2.5. Конструктивні розміри циліндричних зубчастих коліс
Зубчасті
колеса складаються з обода, що несе
зубці, маточини, що насаджується на вал,
і диска, який з'єднує обід з маточиною.
При діаметрах
зубчасті колеса можна виконувати литими
зі спицями. Зубчасті
циліндричні сталеві колеса малих
діаметрів виконують звичайно кованими;
при діаметрах до 500
мм
– кованими чи штампованими.
Шестірні конструюють у двох виконаннях: окремо від вала (насадна шестірня) і за одне ціле з валом (вал-шестірня).
Вал-шестірню
виконують у тому випадку, коли відстань
від западини зубця
до шпонкового паза виявляється менше
Розміри зубчастих циліндричних коліс показані на рис.7.
Діаметр маточини сталевих коліс
де
діаметр
вала.
Діаметр маточини чавунних коліс
Довжина маточини
Товщина ободу
але не менш 8
мм.
Товщина диска:
колеса ковані
колеса
штамповані
колеса литі
де
- ширина вінця.
Діаметр центрового кола
де
внутрішній
діаметр обода.
Діаметр отворів (у шестірнях малих розмірів отворів не роблять).
Товщина ребер
Фаска
Рис. 7.
Циліндричнезубчасте колесо при
мм
Приклад. Розрахувати косозубу циліндричну зубчасту передачу (рис.8) за наступними даними:
1. Обертальній момент на колесі
Н·м.
2. Швидкість обертання колеса
.
3. Передавальне число
4. Час
роботи передачі
годин.
Рис.8. Косозуба циліндрична передача
1. Вибір матеріалів для виготовлення зубчастих коліс і розрахунок допустимих напружень.
Згідно
з таблицею 1 вибираємо для виготовлення
колеса – сталь 40Х з термообробкою
поліпшення і твердістю поверхні НВ
235...262 (
МПа),
шестірні – сталь 40Х з термообробкою
поліпшення і загартування СВЧ і твердістю
поверхні HRC
45...50 (II
група матеріалів).
Розрахунок ведемо за допустимими напруженнями.
де
і 
- для колеса;
і 
- для шестірні.
Число циклів зміни напружень за час роботи передачі:
для колеса
для шестірні
Середня твердість матеріалів:
колеса
шестірні
Число циклів зміни напружень за графіком (рис.1):
колеса
шестірні
Коефіцієнти довговічності:
колеса
шестірні
тому
що
і
.
;
.
у
всіх сталей.
Знаходимо
в таблиці 1 формули для визначення
і
:
для колеса
для шестірні
;
(приймаємо,
що
).
З урахуванням часу роботи передачі контактні напруження і напруження згину в зубцях:
колеса
МПа;
МПа.
шестірні
МПа.
МПа.
Граничні значення допустимих напружень:
для колеса
для шестірні
Оскільки передача має косий зуб, розрахункові допустимі контактні напруження визначаємо за формулою:
2.
Визначаємо міжосьову відстань за
формулою 1, в ній
для косозубої передачі;
- коефіцієнт концентрації навантаження;
визначаємо за формулою (8)
де
Х-
коефіцієнт режиму навантаження, для
середнього нормального
-
початковий коефіцієнт концентрації
навантаження, визначаємо за таблицею
3 в залежності від коефіцієнту
,
який розраховуємо за формулою (9).
-
для симетричного розташування передачі
приймаємо 0,4.
-
обертальний момент на колесі.
Заокруглюємо
до стандартного значення:
3. Попередні основні розміри колеса.
ділильне коло
ширина
4. Модуль
передачі визначаємо за формулою 10, в
якій
- для косозубих коліс.
Приймаємо
із стандартного ряду
5. Сумарна кількість зубців і кут нахилу.
Мінімальний кут нахилу знаходимо за формулою (11)
Сумарна кількість зубців
Приймаємо ZΣ=138/
Дійсне значення кута нахилу зубців
Залишаємо косозубу передачу.
6. Число зубців шестірні і колеса.
шестерня
Приймаємо
.
При цьому фактичне передавальне число
Відхилення
від
потрібного
,
що можна допустити.
7. Діаметри коліс.
Ділильне коло
шестірні
колеса
Діаметри кіл вершин і западин
8. Сили в зачеплені.
колова
радіальна
осьова
9.
Перевірка
за напруженнями згину проводиться за
формулою (21), в якій
знаходимо за таблицею 5. Попередньо
визначимо ступінь точності за швидкістю
колеса (таблиця 6)
Ступінь
точності – 9,
-
знаходимо за формулою (23).
визначаємо
за таблицею 7.
визначимо
за таблицею 8.
знаходять
за формулою (24).
знаходять
за таблицею 9.
Тоді
10. Перевірка зубців коліс за контактними напруженнями виконується за формулою (25).
де
приймаємо
за таблицею 10.
тобто умова міцності за контактними напруженнями виконується.