2.9. Проектный расчёт открытой конической прямозубой передачи

Модуль зацепления в среднем сечении зуба конического колеса рассчитывают по формуле

,

где, кроме рассмотренных выше величин (см. п. 2.7), рекомендуют назначитьи =1,1…1,2.

Далее рассчитывают основные геометрические параметры зубчатых колёс открытой передачи:

− ширину зубчатого венца (с округлением до целого числа по ряду нормальных линейных размеров);

− делительный диаметр в среднем сечении зуба шестерни ;

− по заданному (или принятому) передаточному числу u_отк находим угол при вершине делительного конуса ;

− среднее конусное расстояние ;

− внешнее конусное расстояние ;

− модуль зацепления на внешнем торце ;

− внешний делительный диаметр шестерни .

Проверочный расчет такой передачи на выносливость по контактным напряжениям выполняют в соответствии с п. 2.8 («Расчет закрытой конической зубчатой передачи»).

 

2.10. Конструирование зубчатых колес

2.10.1. Цилиндрические зубчатые колеса внешнего зацепления

Форма зубчатого колеса зависит от его габаритных размеров, от серийности производства. При отсутствии в техническом задании на курсовое проектирование указаний о серийности производства редукторов его можно задать, отдавая предпочтение индивидуальному и мелкосерийному производству. На рис. 2.7 приведены простейшие формы колес, изготовляемых в единичном и мелкосерийном производстве.

Рис. 2.7

 

При небольших диаметрах колес их изготавливают из прутка, а при больших заготовки колес получают свободной ковкой с последующей токарной обработкой. Чтобы уменьшить объем точной обработки резанием, на дисках колес выполняют выточки. При диаметрах d_a < 80 мм эти выточки, как правило, не делают.

Длину l_ст посадочного отверстия колеса желательно принимать равной или больше ширины b₂ зубчатого венца колеса. Длину ступицы l_ст согласуют также с расчетами соединения (шпоночного, шлицевого или с натягом), выбранного для передачи вращающего момента с колеса на вал (или с вала на колесо), и с диаметром посадочного отверстия d:

l_ст = (0,8...1,5)d, обычно l_ст = (1...1,2)d.

Выступающую часть ступицы располагают по направлению действия осевой силы в зацеплении. В одноступенчатых редукторах колеса делают со ступицей, симметрично выступающей в обе стороны от диска колеса.

Диаметр d_ст ступицы назначают в зависимости от материала колеса: для стали − d_ст = (1,5...1,55)d; для чугуна − d_ст = (1.55...1,6)d; для легких сплавов − d_ст = (1,6...1,7)d; меньшие значения принимают для шлицевого соединения вала с колесом, большие - для шпоночного и соединения с натягом.

Ширину S торцов зубчатого венца принимают S = 2,2m + 0,05b₂ , где m − модуль зацепления, мм.

На торцах зубчатого венца выполняют фаски: при твердости рабочих поверхностей зубьев менее 350 НВ − f45, при более высокой твердости - под углом = 15...20 на всю высоту зуба. Обычноf = (0,5...0,6)m.

При серийном производстве колес заготовки получают из прутка свободной ковкой (рис. 2.8), а при годовом объеме выпуска колес более 100 штук применяют двусторонние штампы (рис. 2.9).

Рис.2.8 Рис.2.9

 

Для свободной выемки заготовок из штампа принимают значения штамповочных уклонов и радиусов закруглениймм.

Толщина диска С рекомендована для уменьшения влияния термической обработки на точность геометрической формы колеса

С = (0,35...0,4)b₂ .