82

3 Расчет конической прямозубой передачи

(Выборка из - Курсовое проектирование деталей машин : [Учеб. пособие для машиностроит. спец. техни-

кумов] / С. А. Чернавский [и др.]. - 2-е изд. , перераб. и доп. - М. : Машиностроение, 1988. - 414 с)

3.1 Выбор материала

Чем больше крутящий момент, тем более прочный материал следует выбирать. А также, если необходимо уменьшить межосевые расстояния, то сле-

дует выбирать материал с большей σ. Характеристики материалов брать из

в

таблицы 3.1.

Таблица 3.1 - Механические свойства сталей, применяемые при изготовлении зубчатых колес.

	Марка	Диаметр	Предел	Предел	Твердость
			прочности	текучести	HB (сред-	Термообработка
	стали	заготовки
			sв, МПа	sт, МПа	няя)
			поковка и штамповка
	45	100-500	570	290	190	Нормализация
	45	до 90	780	440	230
		90-120	730	390	210
		св. 120	690	340	200
	35ХГС	до 140	1020	840	260
		св. 140	930	740	250	Улучшение
	40Х	до 120	930	690	270
		120-160	880	590	260
		св. 160	830	540	245
	40ХН	до 150	930	690	280
		150-180	880	590	265
		св. 180	835	540	250
				отливка
	40Л	-	520	290	160	Нормализация
	45Л		540	310	180
	35ГЛ	-	590	340	190	Улучшение
	35ХГСЛ		790	590	220

= 2 × HB + 70

83

Ищем допускаемые контактные напряжения(для колеса и шестерни по

отдельности):
[sí	]=	s í lim b × K HL	, МПа	(3.1)
		[Sí ]

где s í lim b

KHL

[Sн ]

- предел контактной выносливости при базовом числе циклов, МПа;

-коэффициент долговечности;

-коэффициент безопасности (для нормализованных и улучшенных

сталей, а также при объемной закалке [Sн ]=1,1…1,2; при поверхностном упрочнении [Sн ]=1,2…1,3)

	K HL = 6	N HO	(3.2)
		N HE

где NHO – базовое число циклов, которое определяется в зависимости от твердости стали (при HB<200 принимают NHO=107; при HB200…500, NHO возрастает по линейному закону от 107 до 6×107);

NHE – расчетное число циклов и напряжений.

Если: колеса из нормализованной или улучшенной сталиK >2,6 то

HL

принимают KHL=2,6; для закаленных сталей KHL>1,8 то принимают KHL=1,8. Если KHL<1, то принимают KHL=1

N HE	= 60 ×	w ×30	× Lh	= 60 ×	w ×30	× Lr × Ä ×C ×tc	(3.3)
		p			p

где w - угловая скорость того из колес, по материалу которого определяют допускаемые напряжения, рад/с;

Lh – ресурс работы передачи, ч.; Lr – срок службы передачи, лет; Д – число рабочих дней в году; С – число смен;

tc – продолжительность смены, ч.

Общее расчетное допускаемое контактное напряжение:

[s Í ]= 0,45×([s Í 1 ]+[s Í 2 ]), МПа

(3.4)

84

3.2 Проектировочный расчет

Внешний делительный диаметр колеса

d e	= K d	× 3		T2 ×10 3 × K í b × u		, мм	(3.5)
			[s í	]2 × (1 - 0,5 ×y b Re ) 2
					×y b Re

где Кd – коэффициент (для колес с круговым зубом 86, для прямозубых 99); T2 – крутящий момент на колесе, Н·м;

u – передаточное число;

КНb - коэффициент неравномерности нагрузки по ширине колеса (таблица 3.2);

ybRe - коэффициент ширины зубчатого венца(по ГОСТ 12289-76 рекомендованное значение ybRe =0,285).

Таблица 3.2 – Ориентировочные		значения коэффициентаKHb, для зубчатых
передач, работающих при переменной нагрузке.
Расположение зубчатых колес		Твердость HB поверхностей зубьев
относительно опор		£350		>350
Симметричное (рисунок 1а)		1,00…1,15		1,05…1,25
Несимметричное (рисунок 1б)		1,10…1,25		1,15…1,35
Консольное (рисунок 1в)		1,20…1,35		1,25…1,45

Рисунок 3.1 – Схемы расположения

Таблица 3.3 - Полученное значение de округляют до стандартного, из ряда:

	Внешний делительный диаметр колеса de, мм
1 ряд	50	63	80	100	125	160	200	250	315	355	400450	500	560	630	710	800	900	10001120	125014001600
2 ряд		56	71	90	112	140	180	225

Число зубьев шестерни и колеса, внешний окружной модуль

Число зубьев шестерни рекомендуется братьz1=18…32. Число зубьев колеса:

z2 = z1 ×u

(3.6)

85

Число округляют до целого числа. После чего уточняют передаточное

число:
u =		z2			(3.7)
		z1
Ошибка не должна быть более 3%.
Внешний окружной модуль:
m =	de 2			, мм	(3.8)
e		z2

Основные размеры колес

Округлять до стандартного не обязательно. После чего (если модуль привели к стандартному) уточняется внешний делительный диаметр:

de2 = me × z2 , мм			(3.9)
Отклонение от стандартного должно быть не более 2%
Определяем углы делительных конусов:
d1 = arcctg(u)			(3.10)
d2 = 90 -d1			(3.11)
Внешнее конусное расстояние Re и длина зуба b:
Re = 0,5 × me ×		, мм	(3.12)
	z12 + z22
b =y b Re × Re , мм			(3.13)
Внешний делительный диаметр шестерни de1:
de1 = me × z1 , мм			(3.14)
Средний делительный диаметр шестерни:
d1 = 2 ×(Re - 0,5 ×b) ×sin d1 , мм			(3.15)
Внешние диаметры шестерни и колеса (по вершинам зубьев):
dae1 = de1 + 2 ×me ×cosd1 , мм			(3.16)
dae2 = de 2 + 2 ×me ×cosd2 , мм			(3.17)