3.3.4.Расчёт цилиндрических зубчатых колёс на выносливость при изгибе

Зуб прямозубого колеса будем рассматривать как балку, жёстко закреплённую одним концом.

Расчёты даны в соответствии с рекомендациями ГОСТ 21354-75. Расчёт ведём для зубьев шестерни.

Определяемая величина	Расчётная формула	Расчёт	Примечание
1	2	3	4
1) Коэффициент формы зуба	YF	YF=4,28	Для z 20
2) Коэффициент неравномерности распределения нагрузки по длине зуба	kFβ	kFβ=1,32	Для симметричного расположения колёс при HB350 и b/d1=1,8
3) Динамический коэффициент	kFv	kFv=1,15	Для прямозубых передач при степени точности 8; HB350; v5 м/с
4) Коэффициент нагрузки	kF= kFβ kFv	kF=1,32*1,15=1,52
5) Окружная сила
6) Коэффициент переходной поверхности	kgst	kgst=1,1	Для шлифованной поверхности
7) Коэффициент упрочнения	kdst	kdst=1	Без упрочнения

8) Коэффициент вида заготовки	Y0	Y0=0,8	Для литья
9) Коэффициент градиента напряжений	kδ=1,08–0,17*lg(m)	kδ=1,08–0,17*lg(2)=1,03

10) Допускаемое напряжение
11) Напряжение
12) Коэффициент запаса прочности наизгиб

Передача работоспособна и контролепригодна. Запас прочности по контактным напряжениям – k_H=1,14. Запас прочности на изгиб при максимальной нагрузке – k_Fst=6,8.

3.3.5 Предварительный расчет валов

В процессе эксплуатации валы передач испытывают деформации от действия внешних сил, масс самих валов и насаженных на них деталей. Однако в данном курсовом проекте, массы валов и деталей, насаженных на них сравнительно невелики, поэтому их влиянием можно пренебречь, ограничиваясь анализом и учетом внешних сил , возникающих в процессе работы.

Расчёт вала:

где d₁ – делительный диаметр меньшего колеса (шестерни), мм;

С – коэффициент, учитывающий геометрию передачи, и свойства материалов: 2,4 – для стальных закаленных;

Т₁ – крутящий момент на валу меньшего колеса, Н∙мм;

U₁₂ – передаточное отношение пары зубчатых колес;

3.3.6Расчёт на усталостную прочность.

Силы, действующие со стороны 1-ого колеса:

Окружная сила:

радиальная сила:

осевая сила:

Силы, действующие со стороны 2-ого колеса:

Окружная сила:

радиальная сила:

осевая сила:

В горизонтальной плоскости:

В вертикальной плоскости:

Построим эпюры сил и момениов:

Наибольшее значение суммарно изгибающего момента:

Эквивалентное нормальное напряжение:

Тогда

Выбираем диаметры валов 3 мм.

3.3.7. Расчёт валов на жёсткость

Различают изгибную и крутильную жесткость.

Изгибная жёсткость обеспечивается при выполнении условий:

f≤[f] и θ≤[θ], где

[f]=0,02 и [θ] – допустимые прогибы и углы наклона упругих линий валов.

Крутильная жёсткость оценивается углом закручивания:

, где

G=8*10¹⁰ – модуль сдвига;

I_p=0,1d⁴=0,1*0,012⁴=2073,6*10^-6 – полный момент инерции.

Прогиб в месте воздействия силы:

[f]=0,02>0,004

Жёсткость вала обеспечена.