2.3. Силы в зацеплении

Силы в зацеплении (по формулам (8.6) и (8.7) [1]):

окружная сила

Н;

радиальная для шестерни, равная осевой для колеса,

F_r1 = F_а2 = F_t tg  cos ₁ = 1443tg 20cos 1734’ = 501 Н;

осевая для шестерни, равная радиальной для колеса,

F_а1 = F_r2 = F_t tg  sin ₁ = 1443tg 20sin 1734’ = 158 Н.

2.4. Проверочный расчет на контактную выносливость

Для проверки контактных напряжений определяем коэффициент нагрузки:

.

По табл. 3.5 [1] при Ш_bd =0,56, при консольном расположении колес и твердости НВ<350 коэффициент, учитывающий распределение нагрузки по длине зуба, – К_Н = 1,23.

Коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между прямыми зубьями, – К_Н= 1,02 (табл. 3.4 [1]).

Коэффициент, учитывающий динамическую нагрузку в зацеплении для прямозубых колес при 5 м/с, – К_Нv=1,05 (табл. 3.6 [1], принято предельное значение).

Таким образом, К_Н = 1,231,021,05 = 1,3.

Проверяем контактное напряжение

МПа.

2.5. Проверочный расчет на контактную статическую прочность при пиковой нагрузке

Расчетные контактные напряжения при пиковой нагрузке по формуле 3.21 [1]

МПа.

Допускаемое контактное напряжение при действии максимальной нагрузки для стальных колес с улучшением

МПа,

где предел текучести для стали Ст 40Х при диаметре заготовки > 160 мм _т = 540 МПа;

_Hmax = 521,6 < []_Hmax = 1674 МПа.

Условие прочности выполняется.

2.6. Проверка зубьев на выносливость по напряжениям изгиба

.

Здесь _F = 0,85 – опытный коэффициент, учитывающий понижение нагрузочной способности конической прямозубой передачи по сравнению с цилиндрической; К_F – коэффициент нагрузки.

К_F = К­­_FК_F = 1,211,45 = 1,755,

где К_F = 1,21 – коэффициент, учитывающий распределение нагрузки по длине зуба, берется из табл. 3.7 [1] при _bd = 0,56, консольном расположении колес, валах на роликовых подшипниках и твердости НВ < 350; К_F = 1,45 – коэффициент, учитывающий динамическую нагрузку в зацеплении, для прямозубых колес при твердости НВ < 350, скорости  = 5,2 м/с и 7-й степени точности (см. табл. 3.8 [1]) (значение взято для 8-й степени точности в соответствии с указанием на с. 53).

Коэффициент формы зуба Y_F выбираем в зависимости от эквивалентных чисел зубьев [1, c.46]:

для шестерни

,

при этом Y_F1 = 3,88 [1, с.42];

для колеса

,

при этом Y_F2 = 3,6 [1, с.42].

Допускаемое напряжение при проверке зубьев на изгиб

.

Предел выносливости при изгибе по табл. 3.9 [1] для стали Ст 40Х улучшенной при твердости НВ < 350 = 1,8 НВ;

для шестерни = 1,8270 = 490 МПа;

для колеса = 1,8245 = 440 МПа.

Коэффициент запаса прочности

[S_F] = [S_F]'^.[S_F]'' = 1,751 = 1,75,

где [S_F]' = 1,75 (по табл. 3.9 [1]) – учитывает нестабильность механических свойств;

для поковок и штамповок [S_F]'' = 1.

Допускаемые напряжения при расчете зубьев на выносливость:

для шестерни

МПа;

для колеса

МПа;

для шестерни отношение

МПа;

для колеса

МПа.

Дальнейший расчет ведем для зубьев колеса, так как полученное отношение для него меньше.

Проверяем зуб колеса:

МПа < [_F2] = 250 МПа.