5 Розрахунок зубчастих передач

Задача розрахунку: Визначити основні параметри зубчатих передач.

Швидкохідна ступінь

Вихідні дані:

Обертаючий момент на колесі Т_2ш = 124 Н·м

Передаточне число u_ш = 2

Частота обертання колеса n_2б = 243 об/хв.

Термін служби 6 років

Число робочих змін 2

Короткочасні перевантаження П = 130 %

Рисунок 5.1 - Розрахункова схема редуктора

5.1 Вибір матеріалу зубчатих коліс

Для виготовлення коліс вибираємо: матеріал шестерні – сталь 45 поліпшена, нв 207...238

колеса – сталь 45 нормалізована, НВ 187...217

5.2 Термін служби передачі

L_h = t_г ×Д_р×К_с×t_см,

де t_г – термін служби передачі в роках;

Д_р – число робочих днів у році;

К_см – число робочих змін;

t_см – тривалість зміни, година.

L_h = 6 × 250 × 2 × 8 = 24000 годин.

5.3 Визначаємо міжосьову відстань з умови контактної міцності

де К_а – коефіцієнт, для сталевих косозубих коліс

К_а = 43,45 (Н/мм²)^1/3, прямозубих К_а = 49,5 (Н/мм²)^1/3

К_Нb - коефіцієнт концентрації навантаження по довжині зуба;

s_Н – допустимі контактні напруження;

де _Нlimb – базова границя контактної витривалості зубів.

_Hlimb1 = 2H_cp1 + 70 = 2214 + 70 = 498 Н/мм²;

_Hlimb2 = 2H_cp2 + 70 = 2194 + 70 = 458 Н/мм²;

де

H_cp1 = 0,227238 + 0,773207 = 214;

H_cp2 = 0,227217 + 0,773187 = 194.

Z_R – коефіцієнт, що враховує шорсткість поверхонь, Z_R = 1;

S_H – коефіцієнт безпеки, S_H = 1;

K_HL – коефіцієнт довговічності,

Приймаємо К_HL = 1.

Н/мм²; Н/мм².

Так як передача косозуба, то

Н/мм²;

_ваw – коефіцієнт ширини зубів, _ваw = 0,4.

Допустимі напруж згину

_Flim = Н_ср + 260 – базова границя витривалості по напруженнях згину;

_Flim1 = Н_ср1 + 260 = 214 + 260 = 474 МПа;

_Flim2 = Н_ср2 + 260 = 194 + 260 = 454 МПа;

К_FC – коефіцієнт реверсивності, К_FC = 1;

S_F – коефіцієнт запасу міцності, S_F = 1,7;

K_FL– коефіцієнт довговічності.

Приймаємо K_FL= 1.

Міжосьова відстань

Приймаємо за ГОСТ а_w = 140 мм.

5.4 Модуль зачеплення

m = (0,01...0…0,02)a_w;

m=(0,01…0,02)140 = 1,4…2,8 мм.

Приймаємо m_n = 2 мм.

Окружний модуль

де  = 10 - кут нахилу зубів

мм.

5.5 Сумарне число зубів

Округляємо до цілого числа Z_c = 138.

Уточнюємо m_t по формулі

Кут нахилу зубів

2015.

Число зубів шестерні Z₁ і колеса Z₂:

;

Приймаємо Z₁ = 46

Z₂ = Z_c – Z₁ = 138 – 46 = 92.

5.6 Уточнюємо передаточне число

Похибка передаточного числа

5.7 Геометричний розрахунок

d₁ = m_tZ₁ = 2,03  46 = 93,3 мм;

d₂ = m_tZ₂ = 2,03  92 = 186,6 мм;

d_a1 = d₁ + 2m_n = 93,3 + 22 = 97,3 мм;

d_a2 = d₂ + 2m_n = 186,6 + 22 = 190,6 мм;

d_f1 = d_a1 – 2,5m_n = 93,3 – 2,52 = 88,3 мм;

d_f2 = d_a2 – 2,5m_n = 186,6 – 2,52 = 181,6 мм.

Ширина коліс

в₂ = _вawa_w = 0,2140 = 28 мм.

в₁ = 28 + 4 = 32 мм.

Коефіцієнт ширини шестерні

5.8 Колова швидкість передачі

м/с.

Приймаємо восьму степінь точності.

5.9 Сили в зачепленні

Колові

Радіальні

Осьові

5.10 Перевірка передачі по контактних напруженнях

Умова контактної міцності

де _н – контактні напруга в зачепленні, МПа;

Кн – коефіцієнт, для прямозубих коліс К_н = 320, для косозубих Кн =270;

Кн_ – коефіцієнт концентрації навантаження по довжині зуба, К_н = 1,15;

К_нv – коефіцієнт динамічного навантаження, К_нv = 1,05;

Кн_ – коефіцієнт розподілу навантаження між зубами, для

прямозубих коліс К_н = 1, для косозубих К_н = 1,12;

МПа.

Завантаження зачеплення

5.11 Перевірка зубів на згин

Умова міцності зубів колеса на згин

де _F2 – напруження згину в поперечному перерізі зуба, МПа;

К_F – коефіцієнт концентрації навантаження по довжині зуба, К_F = 1,31;

К_Fv – коефіцієнт динамічного навантаження, К_Fv = 1,1;

К_F – коефіцієнт розподілу навантаження між зубами, К_F = 1,35;

Y_F2 – коефіцієнт форми зуба колеса, для косозубих коліс

еквівалентне число зубів Y_F2 = 3,76.

МПа;

Умова міцності зубів шестерні на згин

де Y_F1 – коефіцієнт форми зуба шестерні, Y_F1 = 3,82.

МПа.