3. Выбор степени точности изготовления зубчатых колес

Наибольшее практическое применение в редукторостроении получили конические передачи 8^й и 7^й степеней точности, колёса которых нарезаются на станках нормальной точности без последующего шлифования.

Выбираем по ГОСТ 1643-81 для передач общего назначения с максимальной окружной скоростью колёс 7 м/с 8^ю степень точности.

Вид сопряжения колёс выбираем “B”, т.е. с нормальным боковым зазором

4. Выбор термообработки и материала для изготовления зубчатых колес и валов редуктора

Сталь является основным материалом для зубчатых колес и единственным – для колес высоконагруженных передач (имеют малогабаритные показатели).

Для условий серийного производства применяем для шестерни закалку с нагревом ТВЧ, т.к. редуктор передаёт небольшую мощность, и модуль колёс следует ожидать < 3 мм.

Для изготовления конических колес примем сталь 40Х, так как данная сталь воспринимает выбранную термообработку, является не дорогой и не дефицитной сталью. К тому же эту сталь можно использовать для изготовления валов, что позволит унифицировать производство.

Твердость улучшенных колес ограничивают технологическими условиями с целью обеспечения достаточной стойкости режущего инструмента. Твердость данной стали после улучшения для зубьев шестерни 45…50 HRC, для колеса –45…50 HB. Для расчета примем

HRC₁=49 и HRC₂=46

Такие твердости обеспечивают хорошую приработку зубьев.

5. Выбор способа получения заготовок для зубчатых колес

Для серийного производства в качестве заготовок колёс используем штамповку, полученную в двухсторонних закреплённых штампах.

Производится нарезание зубьев двумя резцами до достижения 8-ой степени точности и шероховатости нешлифованной поверхности зубьев .

6. Определение допускаемых напряжений

Допускаемые контактные напряжения определяются по следующей зависимости: ,где _{H lim b} – базовый предел контактной выносливости рабочих поверхностей зубьев, МПа, соответствующий базовому числу циклов изменения контактных напряжений. Предел контактной выносливости зубьев _{H lim b} назначают по табл. 12 ГОСТ 21354 – 87 в зависимости от материала, термообработки и средней твердости поверхности зубьев.

S_{H min} – минимальный коэффициент запаса контактной выносливости

зубьев. При отсутствии необходимых фактических статистических

данных, согласно п. 2 табл. 11 ГОСТ 21354 – 87, можно принимать

следующий минимальный коэффициент запаса контактной выносливости

рабочих поверхностей зубьев с однородной структурой

материала: .

для шестерни σ_HlimB1 =17HRC+200=17·49+200=1033 МПа

для колеса σ_HlimB2 =17HRC+200=17·46+200=982 МПа

Базовое число циклов изменения контактных напряжений, согласно табл. 11 ГОСТ 21354 – 87, определяют по следующей зависимости:

циклов, Для шестерни:

циклов.

Для колеса:

циклов.

– эквивалентное число циклов изменения контактных напряжений:

.

где с – число нагружения зуба рассматриваемого колеса передачи за один его оборот, равное числу колес, находящихся в зацеплении с этим колесом. Так как редуктор одноступенчатый, то с=1.

n – частота вращения рассматриваемого колеса передачи при номинальном нагружении, мин ^-1;

t – расчетный срок службы зубчатых колес, ч: ;

k – число блоков (режимов) внешнего нагружения передачи.

.

Для шестерни: циклов.

Для колеса:

циклов.

Так как N_HE1>N_Hlim1 то согласно ГОСТ 21354-87 принимаем K_HL1=1, аналогично K_HL2=1 (коэффициенты долговечности).

Тогда расчетные напряжения для шестерни и колеса соответственно равны:

, .

Для прямозубы колес, а также для косозубых при твредости обоих более 350HB

МПа

.

Допускаемые изгибные напряжения определяются по следующей зависимости:

где _{F lim b} – базовый предел выносливости зубьев при изгибе, МПа;

S_{F min} – минимальный коэффициент запаса выносливости при изгибе,

согласно ГОСТ 21354 – 87, можно принимать следующий

минимальный коэффициент запаса материала: ;

K_FC=1 – так как нереверсивная передача ;

K_FL - коэффициент долговечности.

Для шестерни:

Для колеса:

N_{F lim} – базовое число циклов изменения напряжений, возникающих при изгибе зубьев (независимо от вида стали и термообработки зубьев колес его принимают равным 410⁶ циклов);

N_FE – эквивалентное число циклов изменения напряжений при изгибе зуба;

;

Для шестерни:

циклов.

Для колеса:

циклов.

Так как N_FE1>N_Flim то согласно ГОСТ 21354-87 принимаем K_FL1=1,

аналогично K_FL2=1.

Тогда расчетные напряжения для шестерни и колеса соответственно равны:

, .

МПа.