2.3.2 Расчет косозубой цилиндрической передачи 3-4

Исходные данные выбираем из результатов кинематического расчета табл. :

Р₃ = 3,04 кВт;

Р₄ = 2,95 кВт;

n₃ = 198,7 мин^-1;

n₄ = 55,96 мин^-1;

U_3-4=3,55.

Проектировочный расчет

1 Назначение материалов и расчет допускаемых напряжений.

При выборе материалов и режимов термообработки пары 3-4 необходимо принимать в расчет следующее:

• для обеспечения минимальных габаритов редуктора и оптимальных условий смазки ;

• для обеспечения размещения чертежа механизма в масштабе 1:1 на формате А1 желательно, чтобы и были менее 200 мм.

Принимается для шестерни Сталь 40Х (с термообработкой - улучшение) с твердостью 269…302 НВ (наиболее вероятная твердость Н₁=285НВ), ; при диаметре заготовки до 125мм (см. табл. , ).

Принимается для колеса Сталь 40Х (с термообработкой – улучшение) с твердостью 235…262 НВ (наиболее вероятная твердость Н₂=250 НВ), при диаметре заготовки до 280 мм (см. табл. , ).

Допускаемые контактные напряжения

.

Для шестерни:

(см. табл. );

(см. табл. );

принимается

(принято );

(ожидается V<5 м/с);

(закрытая обильно смазываемая передача);

(ожидается диаметр колес меньше 700 мм).

.

Для колеса:

(см.табл.);

(см. табл. );

принимается ;

;

;

.

Для зубьев косозубой передачи (при Н<350НВ) расчетное допускаемое контактное напряжение определяем по формуле

2 Назначение ориентировочного угла наклона зуба и коэффициентов

;

(см. табл. ).

(см. табл. при , колеса прирабатываются, положение колеса – в средине между опорами).

(колеса прирабатываются);

(ожидается 8-я степень точности и окружная скорость до 10 м/с).

3 Расчет межосевого расстояния.

Принимается из табл. , откуда

.

Поскольку (280,8791 >> 147,0732 мм), необходимо, согласно рекомендаций, либо изменить ширину колеса, либо назначить более дорогие материалы и термообработку колес. Учитывая, что значение почти в 2 раза превышает принимаем решение увеличить твердость пары 3-4.

Из рекомендаций табл. принимаем для шестерни Сталь 40Х (улучшение, поверхностная закалка ТВЧ) с твердостью 50…55 НRC_Э (наиболее приемлемая твердость Н₁=54 НRC_Э), .

Принимается для колеса Сталь 40Х (улучшение и поверхностная закалка ТВЧ) с твердостью 50…55 НRC_Э (наиболее приемлемая твердость Н₂=51 НRC_Э), .

Для шестерни:

;

;

;

Для колеса:

;

;

;

.

За расчетное допускаемое контактное напряжение (при Н>350 НВ) берется меньшее из допускаемых напряжений шестерни и колеса - .

4 Назначение ориентировочного угла наклона зуба и коэффициентов.

.

5 Расчет межосевого расстояния.

.

Принимается из табл. .

6 Назначение модуля.

Для унификации инструмента (см. пару 1-2) принимается .

7 Назначение чисел зубьев.

8 Расчет геометрических размеров зубчатых колес.

Принимаем ;

- торцевое перекрытие обеспечено.

;

;

;

;

Проверка: .

.

Поскольку соизмеримо с , расчет выполнен удовлетворительно.

9 Назначение степени точности

.

Назначается степень точности 9В (см. табл.).

Проверочный расчет

1 Проверка на контактную усталостную прочность.

.

.

,

где ;

;

;

(см.табл. при ; колеса не прирабатываются; в средине между опорами);

(см. табл.);

(см. табл.);

.

1022 МПа < 1025 МПа – контактная усталостная прочность обеспечена.

2 Проверка на усталостную изгибную прочность

.

Выясняется, по какому из зубчатых колес пары вести расчет, для чего для шестерни и колеса рассчитывается .

Допускаемое изгибное напряжение

,

где ;

(нагрузка односторонняя).

(при вероятности неразрушения более 0,99).

Для шестерни:

, принимается ;

- для всех сталей;

.

Для колеса:

, принимается ;

;

.

(по табл., при =);

;

.

Более «слабым» элементом является шестерня, по которой и ведется дальнейший расчет.

где ;

(см. табл. при ; положение колеса – в средине между опорами; колеса неприрабатываются);

;

(табл. при ).

.

197 МПа < 273 МПа – изгибная усталостная прочность обеспечена.

3 Проверка на контактную прочность при действии максимальных перегрузок.

,

,

где (см. расчет пары 1-2).

,

(см. выбор материалов, табл. ).

.

1725 МПа < 2100 МПа – контактная прочность при действии максимальных перегрузок обеспечена.

4 Проверка на изгибную прочность при действии максимальных перегрузок.

,

где ;

.

Принимаем .

.

561 МПа < 1275 МПа – изгибная прочность при действии максимальных нагрузок обеспечена.

Пример 2. Выполнить расчеты зубчатых передач по приведенной схеме и исходным данным (см. рис.).