6.2 Проектировочный расчёт закрытой передачи
6.2.1. Выбор материала зубчатых колёс и определение допускаемых напряжений
Из-за небольшого передаточного числа выбираем для изготовления шестерни и колеса одинаковый материал – сталь 40Х с одинаковой термообработкой – улучшением и следующими характеристиками (см. табл. 1.3).
|
|
Шестерня |
Колесо |
|
|
900 |
790 |
|
|
750 |
640 |
|
HB |
269…302 |
235…262 |
,
МПа
,
МПаДопускаемые контактные напряжения для зубьев шестерни и колеса в соответствии с табл. 5.1:
МПа,
МПа.
За расчётное допускаемое напряжение
принимаем меньшее из
и
,
следовательно,
МПа.
Допускаемые напряжения изгиба при расчёте на выносливость зубьев шестерни и колеса принимаем по табл. 5.2:
МПа,
МПа.
6.2.2. Определение диаметра внешней делительной окружности колеса
При
коэффициенте относительно ширины колеса
(при
)
по
рис. 6.3 определяем коэффициент концентрации
нагрузки
(консольное расположение шестерни,
опоры - роликовые).
Диаметр внешней делительной окружности колеса (мм)
мм.
Округлим
полученное значение до стандартного
мм (см. табл. 1.5).
6.2.3.
Принимаем число зубьев шестерни
,
тогда число зубьев колеса
.
6.2.4.
Определение основных геометрических
параметров зубчатых колес (при
).
|
Наименование параметра |
Обозначение |
Расчётная формула |
Численные значения параметра | ||
|
шестерня |
колесо | ||||
|
1. Внешний окружной модуль, мм |
|
|
4,5 |
4,5 | |
|
2. Внешнее конусное расстояние, мм |
|
|
125,78 |
125,78 | |
|
3. Ширина зубчатого венца, мм |
|
|
36 |
36 | |
|
4. Диаметр внешней делительной окружности, мм |
|
|
112,5 |
225 | |
|
5. Средний окружной модуль, мм |
|
|
3,82 |
3,82 | |
|
6. Средний делительный диаметр, мм |
|
|
95,5 |
191 | |
|
7. Углы делительных конусов |
|
|
|
| |
|
8. Внешний диаметр вершин зубьев, мм |
|
|
120,55 |
229,2 | |
Примечания:
1.
Полученное при расчёте значение внешнего
окружного модуля
не обязательно округлять до стандартного,
так как конструкции инструментов и
зубообрабатывающих станков позволяют
одним и тем же режущим инструментом
нарезать колёса с разными модулями,
лежащими в некотором непрерывном
интервале.
2.
Значение ширины зубчатого венца округляют
в большую сторону до целого значения
по ряду
или
согласно ГОСТ 6636-69 (см. табл. 1.6).
6.3. Проверка зубьев на выносливость по контактным напряжениям
6.3.1. Окружная скорость колёс
.
При такой скорости назначаем 8-ю степень точности (табл. 6.4).
6.3.2.
Определение коэффициентов концентрации
нагрузки
и динамичности
.
При
по рис. 6.3
.
Коэффициент
динамичности
принимаем для прямозубых колёс по табл.
6.5, условно полагая их точность на одну
степень грубее фактической
.
6.3.3. Контактные напряжения
Здесь фактическое значение коэффициента ширины зуба
Таблица 6.4
Ориентировочные значения предельных окружных скоростей для силовых передач (м/с)
|
Степень точности |
Прямые зубья |
Непрямые зубья | ||
|
Цилиндрическая передача |
Коническая передача |
Цилиндрическая передача |
Коническая передача | |
|
5 и более точные 6 7 8 9 |
15
до 15 10 6 2 |
12
до 12 6 4 1,5 |
30
до 30 15 10 4 |
20
до 20 10 7 3 |
Таблица 6.5
|
Степень точности |
Твёрдость колеса HB |
Зубья |
Коэффициент
| |||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 | |||
|
6 |
350 |
Прямые Косые |
- - |
- - |
- - |
1,17 1,04 |
1,23 1,06 |
1,28 1,07 |
|
350 |
Прямые Косые |
- - |
- - |
- - |
1,10 1,02 |
1,15 1,03 |
1,18 1,04 | |
|
7 |
350 |
Прямые Косые |
- - |
- - |
1,14 2,05 |
1,21 1,06 |
1,29 1,07 |
1,36 1,08 |
|
350 |
Прямые Косые |
- - |
- - |
1,09 1,02 |
1,14 1,03 |
1,19 1,03 |
1,24 1,04 | |
|
8 |
350 |
Прямые Косые |
- - |
1,08 1,02 |
1,16 1,04 |
1,24 1,06 |
1,32 1,07 |
1,40 1,08 |
|
350 |
Прямые Косые |
- - |
1,06 1,01 |
1,10 1,02 |
1,16 1,03 |
1,22 1,04 |
1,26 1,05 | |
|
9 |
350 |
Прямые Косые |
1,05 1,01 |
1,10 1,03 |
1,20 1,05 |
- - |
- - |
- - |
|
350 |
Прямые Косые |
1,04 1,01 |
1,07 1,01 |
1,13 1,02 |
- - |
- - |
- - | |
при окружной скорости
,
м/с
6.3.4. Сопоставление расчётного и допускаемого напряжений
Нагрузка передачи по контактным напряжениям составляет
что
вполне допустимо (
).
