в сутки, .

ч,

Расчетное число циклов напряжений:

для шестерни ;

для колеса .

Для длительно работающих передач при коэффициент долговечности равен

для шестерни ;

для колеса .

Допускаемые контактные напряжения:

для шестерни ;

для колеса .

Расчетное допускаемое контактное напряжение

= ] = 441,01МПа.

4.3. Определение допускаемых напряжений изгиба.

.

где предел выносливости зубьев при изгибе, соответствующий

базовому числу циклов напряжений

для шестерни ;

для колеса ;

коэффициент запаса прочности,

коэффициент, учитывающий влияние шероховатости переходной

поверхности между зубьями,

коэффициент, учитывающий способ получения заготовки шестерни и

колеса,

коэффициент, учитывающий влияние двустороннего приложения

нагрузки. При нереверсивной передаче

коэффициент долговечности

,

где базовое число циклов напряжений. Для сталей.

Так как расчетное число циклов напряжений для шестерни и для колесабольше базового числа циклов, то принимаем.

Допускаемые напряжения изгиба:

для шестерни ;

для колеса .

4.4. Определение межосевого расстояния.

,

где вспомогательный коэффициент;

передаточное число, ;

вращающий момент на шестерне, ;

коэффициент нагрузки. Для косозубой передачи предварительно

принимаем ;

коэффициент ширины колеса.

.

Принимаем из ряда стандартных чисел .

4.5. Определение модуля передачи.

Минимальное значение модуля из условия прочности на изгиб

,

где для прямозубой передачи;

ширина венца колеса

Принимаем

Максимально допустимый модуль передачи

.

_{Принимаем по ГОСТ 9563-80 стандартное значение окружного модуля}

4.6. Определение суммарного числа зубьев шестерни и колеса.

Принимаем

_{Принимаем}

4.7. Определение числа зубьев шестерни и колеса.

Принимаем

Так как , то зубчатые колеса изготавливаются без смещения исходного контура.

Число зубьев колеса

.

4.8. Уточнение передаточного числа.

Отклонение от заданного передаточного числа

_{4.9. Уточнение угла наклона зубьев}

;

4.10. Определение размеров зубчатых колес.

Делительные диаметры:

шестерни ;

колеса .

Диаметры вершин зубьев:

шестерни ;

колеса .

Диаметры впадин зубьев:

шестерни ;

колеса .

Ширина зубчатого венца:

колеса ;

шестерни .

4.11. Размеры заготовок.

Диаметр заготовки шестерни

.

Для колеса с выточками:

толщина диска ;

толщина обода заготовки колеса .

Предельные размеры заготовок для стали 40Х:

Условие пригодности заготовки выполняется, так как

4.12. Определение усилий в зацеплении.

Окружная сила

;

Радиальная сила

.

Осевая сила

.

4.13. Проверочный расчет передачи на контактную прочность.

где коэффициент, учитывающий механические свойства

материалов сопряженных колес;

коэффициент, учитывающий суммарную длину контактных линий.

Для косозубых колес

коэффициент торцевого перекрытия,

;

коэффициент, учитывающий форму сопряженных поверхностей

зубьев. Для прямозубых передач;

=(1/20,71)=2,41.

где делительный угол профиля в торцевом сечении

;

основной угол наклона зубьев

фактическое передаточное число;

коэффициент нагрузки

где коэффициент, учитывающий неравномерность распределения

нагрузки по длине контактных линий.

При , твердости зубьев колеси симметричном расположении колес относительно опор;

коэффициент, учитывающий динамическую нагрузку.

Окружная скорость колес

.

Для косозубой передачи назначаем 8-ю степень точности изготовления.

При и 8-й степени точности изготовления передачи.

коэффициент, учитывающий распределение нагрузи между зубьями. При v 3,42м/с и с 8-й степени точности 1,06;

Расчетное контактное напряжение

= 426МПа[] = 441,01МПа.

Отклонение расчетного напряжения от допускаемых контактных напряжений

Недогрузка передачи составляет 3%, что допустимо.

4.14. Проверочный расчет передачи на выносливость при изгибе.

где коэффициент нагрузки;

коэффициент, учитывающий форму зуба и концентрацию

напряжений

,

Для косозубых передач без смещения исходного контура ;

эквивалентное число зубьев колес:

для шестерни ;

для колеса

коэффициент, учитывающий наклон зуба,

15,74/120=0,8688;

коэффициент, учитывающий перекрытие зубьев,

;

Коэффициент нагрузки ,

где коэффициент, учитывающий динамическую нагрузку. Прии 8-й степени точности

коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по длине контактных линий

коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями, 1,13.

Тогда

Расчетное напряжение изгиба в зубьях колеса

Расчетное напряжение изгиба в зубьях шестерни