Общие указания по подготовке исходных данных

^{Программы МОДУЛЬ, РЕМЕНЬ, МОМЕНТ, ВАЛ-ФС представлены в данном пособии, заданы на магнитные ленты ЭВМ, поэтому для проведения расчетов необходимо лишь подготовить исходные данные для какой программы. Исходные данные записываются на бланке. Бланк содержит фамилию и инициалы студента, номер группы и исходные данные в порядке, указанном в методическом пособии.}

^{Заполнять бланк необходимо четким и исправным подчерком, исходные данные записывать строго в соответствующем порядке, не загромождать бланк посторонней лишней информацией. Это исключит ошибки при подготовке и обеспечит правильность расчетов.}

^{Заполненный бланк передается в вычислительный центр кафедры металлорежущих станков дежурному оператору. Необходимо также зарегистрироваться в специальном журнале кафедрального ВЦ, указав фамилию, группу, дату и название программы.}

^{При необходимости разрешается многократное проведение расчетов.}

^{Все варианты решения, выданные, аккуратно вкладываются в пояснительную записку проекта.}

Расчет прямозубой эвольвентой передачи на прочность (программа «модуль»)

^{С помощью программы производится проектировочный расчет цилиндрических силовых зубчатых передач внешнего зацепления, состоящих из остальных зубчатых колес с модулем 1мм, работающих в металлорежущих станках со смазкой в закрытом корпусе, c окружной скоростью не выше 25м/с.}

^{Термины и обозначения, относящиеся к геометрии и кинематических зубчатых передач по ГОСТ16530-70 и ГОСТ165331-70.}

^{Структура и форма основных расчетных зависимостей по ГОСТ21354-75 и согласно рекомендаций СОВ по стандартизации РС2204-69,а также с учетом руководящих технических материалов РТМ2 Н45-1-509.}

^{Исходные данные для расчета}

^Т₁^{-крутящий момент на шестерне, Н∙м;}

^N₁^{-частота вращения шестерни, мин -1;}

^{S1-допускаемое напряжение для зубьев шестерни при базовом числе циклов, Мпа;}

^{S2- допускаемое изгибное напряжение для зубьев шестерни при базовом цикле, МПа;}

^{Р- отношение ширины венца к начальному диаметру шестерни;}

^Z₁^{-число зубьев шестерни (меньшего из колес передачи);}

^Z₂^{-число зубьев колеса;}

^{С- степень точности зубчатой передачи по ГОСТ 1643-72;}

^{К- код расположения передачи относительно опор;}

^{Рисунок 1}

^{Для передвижных блоков коробок передач, где модуль колес обычно одинаков, расчет подлежит ее теория с минимальным числом зубьев.}

^{Результат расчета}

^М₂^{-расчетный модуль по контактным напряжениям, мм;}

^М₃^{-расчетный модуль по изгибным напряжениям, мм;}

^М₄^{-стандартный модуль по ГОСТ 9563-69,мм;}

^{А -межосевое расстояние, мм;}

^{В- ширина шестерни, мм;}

^V₁^{-окружная скорость зубьев передачи, м/с;}

^{Методика расчета}

^{Расчетное контактное напряжение для зубьев прямозубых передач с учетом того, что оба колеса стальные, определяется по формуле:}

^{, (1)}

^{где - Т}₁ ^{- крутящий момент на шестерне, Н∙м;}

^d_w1 ^{- начальный диаметр шестерни, мм;}

- отношение ширины винца к начальному диаметру шестерни для коробок передач станков

^{u - передаточное число, u≥ί ;}

^Z_н ^{- коэффициент, учитывающий форму сопряженных поверхностей зубьев, определяют в зависимости от угла наклона зубьев β и суммарного коэффициента смещения Х}_ε^{. Для прямозубых передач при α=20°; Х}_ε^{=0; Z}_Н^=0,75;

^Z_ε ^{- коэффициент учитывающий суммарную длину контактных линий.}

^,

^{где - - коэффициент торцевого перекрытия, определяемый по ГОСТ 16532-70 или упрощенным методом по приближенной формуле}

^,

^{где - Z}₁ ^{и Z}₂ ^{- число зубьев, соответственно, шестерни и колеса;}

^К_μv^{- коэффициент, учитывающий динамическую нагрузку, возникающую в зацеплениях;}

^К_μβ ^{- коэффициент, учитывающий распределение нагрузки по ширине венца}

^{Для предотвращения усталостного выкрашивания поверхностного слоя зубьев при сопоставлении расчетного (σ}_н^{) и допустимого (σ}_нр^{) контактных напряжений в полное зацепление должно выполняться условие:}

⁽²⁾

^{допускаемое контактное напряжение определяется по зависимости:}

^{где - σ'}_нр^{- допускаемое контактное напряжение, соответствующее базовому числу циклов N}_НЕ ^{перемены напряжений (таблица 1);}

^К_мl ^{-коэффициент долговечности, равный 1,0, если N}_МЕ^/N_НЕ^{>1, в противном случае}

