2. Розрахунок конічних зубчастих передач

Розрахунок конічних зубчастих передач Державним стандартом не регламентований, тому доцільно виконувати його, орієнтуючись на залежності, приведені для циліндричних зубчастих коліс.

Експериментально встановлено, що навантажувальна здатність конічної передачі нижче, ніж циліндричної. Відповідно до цього в розрахункові формули для зубців конічних передач вводять коефіцієнт .

Вихідними даними до розрахунку конічних зубчастих передач є кінематичні параметри привода: обертальний момент на колесі; передаточне числоu; швидкість обертання колеса ;час роботи передачі.

2.1. Вибір матеріалів для виготовлення зубчастих коліс

Після аналізу потрібних габаритних розмірів і умов експлуатації передачі вибирають матеріали зубчастої пари з конкретним видом термообробки.

Умовно види груп матеріалів можна поділити на 5 варіантів:

I – сталі 45, 4ОХ, 4ОХН, 35ХМ;

термообробка

колесо – поліпшення,

твердість 235...262

шестерня - поліпшення,

твердість 269...302

II - сталі 4ОХ, 4ОХН, 35ХМ;

термообробка

колесо – поліпшення,

твердість 269...302

шестерня – поліпшення і обробка СВЧ

твердість поверхні 45...53

III - сталі 4ОХ, 4ОХН, 35ХМ;

Термообробка колеса і шестірні однакова – поліпшення і обробка свч;

твердість45...53.

IV - сталі 20Х, 20ХН2М, 18ХГТ,

12ХН3А для шестерні,

з термообробкою поліпшення,

цементація, загартування до твердості 56...63

40ХН, 35ХМ, 40Х

для колеса з термообробкою поліпшення, загартування СВЧ

до твердості 56...53

V – сталі 20Х, 20ХН2М, 18ХГТ, 12ХН3А, 25ХГМ

для колеса і шестерні з термообробкою поліпшення, цементація, загартування СВЧ,

загартування до твердості 56...63.

Розміри передачі зменшуються зі зростанням твердості поверхні зубців, але якщо не надається обмежень у габаритах, то слід використовувати дешеві марки сталі за IіIIваріантами термообробки.

2.2. Розрахунок допустимих напружень

Допустимі контактні напруження і напруження згину визначають окремо для колеса ,і шестірні,в залежності від матеріалів і їх термообробки (таблиця 1) з урахуванням часу роботи передачі.

(1)

(2)

де , коли т.о. колеса – поліпшення;

, коли т.о. колеса – загартування СВЧ;

, коли;

, коли т.о. колеса – поліпшення;

, коли т.о. колеса – загартування СВЧ.

Коефіцієнт довговічності за розрахунком з контактних напружень

(3)

Коефіцієнт довговічності за розрахунком що до згину

(4)

Число циклів зміни напружень , відповідне границі витривалості, визначають за графіком в залежності від середньої твердостіНВ_ср.чиHRC_ср.

N– дійсне число циклів зміни напружень.

(5)

де - кутова швидкість колеса;

- час роботи передачі;

і- допустимі напруження, відповідні числу циклів зміни напруженьі, беремо з таблиці 1.

Рис.4. Графік числа циклів зміни напружень.

Таблиця 1

Механічні характеристики сталей

Марка сталі	Термо- обробка	Твердість поверхні	, МПа	, МПа	, МПа	, МПа	МПа
45 40Х 40ХН, 35ХМ	Поліп шення -“- поліп шення -“- поліп шення -“-	235...262 269...302 235...262 269...302 235...262 269...302	540 650 640 750 630 750	1,8 +67	1,03	2,8	2,74

Продовження табл.1

40Х 40ХН, 35ХМ	Поліп шення; загар-тування СВЧ -“-	HRC 45...50 HRC 48...53	750 750	14 +170	370 (m>3мм) 310 (m<3мм)	40	1260 1430
20Х, 20ХН2М 18ХГТ, 12ХН3А 25ХГМ	Поліп шення цемен- тація і загарту- вання СВЧ	HRC 56...63	800	19	480	40	1200

Для конічних зубчастих передач циліндричних косозубих, шевронних, конічних передач з круговим зубом при IIваріанті термообработки визначають розрахункове допустиме напруження

(6)

Це напруження не повинно бути більшим за 1,15- для конічних коліс з коловим зубом.

Для інших варіантів термообробки і для прямозубих циліндричних і конічних коліс у розрахункову формулу замість підставляють менше з двох значеньі, тобто