3.1.3 Определение допускаемых напряжений при расчете зубьев на изгиб

Допускаемые напряжения изгиба определяются по формуле:

[σ]_F=σ_Flimb·К_FL· /S_F,

где σ_Flimb- предел выносливости при изгибе при базовом числе циклов нагружения, МПа;

σ_Flimb1=1,35(НВ)+100= 1,35·300+100 = 505 МПа;

σ_Flimb2=1,35(НВ)+100= 1,35·270+100 = 464,5 МПа;

К_FL- коэффициент долговечности; S_F- коэффициент безопасности; S_F=1,65, [3, табл.3]; коэффициент долговечности определяется по формуле:

,

где m – показатель степени, зависящий от твердости; m=6 при твердости <350НВ; N_FE – эквивалентное число циклов нагружения за весь срок службы передачи: N_FE1= =2541·10⁶ циклов.

N_FE2=60·n₂·t_Σ·с=635,2·10⁶ циклов.

Значения К_FL, принимаемые к расчету, могут быть в пределах 1< К_FL>2,08 при твердости (<350НВ). Принимаем К_FL1=1; К_FL2=1.

[σ]_F1=505·1·/1,65=306 МПа;

[σ]_F2=464,5·1·/1,65= 281,5 МПа;

3.1.4 Определение предельно допускаемых напряжений

При кратковременных перегрузках предельно допускаемые напряжения определяются по эмпирическим зависимостям:

[σ]_Нпр=2,86·σ_т ;

где σ_т – предел текучести, МПа, σ_т=750 МПа, [σ]_Нпр= 2145 МПа;

[σ]_Fпр=0,8·σ_т ; [σ] _Fпр= 600 МПа.

3.1.5. Определение межосевого расстояния

Межосевое расстояние определяется по формуле:

,

где u – передаточное число редуктора , u=i_з.п. =4,0

А – численный коэффициент, А=310 для прямозубых передач;

[σ]_Н – допускаемое контактное напряжение, МПа, [σ]_Н=554,5 МПа;

Т₂ – вращающий момент на валу колеса, Н·мм, Т₂=448,4·10³ Н·мм,

ψ_ba – коэффициент ширины зубчатого венца колеса,

ψ_ba=0,25 для прямозубых колес;

К_Н – коэффициент нагрузки;К_Н= К_Нα· К_Нβ ·К_НV,

где К_Нα- коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки между зубьями; для прямозубых передач К_Нα=1,0;

К_Нβ - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине зубчатого венца, К_Нβ =1,1, [3, табл.4];

К_НV – коэффициент динамичности нагрузки, К_НV=1…1,1; принимаем К_НV=1,05

К_Н= 1,0·1,1·1,0=1,15 .

Принимаем а_w по ГОСТ 2185-66: а_w=180мм

3.1.6 Выбор модуля зацепления

При твердости зубьев шестерни и колеса <350НВ:

m=(0,01…0,02)a_w, = (0,01…0,02)·180=1,8 …3,6 мм.

Принимаем стандартное ближайшее значение модуля зацепления по ГОСТ 9563-80 m=2 мм.

3.1.7 Определение суммарного числа зубьев

z_Σ=z₁+ z₂=2a_w/m_n = 2·180· /2 =180 .

3.1.8. Определение числа зубьев шестерни и колеса

Шестерня: z₁=z_Σ/(u+1)=180/5= 36

Колесо : z₂= z_Σ- z₁= 180-36=144.

3.1.9 Проверка межосевого расстояния

a_w1 =0,5(z₁+ z₂) m_n1 =0,5·180·2=180мм.

3.1.10 Геометрические размеры колес

Делительные диаметры:

d₁=z₁· m_n = 36·2=72 мм,

d₂=z₂· m_n = 144·2=288 мм.

Диаметры вершин зубьев:

d_а1= d₁+2 m_n = 72+2^.2=76 мм,

d_а2= d₂+2 m_n = 288·2^.2=292мм.

Диаметры впадин зубьев:

d_f1= d₁-2,5 m_n = 72-2,5^., 2=67 мм,

d_f2= d₂+2,5 m_n = 288-2,5^.2=283 мм.

3.1.11 Ширина зубчатого венца

Ширина зубчатого венца определяется по формуле:

b₂=ψ_ba· a_w, мм,

где ψ_ba – коэффициент ширины зубчатого венца, ψ_ba=0,25; a_w- межосевое расстояние, мм.

b₂= 0,25·180=45 мм.

Ширина зубчатого венца шестерни определяется по формуле:

b₁= b₂+(5…10)мм,

b₁= 45+5=50 мм

3.1.12 Проверка правильности принятых значений размеров заготовок

Диаметр заготовки для шестерни определяется по формуле:

d_заг1= d_а1+(5…10)мм,

d_заг1= 76+6=82 мм, d_заг2= 292+6=298 мм.

Ширина заготовки для зубчатого венца колеса определяется по формуле:

b_заг2= b₂+(5…10)мм,

b_заг1= 45+5=50 мм, b_заг2= 50+5=55 мм.

Толщина заготовки для обода колеса определяется по формуле:

S_заг2=5m_n+(7…10) мм,

_заг21= 5·2+5=15мм

Размеры заготовок для зубчатых колес соответствуют ранее принятым.

3.1.13 Определение окружной скорости в зацеплении

Окружная скорость в зацеплении определяется по формуле:

v=π·d₁·n₁/(60·1000) , м/с,

где d₁ – делительный диаметр шестерни, мм, d₁=72 мм, n₁ – частота вращения шестерни, мин^-1; n₁=1465 мин^-1

V=3,14·72·1465/60·1000=5,5м/с

3.1.14 Назначение степени точности передачи в зависимости от окружной скорости

По ГОСТ 1643-81 при скорости V=5,5м/с принимаем 8-ю степень точности.

3.1.15 Уточнение коэффициента нагрузки

Уточнение коэффициента нагрузки осуществляется по формуле:

К_Н= К_Нα· К_Нβ ·К_НV,

К_Нα=1,0; К_Нβ=1,02, [3, табл.7]; К_НV=1,45 [3, табл.8]

К_Н= 1,0·1,02·1,45=1,47.

3.1.16 Проверка величины расчетного контактного напряжения

Расчетное контактное напряжение определяется по формуле:

,

МПа

Полученное значение расчетного напряжения должно находиться в пределах (0,8…1,05) [σ]_Н=443,2….582,2 МПа, условие выполняется.