6.4. Проверка зубьев на выносливость по напряжениям изгиба
6.4.1.
Определение эквивалентного числа зубьев
и коэффициента формы зуба
(табл. 6.6):
6.4.2.
Определение коэффициентов
и
.
При
по рис. 6.3
;
коэффициент динамичности для прямозубых
колёс (условно полагая их точность на
одну степень грубее фактической)
(табл. 6.7).
6.4.3. Напряжения изгиба зубьев колеса и шестерни
Таблица 6.6
|
|
17 |
20 |
25 |
30 |
40 |
50 |
60 |
80 |
100 |
|
|
4,27 |
4,07 |
3,90 |
3,80 |
3,70 |
6,65 |
3,63 |
3,61 |
3,60 |
Таблица 6.7
|
Степень точности |
Твёрдость колеса HB |
Зубья |
Коэффициент
| |||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 | |||
|
6 |
350 |
Прямые Косые |
- - |
- - |
- - |
1,40 1,15 |
1,58 1,20 |
1,67 1,25 |
|
350 |
Прямые Косые |
- - |
- - |
- - |
1,11 1,04 |
1,14 1,06 |
1,17 1,07 | |
|
7 |
350 |
Прямые Косые |
- - |
- - |
1,33 1,11 |
1,50 1,16 |
1,67 1,22 |
1,80 1,27 |
|
350 |
Прямые Косые |
- - |
- - |
1,09 1,03 |
1,13 1,05 |
1,17 1,07 |
1,22 1,08 | |
|
8 |
350 |
Прямые Косые |
- - |
1,20 1,06 |
1,38 1,11 |
1,58 1,17 |
1,78 1,23 |
1,96 1,29 |
|
350 |
Прямые Косые |
- - |
1,06 1,02 |
1,12 1,03 |
1,16 1,05 |
1,21 1,07 |
1,26 1,08 | |
|
9 |
350 |
Прямые Косые |
1,13 1,04 |
1,28 1,07 |
1,50 1,14 |
- - |
- - |
- - |
|
350 |
Прямые Косые |
1,04 1,01 |
1,07 1,02 |
1,14 1,04 |
- - |
- - |
- - | |
при окружной скорости
,
м/с
6.4.4. Сопоставление расчётного и допускаемого напряжений изгиба:
условия прочности выполнены.
6.5. Проектный расчёт открытой передачи
6.5.1. Выбор материала, определение допускаемого напряжения.
Для
изготовления цилиндрической прямозубой
шестерни выберем тот же материал и
термообработку, что и для конической
шестерни закрытой передачи. Тогда
.
6.5.2. Определение модуля открытой передачи
Здесь
согласно ГОСТ 21354-87 для прямозубых
передач (
- для косозубых и шевронных передач с
коэффициентом перекрытия
;
- для косозубых передач с
).
Коэффициент
ширины зубчатого венца примем равным
(см. Табл. 1.7), а коэффициент концентрации
нагрузки
(см. Табл. 6.4),
(см. Табл. 6.6). Тогда
Округляем полученное значение до стандартного m = 3,5 мм (см. табл. 1.4).
6.5.3. Определение геометрических параметров шестерни
|
Наименование параметра |
Обозначение |
Расчётная формула |
Численное значение |
|
Диаметр делительной окружности, мм |
|
|
80,5 |
|
Диаметр окружности вершин зубьев, мм |
|
|
87,5 |
|
Диаметр окружности впадин зубьев, мм |
|
|
71,75 |
|
Ширина зубчатого венца, мм |
|
|
32 |
6.6. Проверка зубьев на выносливость по напряжениям изгиба
6.6.1. Окружная скорость открытой передачи
.
Для колёс открытой передачи назначаем 9-ю степень точности (см. табл. 6.4).
6.6.2.
Определение коэффициентов
и
.
При
по рис. 6.4
.
При
9-й степени точности (зубья прямые, HB
< 350) по табл. 6.7
.
6.6.3. Расчётное напряжение изгиба
.
6.6.4. Сопоставление расчётного и допускаемого напряжений
условие прочности выполняется.
Составители: БЕЛЯЕВ Валерий Александрович
РУБЦОВ Владимир Николаевич
РАСЧЕТ ПЕРЕДАЧ
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к выполнению курсового проекта
по прикладной механике
Подписано в печать 21.04.2004. Формат 60х84 1/16
Бумага офсетная. Печать плоская. Гарнитура Times.
Усл. печ. л. 1,7. Усл. кр. – отт. 1,7. Уч. – изд. л. 16.
Тираж 250 экз. Заказ №
Уфимский государственный авиационный технический университет
Редакционно-издательский комплекс УГАТУ