2.2.3. Проектирование закрытой конической передачи

В данном параграфе рассматривается методика проектирования закрытых конических прямозубых передач как наиболее часто встречающихся при курсовом проектировании. Методика проектирования закрытых конических передач с косыми и круговыми зубьями рассмотрена в источниках [4, 6, 8].

Проектный расчет.Ориентировочно определяют внешний диаметр зубчатого колеса

,

где - вспомогательный коэффициент, = 96 МПа^1/3 ;

- коэффициент отношения ширины конического колеса к внешнему диаметру, 0,2…0,3, рекомендуется принимать =0,285;

- коэффициент концентрации нагрузки, выбирают по рис. 2.3 в зависимости от;

- коэффициент, учитывающий понижение нагрузочной способности конических передач по сравнению с цилиндрическими, = 0,85.

Полученное значение округляют до стандартного внешнего диаметра по ГОСТ 12289-76:

1-й ряд: 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250; 280; 315; 400; 500 мм;

2-й ряд: 56; 71; 90; 112; 140; 180; 225 мм (1-й ряд следует предпочитать 2-му).

Определяют внешний диаметр шестерни .

Определяют число зубьев шестерни по табл. 2.12 и колеса . Значения и должны быть целыми числами. Уточняют передаточное число , отклонение полученного значения от заданного не более 4 %.

Таблица 2.12

Число зубьев	Твердость поверхности зубьев
	H1иH2 350 HB
	H1 350 HB иH2 45 HRC
	H1иH2 45 HRC

Значения выбирают по рис. 2.5.

Определяют внешний окружной модуль зацепления передачи .

П

Рис. 2.5

олученное значение нужно округлять до стандартного значения по ГОСТ 9563-80.

1-й ряд: 1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0; 8,0 мм;

2-й ряд: 1,75; 2,25; 2,75; 3,5; 4,5; 5,5; 7,0; 9,0 мм.(1-й ряд следует предпочитать 2-му).

Для силовых передач рекомендуется принимать 1,5 мм.

Определяют внешний диаметр шестерни и колеса

и .

Определяют углы делительных конусов с точностью до секунды

и .

Определяют внешнее конусное расстояние .

Назначают форму зубьев. Для конических прямозубых колес форма - I.

Определяют ширину зубчатого колеса . Полученное значение округляют до стандартного значения по предпочтительному рядуRa40.

Определяют средний диаметр шестерни и колеса

и .

Определяют средний окружной модуль .

Определяют окружную скорость .

Назначают степень точности и вид сопряжения конической передачи согласно ГОСТ 1758-81 (в скобках указаны значения для косозубой передачи) по табл. 2.13.

Таблица 2.13

Окружная скорость , м/с	12 (20)	4…8 (7…10)	1,5…4 (3…7)	1,5 (3)
Степень точности	6-В	7-В	8-В	9-В

Для повышения сопротивления заеданию конические передачи рекомендуется выполнять со смещением. Шестеренку с положительным смещением , а колесо с отрицательным. Величина смещения определяется по формуле

.

Проверочный расчет по контактным напряжениям.Определяют контактные напряжения по формуле

,

где - коэффициент, учитывающий свойства материала шестерни и колеса, =275 МПа^1/2 ;

- коэффициент, учитывающий форму сопряжения поверхностей зубьев, (величину угла зацепления принимают =20) ;

- коэффициент, учитывающий суммарную длину контактной линии,;

- коэффициент расчетной нагрузки при расчете на контактные напряжения.

Коэффициент определяется ,

где - коэффициент концентрации нагрузки, учитывающий неравномерное распределение нагрузки по линии контакта зубьев, выбирают по рис. 2.3 в зависимости от;

- коэффициент динамичности нагрузки, учитывающий дополнительную динамическую нагрузку, определяют по табл. 2.7;

- коэффициент нагрузки в зацеплении, учитывающий неравномерность распределения нагрузки между парами зубьев (только для косозубых передач), определяют по табл. 2.8.

Отклонение возникающего контактного напряжения от допускаемого % для конических зубчатых передач может составлять: при перегрузке до 5 %; при недогрузке до 10 %. Если условие прочности не выполняется, нужно изменить ширину венца колеса.

Проверочный расчет по напряжениям изгиба.Проверка по напряжениям изгиба ведется по тому из зубчатых колес, для которого отношение и является меньшим.

Определяют возникающие напряжения изгиба по формуле

,

где - коэффициент формы зуба, зависящий от эквивалентного числа зубьев шестерни и колеса: и , определяют по табл. 2.14;

- коэффициент, учитывающий понижение нагрузочной способности конических передач по сравнению с цилиндрическими, = 0,85;

- коэффициент расчетной нагрузки для напряжений изгиба.

Коэффициент определяется ,

где - коэффициент концентрации нагрузки, выбирают по рис. 2.4 в зависимости от;

- коэффициент динамичности нагрузки, определяется по табл. 2.10.

При проверочном расчете обычно получается меньше , так как нагрузочная способность закрытых конических передач ограничивается контактными напряжениями.

Таблица 2.14

	Значение при коэффициенте смещения
	- 0,6	- 0,4	- 0,2	0	+ 0,2	+ 0,4	+ 0,6
14	–	–	–	–	4,00	3,62	3,30
17	–	–	–	4,30	3,89	3,58	3,32
20	–	–	–	4,08	3,78	3,56	3,34
25	–	–	4,22	3,91	3,70	3,52	3,37
30	–	4,38	4,02	3,80	3,64	3,51	3,40
40	4,37	4,06	3,86	3,70	3,60	3,51	3,42
60	3,98	3,80	3,70	3,62	3,57	3,52	3,46
80	3,80	3,71	3,63	3,60	3,57	3,53	3,49
100	3,71	3,66	3,62	3,59	3,58	3,53	3,51
200	3,62	3,61	3,61	3,59	3,59	3,59	3,56