^,

^{где - N}_НЕ^{- эквивалентное число циклов перемены напряжений}

^{Таблица 1 – Допускаемые напряжения для сталей [8]}

Материал марка	Термообработка	Твердость НВ(НRC) поверхности	Допускаемое напряжение при базовом числе циклов
			σfp,МПа		σМЕ МПа	Nro
			Вид нагрузки
			нерев	ревер
1	2	3	4	5	6	7
Cталь 45	Улучшение Закалка ТВЧ Сквозная с охватом дна впадины	НВ240…280 НRC40…50	195 210	130 160	600 800	1,5∙107 6∙107
	Закалка ТВЧ Поверхностная с охватом дна впадины	НRC40…52	230	180	800	6∙107
Сталь 50Г	Закалка обьемная	НRC45…50	220	165	800	6∙107
Cталь40Х	Нормализация Улучшение ЗакалкаТВЧ Сквозная с охватом дна впадины Закалка ТВЧ Поверхностная с охватом дна впадины	НВ210…230 НВ240…280 НRC48…52 НRC48…52	200 230 230 270	130 150 170 200	550 650 900 900	107 2,5∙107 8∙107 8∙107
Cталь 40ХН	ЗакалкаТВЧ Сквозная с охватом дна впадины ЗакалкаТВЧ Поверхностная с охватом дна впадины	НRC48…52 НВ260…300	270 320	200 240	1000 1000	10∙107 10∙107
Сталь20Х20ХФ Сталь 12ХНЗА Сталь 18ХГТ	Цементация с закалкой и последующей шлифовкой рабочих поверхностей	НRС26…35 НRС30…40 НRС30…40	280 330 300	210 250 220	1100 1150 1150	12∙107 12∙107 12∙107
Сталь20Х 40Х Сталь30ХГТ	Нитрцеметация с закалкой и последующей шлифовкой рабочих поверхностей	НRС30…40 НRС35…45	300 300	220 220	1100 1100	12∙107 12∙107
Сталь 40х Сталь 40ХРА	Азотирование(газовое)	НRС35…45 НRС35…45	240 290	215 260	950 1050	12∙107 12∙107

^{где - t}_ч^{- полное число часов работы передачи за расчетный срок службы.}

^{Если принять расчетный срок службы передачи до капитального ремонта равным 5 лет, то тогда при двухсменной работе t}_ч ^{составит 20000 часов, а это значит, что для большинства материалов колес, представленных в таблице 1, при частоте вращения больше 50 мин-1 N}_НЕ^/N_НО^{>1 и коэффициент К}_HL ^{будет равен 1,0.}

^{В коробках передач станков расчетные частоты вращения, как правило больше 50мин-1.}

^{Диаметр шестерни по условию контактной прочности определяется на основе выражений(2) и (1)}_, ^{а модуль передачи по формуле:}

^{Коэффициенты К}_нv ^{и К}_нβ ^{могут быть найдены по таблице 2 и 3[8,9]}

^{Таблица 2 – Коэффициент К}_ну ^{для нормально и тяжелонагруженных зубчатых передач [8,9]}

Степень точности передачи	мм	Кнv при Н1,2>НВ 350
		Окружная скорость V, м/с
		1-3	3-6	6-9	9-12	12-15	15-18	18-24
6	10-100 100-200	1,00 1,05	1,05 1,10	1,10 1,15	1,10 1,20	1,15 1,20	1,20 1,30	1,25 1,35
7	10-100 100-200	1,00 1,05	1,05 1,10	1,10 1,15	1,10 1,25	-	-	-
8	10-100 100-200	1,00 1,05	1,10 1,15	1,15 1,20	-	-	-	-

^{Данная таблица 2 с достаточной степенью точности можно выразить формулой:}

^{где - С - степень точности передачи;}

^а_w^{-межосевое расстояние, мм;}

^;

^{m-модуль передачи, мм .}

^{Коэффициент К}_нβ^{, учитывающий распределение нагрузки по ширине венца, вычисляется по регрессионной зависимости, которая используется вместо таблицы 3:}

^{Таблица 3}

Относительная ширина шестерни	Симметричное расположение шестерни относительно опор К=1		Несимметричное расположение шестерни относительно опор К=2		Консольное расположение одного из колес К=3
Ψвα=вw/dw1	Кнβ	Кfβ	Кнβ	Кfβ	Кнβ	Кfβ
0,2	1,00	1,00	1,06	1,10	1,15	1,25
0,4	1,01	1,03	1,12	1,20	1,35	1,55
0,6	1,03	1,05	1,20	1,30	1,60	1,90
0,8	1,06	1,03	1,27	1,44	1,35	2,20

^{Погрешность определения К}_нβ ^{по регрессионной формуле не превышает 1%, что вполне допустимо при расчете зубчатой передачи.}

^{В целях обеспечения изгибной прочности зубьев с упрочненной поверхностью рассчитывается также минимально допустимый модуль на выносливость по изгибу [8] :}

^{где - К}_m^{- коэффициент, равный для прямозубых передач [4];}

^К_fβ^{- коэффициент, учитывающий распределение нагрузки по ширине венца (таблица3).}

^{В программе определяется по регрессивной зависимости:}

^{где - σ}_FP1^{- допускаемое напряжение по изгибу (таблица 1)}

^Y_F1^{- коэффициент, учитывающий форму зуба шестерни В [6] определяется по графику (рисунок 2)}

^{Выражение для Y}_F, ^{описывающий график, имеет вид}

^{Рисунок 2 График для определения Y}_F ^[σ]

^{Модули полученные из условий контактной и изгибной прочности, округляются до большего стандартного значения, по которому определяется окончательный диаметр шестерни, межосевое расстояние, ширина колеса и окружная скорость зубьев.}