3 РАСЧЕТ ЗАКРЫТОЙ ЗУБЧАТОЙ ПЕРЕДАЧИ
Исходные данные:
n1=424 мин-1 ; ω1=44,4 рад/с Т1=117,1 ; Р1=5,2 КВт;
n2=106 мин-1 ; ω2=11,1 рад/с Т2=441,4 ; Р2=4,9 КВт;
U=4 tр=12500 ч
1. Выбор механических характеристик материалов передачи и определение допускаемых напряжений:
1.1 Выбор материала, термообработки и твёрдости.
Шестерня: сталь 45 (ГОСТ 1050 – 88);
Обработка улучшением, твёрдость заготовки 248НВ1.
Зубчатое колесо: сталь 45 (ГОСТ 1050 – 88);
Обработка нормализация, твёрдость заготовки 193НВ2.
1.2 Число циклов нагружения зубьев:
для зубьев шестерни: N1=60·n1·tp=60·424·12500=318·106
для зубьев колеса: N1=60·n2·tp=60·106·12500=795·105
1.3 Определение допустимых контактных напряжений:
Допустимые напряжения при расчёте на усталостную контактную прочность:
для шестерни
для колеса ,
где - предел выносливости зубьев при контактном нагружении:
для шестерни
для колеса
SH-коэффициент безопасности, SH=1,1;
KHL-коэффициент долговечности;
МПа;
МПа.
В качестве допускаемого контактного напряжения принимаем
1.4 Определение допустимых изгибных напряжений:
для шестерни ;
для колеса ;
где -предел выносливости зубьев при изгибном нагружении
для шестерни
для колеса
SF-коэффициент безопасности (SF=1,1);
KFС-коэффициент реверсивности(KFC=1 для нереверсивной передачи).
МПа;
МПа.
2. Определение межосевого расстояния:
,
где Kα-коэффициент, для прямозубых передач Kα=495;
-коэффициент ширины зубчатого венца. При симметричном расположении =0,4.
KHβ- коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по длине зуба. Для прирабатывающихся зубчатых колёс KHβ=1.
мм.
Округлим до стандартного значения:мм
3. Определение модуля зубьев:
m= (0,01…0,02) · аω=0,015·200=3, возьмем стандартное значение m=2,5
4. Суммарное число зубьев шестерни и колеса:
z∑ = ;
где β – угол наклона зубьев, у прямозубых колес β =0º
z∑ = .
5. Число зубьев шестерни:
z1 =.
6. Число зубьев колеса:
z2 = z∑ - z1=160-32=128.
7. Фактическое передаточное число:
Uф =
8. Диаметр делительной окружности:
шестерни d1 =
колеса d2 =
9. Диаметр окружности вершин зубьев:
шестерни da1 = d1 + 2·m=80+2·2,5=85мм
колеса da2 = d2 + 2·m=320+2·2,5=325мм
10. Диаметр окружности впадин зубьев:
шестерни df1 = d1 – 2,5 · m=80-2,5·2,5=73,75мм
колеса df2 = d2 – 2,5 · m=320-2,5·2,5=313,75мм
11. Ширина зубчатых венцов:
колеса b2 = ψba · aω=0,4·200=80мм
шестерни b1 = b2 + 3=80+3=83мм
12. Окружная скорость зубчатых колес:
υ = ω1 ·
степень точности = 9.
13. Силы в зацеплении:
Окружные Ft1 = Ft2 =
Радиальные Fr1 = Fr2 = Схема действия сил представлена на рисунке 2.
Рисунок 2
14. Контактное напряжение:
σн = К’a
К’a - коэффициент, К’a = 436; Нα – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки между зубьями,КНα = 1,0; КНβ– коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по длине зуба, КНβ = 1; КНО – коэффициент динамической нагрузки, КНО = 1,1.
σН = 436 ·
Проверка: % - недогруз
15. Напряжение изгиба:
для зубьев шестерни σF1 =
для зубьев колеса σF2 = ,
Yβ- коэффициент, учитывающий наклон зубьев, Yβ=1; YF – коэффициент формы зуба, YF1=3,8, YF2=3,61; КFα– коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки между зубьями, КFα=1; КFβ– коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по длине зуба, КFβ=1; КFυ– коэффициент динамической нагрузки, КFυ=1,03.
3.3 Определение конструктивных размеров зубчатых колес и выполнение рабочего чертежа зубчатого колеса
3.3.1 Длина ступицы:
;
для шестерни
для колеса
для шестерни
41,6 мм, принимаем по шестерне lст1=75 мм
для колеса
68,6 мм, принимаем по шестерне lст2=72 мм
3.3.2 Наружный диаметр ступицы:
для шестерни
1,6·32=51,2 мм
для колеса
1,6·53=84,8 мм
принимаем dст1=53 мм, dст2=85 мм по стандартному ряду Ra40.
3.3.3 Обод.
Толщина обода:
S=(2,5…4,0)·mn
S=4,0·2,0=8 мм
принимаем S=8 мм.
Внутренний диаметр зубчатого венца:
dвн=df -2S;
для шестерни
dвн1=72 - 2·8=56 мм
для колеса
dвн2=238 - 2·8=222 мм
3.3.4 Диск шестерни и колеса.
Толщина для диска колеса
С=0,2·b=0,2·72=14,4 мм
Толщина для диска колеса
С=0,2·b=0,2·77=15,4 мм
Диаметр центровой окружности
dц=(dвн+dст)/2
где dст – диаметр ступицы.
для шестерни
dц1=(56+53)/2=54/5 мм
для колеса
dц2=(222+85)/2=153,5 мм