5 Прочностной расчёт агрегата

5.1 Проектировочный расчёт

В данной курсовой работе рассчитывается главная передача автомобиля ЗАЗ-968М. Для расчёта необходимы следующие технические характеристики:

Нм — максимальный крутящий момент при 2943,69 об/мин;

об/мин — частота вращения шестерни;

— передаточное число;

ч — время работы передачи.

Выбор твердости, термической обработки и материала колес. В зависимости от вида изделия, условий его эксплуатации и требований к габаритным размерам выбирают необходимую твердость колес и материалы для их изготовления. Для силовых передач чаще всего применяют стали. Передачи со стальными зубчатыми колесами имеют минимальную массу и габариты, тем меньшие, чем выше твердость рабочих поверхностей зубьев, которая в свою очередь зависит от марки стали и варианта термической обработки.

Выбираем материал для изготовления колеса сталь 35ХМ и шестерни сталь 20Х, вариант термической обработки IV: шестерня – улучшение, цементация, закалка, твердость поверхности 56…63 HRC_э, колесо – улучшение и закалка ТВЧ, твердость поверхности 48…53 HRC_э.

Допускаемые контактные напряжения для шестерни и для колеса определяют по общей зависимости (но с подстановкой соответствующих параметров для шестерни и колеса), учитывая влияние на контактную прочность долговечности (ресурса), шероховатости сопрягаемых поверхностей зубьев и окружной скорости [4]:

, (5.1)

где — предел контактной выносливости, который вычисляется по эмпирическим формулам в зависимости от материала и способа термической обработки зубчатого колеса и средней твердости на поверхности зуба.

— коэффициент долговечности учитывает влияние ресурса(;

— коэффициент, учитывающий влияние шероховатости сопряженных поверхностей зубьев();

— коэффициент, учитывающий влияние окружной скорости ();

— коэффициент запаса прочности().

Предварительная величина допускаемого контактного напряжения:

МПа;

МПа.

Расчетное допускаемое напряжение:

, (5.2)

МПа.

При этом выполняется условие:

; (5.3)

МПа.

Допускаемые напряжения изгиба зубьев шестерни и колеса :

, (5.4)

где — коэффициент запаса прочности();

— коэффициент долговечности();

— коэффициент, учитывающий влияние шероховатости переходной поверхности между зубьями();

— коэффициент учитывает двусторонние приложение нагрузки ();

— предел выносливости. Для шестерни МПа, колеса МПа.

Подставив значения, подсчитаем:

МПа;

МПа;

Учет режима нагружения при определении допускаемых напряжений.

Расчет на контактную выносливость:

, (5.5)

где (режим нагружения особо легкий);

,

ч.

.

Расчет на выносливость при изгибе:

, (5.6)

где (режим нагружения особо легкий);

,

.

.

Расчет конической передачи.

Предварительное значение диаметра внешней делительной окружности шестерни, мм:

, (5.7)

где коэффициенты соответственно равны , .

мм.

Окружную скорость , м/с, на среднем делительном диаметре вычисляют по формуле:

. (5.8)

м/с.

Уточняем предварительно найденное значение диаметра внешней делительной окружности шестерни, мм:

, (5.9)

где — коэффициент внутренней динамической нагрузки();

— коэффициент неравномерности распределения нагрузки ();

мм.

Угол делительного конуса шестерни:

. (5.10)

.

Внешнее конусное расстояние:

. (5.11)

мм

Ширина зубчатого венца:

. (5.12)

мм.

Внешний торцовый модуль передачи

, (5.13)

где — коэффициент внутренней динамической нагрузки();

— коэффициент неравномерности распределения напряжения ();

.

Подставляя данные, получим:

.

Числа зубьев:

шестерни ; (5.14)

;

колеса ; (5.15)

.

Фактическое передаточное число

, (5.16)

.

.

Полученное значение отличается от заданного на 1%, что входит в пределы до 3%.

Углы делительных конусов шестерни и колеса:

, (5.17)

, (5.18)

,

.

Делительные диаметры колес:

, (5.19)

, (5.20)

мм,

мм.

Внешние диаметры колес:

, (5.21)

, (5.22)

мм.

мм.

Для конических шестерни и колеса вычисляют размеры заготовки (мм):

мм; (5.23)

. (5.24)

мм;

мм.

Полученные расчетом и сравнивают с предельными размерами и . Условия пригодности заготовок:

; .

Так как, , то принимаем для шестерни марку стали 20X.

Так как, то принимаем для колеса марку стали 35ХМ.