- •4 Расчёт закрытой зубчатой конической передачи
- •4.1 Выбор материала зубчатых колес и определение допускаемых напряжений
- •4.2 Проектировочный расчет закрытой зубчатой передачи
- •4.3 Проверочный расчет зубьев по контактным напряжениям
- •4.4 Проверочный расчет зубьев по усталостным напряжениям изгиба
- •4.5 Параметры зубчатых колес
- •4.6 Силы в зацеплении конических колёс
4 Расчёт закрытой зубчатой конической передачи
Расчет зубчатых передач производится в соответствии с ГОСТ 21354-75. Основными видами расчетов является расчеты на контактную выносливость активных поверхностей зубьев и расчет зубьев на выносливость при изгибе.
4.1 Выбор материала зубчатых колес и определение допускаемых напряжений
Зубчатые колеса редукторов в большинстве случаев изготавливают из углеродистой стали. При выборе марок стали учитывают назначение и тип передачи, требования к габаритам и массе, технологию изготовления, экономическую целесообразность.
Примем для шестерни и колеса материал одной марки, а различную твердость обеспечим различной термообработкой. Примем сталь 40Х с твердостью 200-230 HB.
Допускаемое контактное напряжение для каждого из зубчатых колёс определяется по формуле (3.1) [2, с.28]:
,МПа (4.1)
где SH ─ коэффициент запаса прочности;
ZR ─ коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности зубьев;
ZV ─ коэффициент, учитывающий окружную скорость;
KL ─ коэффициент, учитывающий влияние смазки;
KХН ─ коэффициент, учитывающий размер зубчатого колеса.
SH =1,1 ─ по [2,с.29] табл. 3.1;
ZR ·ZV ·KL ·KХН=0,9 ─ принимают при проектировочных расчётах по ГОСТ 21354 .
σНlim –предел контактной выносливости поверхности зубьев, МПа, определяется по формуле [2, с.28]:
,МПа (4.2)
где KHL ─ коэффициент долговечности;
KHL =1 ─ по [2, с.28];
σНlimb – предел контактной выносливости поверхности зубьев, который зависит от твердости материала шестерни (колеса) и вычисляется по
у
формуле ([2, с.31] табл. 3.2):
,МПа; (4.3)
где НВ – твердость материала по Брюннелю.
В данном проекте исходным материалом шестерни (колеса) является сталь 40Х (термообработка – улучшение) с твердостью материала по Брюннелю НВ=180 – 350 ─ по [2, с.31] табл.3.2.
;
;
;
.
Принимаем для проектировочного расчёта в качестве допускаемого напряжения [σН]=[σН2]=384,5 МПа.
Определяем допускаемое напряжение на выносливость зубьев при изгибе [σF],МПа, определяем раздельно для шестерни и колеса по формуле (3.2) [2, с.32]:
(4.4)
где σFlim – предел выносливости зубьев при изгибе, соответствующий эквивалентному числу циклов перемены напряжений, МПа, рассчитываем по формуле:
(4.5)
где σFlimb предел выносливости зубьев при изгибе, соответствующий базовому числу циклов перемены напряжений, МПа;
KFα коэффициент, учитывающий влияние шлифования переходной поверхности зуба;
KFd коэффициент, учитывающий влияние деформационного упрочнения или электрохимической обработки переходной поверхности зубьев;
KFo коэффициент, учитывающий влияние двухстороннего приложения нагрузки;
KFL коэффициент долговечности.
σFlimb1 = 414 МПа, σFlimb2 = 360МПа по [2, с.31] табл. (3.2) для шестерни и колеса в зависимости от способа термической и химико-термической обработки;KFα=1 для зубьев с нешлифованной поверхностью; KFd =1при изготовлении колёс без данных видов обработки; KFo =1при одностороннем приложении нагрузки; KFL =1для длительно работающих передач.
;
.
SF – коэффициент безопасности, определяем по формуле [2, c.32]:
, (4.6)
где SF’ коэффициент, учитывающий нестабильность свойств материала зубчатого колеса и ответственность зубчатой передачи;
SF” коэффициент, учитывающий способ получения заготовки зубчатого колеса.
SF’ =1,75; SF”=1 по [2, с.29] табл. 3.1.
YSкоэффициент, учитывающий градиент напряжения и чувствительность материала к концентрации напряжений;
YRкоэффициент, учитывающий шероховатость переходной поверхности;
KXF коэффициент, учитывающий размеры зубчатого колеса.
σFlimb1 = 414 МПа, σFlimb2 = 360МПа по расчётам;SF=1,75; YS =1по [2, с.33] рис. 3.1;YR=1; KXF=1.
;
.