2. Расчёт зубчатого колеса редуктора

2.1. Тихооходная ступень

Подбор материала и определение допускаемых напряжений

Для шестерни сталь 30XГС, термическая обработка – улучшение, твёрдость НВ 250; для колеса – сталь 30XГС, термическая обработка – улучшение; НВ 220.

Допускаемые контактные напряжения:

,

где - предел контактной выносливости при базовом числе циклов.

Для углеродистых сталей с твёрдостью поверхностей зубьев менее НВ 350 и термической обработкой (улучшением):

=2НВ+70;

- коэффициент долговечности; при числе циклов нагружения больше базового, что имеет место при длительной эксплуатации редуктора, принимают =1; коэффициент безопасности =1,10.

Для косозубых колёс расчётное допускаемое контактное напряжение по формуле:

=0,45(+);

для шестерни ;

для колеса .

Тогда расчётное допускаемое контактное напряжение =0,45(572.7+518)=442МПа.

Требуемое условие 1,23выполнено.

Принимаем в случае симметричного расположения колёс, значение .

Принимаем для косозубых колёс коэффициент ширины венца по межосевому расстоянию .

Межосевое расстояние из условия контактной выносливости активных поверхностей зубьев:

,

где для косозубых колёс =43, а передаточное число нашего редуктораu=3,9.

Ближайшее значение межосевого расстояния по ГОСТ 2185-66 .

Нормальный модуль зацепления принимаем по следующей рекомендации:

;

принимаем по ГОСТ 9563-60* .

Примем предварительно угол наклона зубьев .

Определим числа зубьев шестерни и колеса:

.

Принимаем ; тогда.

Уточнённое значение угла наклона зубьев:

,

Проверка найденных d₁, d₂:

Основные размеры шестерни и колеса:

диаметры делительные: ;

;

диаметры вершин зубьев:

;

;

ширина колеса: ;

ширина шестерни: .

Определяем коэффициенты ширины шестерни по диаметру:

, принимаем =0,6.

Окружная скорость колеса и степень точности передачи:

.

При такой скорости для косозубых колёс следует принять 8-ю степень точности по ГОСТ 1643-81. .

2.1.2. Расчёт зубьев на контактную выносливость

Коэффициент нагрузки: .

;;;.

Проверка контактных напряжений:

, то есть разница величин составляет допустимое значение.

2.1.3. Проверка зубьев на изгибную выносливость

Допускаемое напряжение определяем по формуле: ,

где коэффициент безопасности определяют как произведение двух коэффициентов:.Коэффициентучитывает нестабильность свойств материала зубчатых колёс, принимаем=1,8 , а коэффициентучитывает способ получения заготовки зубчатого колеса, принимаем=1,0..

для шестерни;

для колеса ; получаем, что.

Силы действующие в зацеплении

окружная ;

радиальная

осевая

Коэффициент нагрузки , при, твёрдости НВи симметричном расположении зубчатых колёс относительно опор. Таким образом.Y_F- коэффициент, учитывающий форму зуба:

у шестерни: ;

у колеса:.

Получаем, что .=0,92 для 8-ой степени точности.

Определяем коэффициент по формуле:

;

Подставляем найденные коэффициенты в формулу для расчётов:

Условие выполнено.

2.2. Быстроходная ступень

2.2.1. Подбор материала и определение допускаемых напряжений (Проводим аналогичные расчёты)

Подбор материала и определение допускаемых напряжений. Определение меж осевого расстояния.

Число витков червяка z₁ принимаем в зависимости от передаточного числа. Так как U₁₂=51,0 , то z₁=1.

Число зубьев червячного колеса:z­₂=z₁*U₁₂=1*51,0=51,0

Принимаем стандартные значение z₂=51

При этом U₁₂=z₂/z₁=51/1=51

Отличия от заданного нет !

По ГОСТ 2144-76 допустимое отклонение ≤ 4%.

Выбираем материал червяка и венца червячного колеса. Принимаем для червяка сталь 45 с закалкой до твёрдости не менее HRC 45.

Так как к редуктору не предьявлено специальные требования, то в целях экономики принимаем для венца червячного колеса бронзу Бр А9ЖЗЛ (отливка в песчаную форму).

Предварительно принимаем скорость скольжения в зацеплении υ~5 м/с. Тогда при длительной работе допускается контактное напряжение [σ_н]=155МПа. Допускаемое напряжение изгиба для нереверсивной работы [σ_of]=K_fL[σ_of]’, где K_FL=1; [σ_of]’ =98МПа.

[σ_of]=K_fL[σ_of]=1·98=98 МПа

Принимаем предварительно коэффициент диаметра червяка q=10.

Вращающий момент на валу червячного колеса(промежуточного вала) Т₂=391·10³ Н/мм.

Принимаем предварительно коэффициент нагрузки К=1.2

Определяем межосевое расстояние из условия контактной выносимости:

== 192мм.

Модуль:

= =6.3 мм.

Принимаем по ГОСТ 2144-76 стандартные значения m₁=6.3 и q=10.

Межосевое расстояние при стандартних значениях m₁ и q:

= 192.15 мм

2.2 Расчёт основных размеров червяка.

Делительный диаметр:

mm.

Диаметр вершин витков:

mm.

Диаметр впадин витков:

mm.

Длинна нарезанной части шлифованного червяка:

mm.

Принимаем b₁=89 мм.

Делительный угол подъёма витка при z₁=1 и q=10 γ=5^ᵒ43’