Глава 2 расчет зубчатых колес редуктора Расчет конической передачи с круговыми зубьями

2.1 Выбор механических характеристик материалов зубчатых колёс

Принимаем для шестерни и колеса одну и ту же марку стали: для шестеренки сталь 40Х, термическая обработка – улучшение, твердость 280НВ; для колеса сталь 40Х, термическая обработка – улучшение, твердость 245НВ. Для равномерного изнашивания зубьев и лучшей их прирабатываемости, твердость шестерни НВ₁ назначают больше твердости колеса НВ₂, (табл. 3.4, стр.21, [2]).

Для колеса – НВ₂=245, для шестерни – НВ₁=280.

2.2 Контактные напряжения

Допускаемые контактные напряжения, МПа (стр.62, [2]):

где: – предел контактной выносливости при базовом числе циклов ,

σ_Hlimb=2HB+70

Для колеса: σ_Hlimb=2HB+70=2·245+70=560 МПа;

Для шестерни: σ_Hlimb=2HB+70=2·280+70=630 МПа.

– коэффициент долговечности, для длительной эксплуатации ,

где: – базовое число циклов перемены напряжений (стр.63, [2]),

Для шестерни:

Для колеса:

– эквивалентное число циклов нагружения (стр.63, [2]),

где: – число колес, находящихся в зацеплении,

– срок службы привода, 12500 ч

– частота вращения рассчитываемого зубчатого колеса

Для колеса:

Для шестерни:

Для колеса:

Для шестерни:

– коэффициент безопасности, для колёс, прошедших нормализации или улучшение.

Для колеса:

Для шестерни:

Для рассмотрения конической передачи в качестве расчетного принимаем меньшее допускаемое напряжение, т.е.

2.3 Напряжения изгиба

Допускаемое напряжение изгиба при расчете на выносливость (стр.64, [2]):

где – предел выносливости зубьев при изгибе (стр.64, [2]),

Для колеса:

Для шестерни:

– коэффициент безопасности, примем равный

– коэффициент долговечности (стр.64, [2]),

где – базовое число циклов перемены напряжений,

– общее число циклов перемены напряжений (стр.64, [2]),

Для колеса:

Для шестерни:

– показатель степени; в нашем случае (стр.65, [2])

Т.к. , то

– коэффициент, учитывающий влияние двустороннего приложения нагрузки,

– коэффициент, учитывающий шероховатой переходной поверхности зуба,

Для колеса:

Для шестерни:

2.4 Внешний делительный диаметр

Внешний делительный диаметр колеса, мм (стр.65, [2]):

где:

– коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине венца, при постоянной нагрузке; =1;

– коэффициент ширины венца по отношению к внешнему конусному расстоянию, =0,285 (ГОСТ 12.289-76);

– вспомогательный коэффициент для передачи с круговым зубом, =86;

Принимаем =260 мм.

2.5 Действительные углы делительных конусов шестерни и колеса

Определяем углы делительных конусов шестерни и колеса определяем по формулам (стр.66, [2]):

,

2.6 Число зубьев колес

Примем число зубьев шестерни Z₁ =25. Тогда Z₂= Z₁U=252.5=62.5 (согласно рекомендациям, [3]).

2.7 Фактическое передаточное число

2.8 Внешний окружной модуль

Определим внешний окружной модуль (стр.66, [2]):

2.9 Внешний делительный диаметр шестерни

Определим внешний делительный диаметр шестерни (стр.66, [2]):

2.10 Внешнее конусное расстояние

Определим внешнее конусное расстояние (стр.66, [2]):

2.11 Ширина зубчатого венца

Определяем ширину зубчатого венца шестерни и колеса (стр.67, [2]):

_{Принимаем}

2.12 Смещение инструмента

Определяем коэффициент смещения по формуле (стр.67, [2]):

где: – так как круговой зуб

2.13 Среднее конусное расстояние

Определим среднее конусное расстояние (стр.66, [2]):

2.14 Средний окружной модуль

2.15 Средний делительный диаметр и среднюю окружную скорость

_{Для шестерни:}

_{Для колеса:}

Внешний диаметр шестерни и колеса (по вершинам зубьев) (стр.68, [2]):

_{Коэффициент ширины} венца (стр.68, [2]):

Средняя окружная скорость колес (стр.69, [2]):

Для конической передачи назначаем 8-ю степень точности.

2.16 Усилия в коническом зацеплении

Определим значения усилий в коническом зацеплении:

-окружная сила на шестерне и колесе (стр.69, [2]):

_{-радиальная сила на шестерне, численно равная осевой силе на колесе} (стр.69, [2])_:

_{-осевая сила на шестерне, численно равная радиальной силе на колесе} (стр.69, [2])_: