4.3. Определение допускаемых контактных напряжений в зацеплении зубчатых передач.

4.3.1. Эквивалентное число циклов нагружения деталей за срок службы:

для шестерни:

для колеса:

4.3.2. Базовое число циклов перемены напряжений N_HO, соответствующее пределу выносливости, которое выбирают из таблицы с использованием формулы интерполирования:

для шестерни:

для колеса:

индексы:

л.; пр.; ср.- левое, правое значение и значение между ними в таблице.

4.3.3. Коэффициент долговечности при действии контактных напряжений. Для шестерни и колеса:

Для нормализованных или улучшенных колес - 1 ≤К_{HL i}≤2,6.

В соответствии с этим неравенством принимаем К_HL1 = К_HL2 = 1.

4.3.4. Допускаемые контактные напряжения, соответствующие пределу выносливости [σ]_HO и рабочему режиму передачи [σ]_Hi .

Таблица 4.3.4.1. Допускаемые контактные напряжения.

Передача	Параметр	Н≤350НВ
цилиндрическая	[σ]HO1 [σ]HO2	1,8  НВср1 + 67 = 1,8285,5 + 67 = 580,9 1,8  НВср2 + 67 = 1,8  248,5 + 67 = 514,3
	[σ]Hi1 [σ]Hi2	КHL1  [σ]HO1 = 1  580,9 = 580,9 КHL2  [σ]HO2 = 1  514,3 = 514,3
	[σ]Hрас	min{[σ]Hi2}= 514,3

4.4 Определение допускаемых напряжений изгиба в зацеплении зубчатых передач.

4.4.1. Эквивалентное число циклов нагружения деталей за срок службы.

для шестерни и колеса:

где m=6 - показатель степени при Н≤350НВ

Так как N_FE  4 ·10⁶, то принимаем N_FE = 4 ·10⁶.

4.4.2. Базовое число циклов перемены напряжений.

Для зубчатой передачи N_FO = 4 ·10⁶.

4.4.3. Коэффициент долговечности при действии изгибных напряжений.

для шестерни и колеса:

при Н≤350НВ - 1 ≤К_{FL i}≤2,08;

4.4.4. Допускаемые изгибные напряжения, соответствующие пределу выносливости [σ]_FO и рабочему режиму передачи [σ]_Fi .

Таблица 4.4.4.1. Допускаемые изгибные напряжения.

Передача	Параметр	Н≤350НВ
цилиндрическая	[σ]FO1 [σ]FO2	1,03  НВср= 1,03  285,5 = 294,065 1,03  НВср= 1,03  248,5 = 255,955
	[σ]Fi1 [σ]Fi2	КFL  [σ]FO= 1  294,05 = 294,05 КFL  [σ]FO= 1  255,95 = 255,955
	[σ]Fрас	min{[σ]Fi2}= 255,955
	Так как передача работает в реверсивном режиме, то полученное значение допускаемого напряжения [σ]Fрас уменьшаем на 25%: [σ]Fрас = 0,75  255,955 = 191,97

Использование данной методики расчетов позволяет учитывать переменность нагрузки соответствующим выбором допускаемых напряжений. Введение эквивалентных значений циклов перемены напряжений заменяет переменную нагрузку постоянной, но детали приобретают ту же степень усталостных повреждений. Это упрощает проектировочные расчеты на последующих стадиях разработки механических передач.

Таблица 4.4.4.2. Сводная таблица механических характеристик передачи.

Передача	Элемент передачи	Марка материала	Dпред	Sпред	Термообработка	HBср	σ-1	σв	σт	[σ]Hрас	[σ]Fрас
							Н/мм2
цилиндрическая	Шестерня	40ХН	125	80	У	285,5	410	900	750	514,3	191,97
	Колесо	40XН	200	125		248,5	375	790	640

5. Расчет закрытой цилиндрической зубчатой передачи.

5.1. Межосевое расстояние:

где

- вспомогательный коэффициент

- коэффициент ширины венца колеса

- коэффициент неравномерности нагрузки

5.2. Определение модуля зацепления:

где

- вспомогательный коэффициент

- делительный диаметр колеса

- ширина венца колеса

Принимаем m = 1,5 мм

5.3. Угол наклона зубьев:

5.4. Суммарное число зубьев шестерни и колеса:

5.5. Уточнение действительного угла наклона зубьев:

5.6. Число зубьев шестерни:

5.7. Число зубьев колеса:

5.8. Фактическое передаточное число:

5.9. Фактическое межосевое расстояние:

5.10. Фактические основные геометрические параметры:

Таблица5. 10.Основные геометрические параметры зацепления.

Параметр		Шестерня	Колесо
Диаметр	Делительный
	Вершин зубьев
	Впадин зубьев
Ширина венца

Проверочный расчет

5.11. Межосевое расстояние:

5.12. Пригодность колес:

Условие пригодности:

Диаметр заготовки шестерни:

Толщина диска заготовки колеса:

Сравнивая результаты расчета можно сказать, что проверка успешна выполнена.

5.13. Контактные напряжения:

где

- вспомогательный коэффициент

- окружная сила в зацеплении

- коэффициент, учитывающий распределение нагрузки

- окружная скорость

Так как степень точности 9, то

- коэффициент динамической нагрузки

Так как недогрузка передачи допускается не более 10%, то проверка выполнена успешно.

5.14. Напряжения изгиба зубьев шестерни и колеса:

где

- коэффициент формы зуба шестерни

Так как эквивалентное число зубьев шестерни , то

- коэффициент формы зуба колеса

Так как эквивалентное число зубьев шестерни , то

- коэффициент, учитывающий наклон зуба

Проверка по напряжениям на изгиб зубьев шестерни

6. Расчет клиноременной передачи

Рис. 6.1. Геометрические параметры ремённой передачи

6.1. Выбор сечения ремня

6.3. Задаемся расчетным диаметром ведущего шкива:

6.4. Диаметр ведомого шкива:

где - коэффициент скольжения

принимаем d₂=200 мм

6.5. Фактическое передаточное число:

6.6. Ориентировочное межосевое расстояние:

где h – высота сечения клинового ремня

6.7. Расчетная длина ремня:

по таблице К-31 принимаем l=800 мм

6.8. Уточнение межосевого расстояния:

6.9. Угол обхвата ремнем ведущего шкива:

6.10. Определение скорости ремня:

6.11. Частота пробегов ремня:

- допускаема частота пробегов

Выполнение соотношения гарантирует срок службы – 1000 … 5000 ч

6.12. Допустимая мощность:

где

- допускаемая приведенная мощность

- коэффициент динамичности

- коэффициент угла обхвата

- коэффициент относительной расчетной длины ремня к базовой.

- коэффициент числа ремней (для 2…3)

6.13. Количество клиновых ремней:

Выбираем z=2

6.14. Сила предварительного натяжения:

6.15. Окружная сила:

6.16. Силы натяжения ведущей и ведомой ветвей:

6.17. Сила давления ремня на вал:

Проверочный расчет

6.18. Проверка по максимальным напряжениям в сечении ведущей ветви:

Напряжение растяжения:

где - площадь сечения ремня, мм²

Напряжения изгиба:

Напряжения от центробежных сил:

где p – плотность материала ремня, кг/м³

Следовательно, проверка выполнена успешно.

6.19. Параметры клиноременной передачи

Таблица 6.2.1. Сводная таблица.

Параметр	Значение	Параметр	Значение
Тип ремня	клиновой	Частота пробегов ремня U, 1/с	0,012
Сечение ремня	Нормальное Б (А=47мм2)	Диаметр ведущего шкива d1	80 мм
Количество ремней z	2	Диаметр ведомого шкива d2	200 мм
Межосевое расстояние а	231 мм	Максимальное напряжение σmax , Н/мм2	6,76
Длина ремня l	800 мм	Предварительное натяжение ремня F0 , Н	48,55
Угол обхвата малого шки­ва α1, град.	148	Сила давления ремня на вал Fоп , Н	186,43