2.3.1. Проверочный расчет зубчатой передачи на выносливость при изгибе

Для исключения усталостной поломки зубьев необходимо сопоставить расчетное местное напряжение от изгиба в опасном сечении на переходной поверхности и допускаемые напряжения:

.

Данное условие проверяют раздельно для шестерни и колеса. Расчетное местное напряжение при изгибе определяется по формуле:

• для колеса МПа

• для шестерни ,

где – коэффициент нагрузки при изгибе;

Y_FS1=3,47+13,2/26.11=3.975

Y_FS2=3,47+13,2/82.7=3,629 – коэффициент, учитывающий форму зуба и концентрацию напряжений;

Z_V1=24/0.918=26.11

Z_V2=76/0.918=82.70 – эквивалентное число зубьев;

–коэффициент, учитывающий наклон зуба; .

2.3.2 Конструкции цилиндрических зубчатых колес

Намечают принципиальные соображения по конструкции зубчатых колес: шестерни и колеса из термоулучшенных сталей.

Конструкции колес небольших размеров (до 250 мм), с невысоким уступом и неглубокими выемками.

Колесо состоит из ступицы, обода и диска. Ступица служит для сопряжения колеса с валом и передачи вращающего момента. Обод воспринимает те усилия, которые прикладываются к зубьям колеса. Диск служит для соединения обода со ступицей.

Конфигурация колеса зависит от технологии получения заготовки. Предполагается, что заготовки получают свободной ковкой в виде сплошных дисков. Для снижения трудоемкости за счет уменьшения объема механической обработки, колеса делают в виде массивных дисков с неглубокими выемками по торцам (как показано на рисунке).

2.3.3. Компоновка

Зазоры:

• между поверхностью вершин зубьев колеса и внутренней стенкой корпуса редуктора

;

• между торцом колеса и внутренней стенкой корпуса

;

• расстояние между осью быстроходного вала и боковой поверхностью внутренней стенкой корпуса редуктора можно назначить предварительно равным

,

уточнив положение боковых стенок при дальнейшей разработке конструкции.

2.3.4. Определение сил, действующих в зацеплении цилиндрических зубчатых передач

Силу нормального давления F_n, направленную по линии зацепления раскладывают на три ортогональных проекции:

• окружную силу F_t=2T₂/d=1273, направленную касательно к делительной окружности;

радиальную силу , направленную по радиусу к центру колеса;– угол зацепления; осевую силу , направленную параллельно оси колеса.

2.4. Проектировочный расчет валов

Вал – это вращающаяся деталь машины, на которую устанавливают детали (зубчатые колеса и т.д.) для передачи вращающего момента.

На стадии проектирования диаметр выходного (входного) участка вала может быть найден из условного расчета на кручение по наибольшему длительно действующему крутящему моменту при пониженном значении допускаемых касательных напряжениях . Значениепринимается заниженным, т.к. в данном расчете работа вала на изгиб не учитывается.

Из условия прочности определяются диаметры валов (см. рисунок 3):

• быстроходного =21 мм;

• тихоходного мм

–крутящий момент на рассчитываемом валу, Н м;

=20МПа – допускаемые напряжения.

По ГОСТ 6636-69 принимаю d_1Б=21

d_2Т=30

Диаметры других участков редукторных валов, а также длины этих участков определяются ориентировочно при разработке конструкции.

Определяют диаметр вала под подшипник качения для

• быстроходного вала =24…28=25мм

• тихоходного вала =33…38=35мм

с таким расчетом, чтобы принятое значение выражалось целым числом миллиметров и оканчивалось на 0 или 5 (см. п. 2.5).

Шестерня выполняется заодно с валом, поэтому следующий участок быстроходного вала должен иметь диаметр (см. рисунок 3 а)

=25+6=31 По ГОСТ-6636-69 принимаю d₂=32мм

Здесь  – размер фаски подшипника, выбранного с учетом рекомендаций п. 2.5.

Определяют диаметр вала под колесом

По ГОСТ-6636-69 принимаю d_к=40мм

Определяют диаметр ступицы колеса

Определяют диаметр и длину буртика – участка вала (узкое утолщение), который служит для ограничений перемещений колеса вдоль оси вала:

=47..52 По ГОСТ-6636-69 принимаю d_б=48мм

=3,36…4,8 По ГОСТ-6636-69 принимаю l_б=4мм

Размеры и форма концевого участка вала ,() согласовывают со стандартными значениями по ГОСТ 12080-66*. Цилиндрические концы валов исполнений короткие.

Размеры цилиндрических концов валов, мм (по ГОСТ 12080-66*)

Вал1: d=22мм l=36мм c=1,6

Вал2: d=30 мм l=58 мм c=2.0