2.2.5. Силы в зацеплении передачи

Определяем составляющие нормальной силы в зацеплении.

Окружная сила:

Радиальная сила:

,

где – делительный угол профиля зуба в нормальном сечении. Осевая сила: .

2.3. Пример расчета зубчатой конической передачи

Рассчитываем коническую передачу с круговыми зубьями. Делительный угол наклона линии зуба в среднем сечении . Исходные данные для расчета: передаточное число ; нагрузка - нереверсивная, вращающий момент на тихоходном валу , частота вращения быстроходного вала n_Б=1025 об/мин.

В качестве материала для шестерни (1) принимаем сталь с поверхностной закалкой токами высокой частоты до твердости 45…50 HRC_Э (среднее значение ), для колеса (2) – сталь 45, улучшенную до твердости 235…262 НВ (среднее значение ) [1, п. 3.1.1].

2.3.1. Определение допускаемых напряжений

Определим допускаемые контактные напряжения при длительной эксплуатации передачи. Допускаемое контактное напряжение для шестерни:

где – предел длительной контактной выносливости; – коэффициент запаса прочности для закаленных токами высокой частоты зубьев [1, с. 17].

Допускаемое контактное напряжение для колеса:

где – предел длительной контактной выносливости для колеса [1, табл. 3.1]; – коэффициент запаса контактной прочности с учетом термообработки – улучшения [1, с. 17].

Поскольку по виду термообработки колес передача относится к группе II [1, с. 16], в качестве допускаемого контактного напряжения принимаем меньшее из двух значений:

таким образом, .

Отдельно для каждого из зубчатых колес определяем допускаемые напряжения изгиба по формуле: . Здесь – предел длительной выносливости при изгибе для шестерни и колеса [1, табл. 3.1]: , ; – коэффициент запаса прочности. Таким образом:

2.3.2. Проектный расчет

Принятые в расчете единицы измерения физических величин: линейные размеры – мм, силы – Н, моменты сил – Нм, напряжения – МПа.

Из условия контактной выносливости активных поверхностей зубьев определяем главный параметр конической зубчатой передачи – внешний делительный диаметр колеса [1, с. 34]:

Здесь – принятый предварительно коэффициент нагрузки [1, с.34]; – коэффициент, учитывающий особенности контакта зубьев в конической передаче при расчете на контактную выносливость [1, табл. 3.8].

Принимаем ближайшее значение из стандартного ряда межосевых расстояний [1, с. 22].

Предварительное число зубьев колеса

,

где [1, табл. 3.8]. Предварительное число зубьев шестерни округляем до ближайшего целого числа, т.е. . Число зубьев колеса после округления до ближайшего целого числа .

Фактическое передаточное число .

Отклонение фактического передаточного числа от заданного

.

Внешний торцевой модуль .

Внешнее конусное расстояние

.

Ширина зубчатого венца шестерни и колеса после округления до ближайшего числа из ряда нормальных линейных размеров .

Уточняем величину коэффициента ширины зубчатого венца:

.

Внешний делительный диаметр шестерни

.

Средний делительный диаметр шестерни

.