Проверочный расчёт зубьев на выносливость по напряжениям изгиба

K_F0 = K_Fβ0×K_FV0 =1,1×1,62 =1,76;

K_FV0= 1,1 для V_ок= (π×d₁×n₁)/(60×1000) = (3,14×36,8×970)/(60×1000) = 1,87 м/с.

Для Ψ_bd1 = b/d₁ = 24/36,8 = 0,65 по таблице 4 Приложения находим K_Fβ0 = 1,62 и с учетом консольного расположения зубчатых колёс получаем напряжения изгиба

Полученное расчётное напряжение изгиба значительно меньше допускаемого, поэтому принимаем величину рабочей ширины венца b_W=14мм. Тогда фактическое расчётное напряжение будет:

Как видно, такое уменьшение ширины венца не приводит к превышению изгибных напряжений над допускаемыми, но позволяет экономить материал и облегчить конструкцию колеса.

2.2. Расчёт на компьютере

Для расчёта открытой зубчатой передачи на кафедре механики СамГАПС разработана вычислительная программа, соответствующая описанному алгоритму.

При этом сначала студент, выполняя пункты 3.1.1 – 3.1.3 рассчитывает исходные данные, которые затем вводит в компьютер. Рассчитанное значение нормального модуля выводится на дисплей. Студент должен выбрать и ввести ближайшее стандартное значение модуля. После этого компьютер завершает расчёт и результаты выводятся на печать в следующей форме:

Библиографический список

1. Решетов Д.Н. Детали машин. М.: Машиностроение, 1989. 655 с.

2. Чернавский С.А., Ицкович Г.М., Боков К.Н. и др. Курсовое проектирование деталей машин. М.: Машиностроение, 1979. 351 с.

3. Чернилевский Д.В. Курсовое проектирование деталей машин и механизмов. М.: Высшая школа, 1980. 238 с.

4. Иванов М.Н. Детали машин. М.: Высшая школа, 2002. 399с.

5. Первицкий Ю.Д. Расчет и конструирование точных механизмов. Л.: Машиностроение, 1980. 456 с.

6. Зубчатые передачи: Справочник/ Под ред. Гинзбурга Е.Г. Л.: Машиностроение, 1977. 416с.

7. Прикладная механика: Уч. Пособие/ Под ред. Осецкого В.М. М.: Машиностроение, 1977. 488 с.

8. Петерс И. Шестизначные таблицы тригонометрических функций. М.: Недра, 1974. 300 с.

9. Янковский В.В., Фёдоров В.В. Расчёт открытых цилиндрических зубчатых передач: Методические указания для студентов. Куйбышев, КИИТ, 1981. 27 с.

10. Толстоногов А.А. Детали машин. Конспект лекций. Самара: СамГАПС, 2003. 100с.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Таблица 1
Некоторые наиболее часто применяемые материалы для изготовления зубчатых колес, их механические характеристики и допускаемые напряжения при расчете зубчатых колес
ГОСТ	Материал	Термическая обработка	Механические характеристики				Допускаемые напряжения
			Твердость
1050-60	Сталь 45	Нормализация	НВ 170-217	600-750	2,1∙10^7		140			190
		Улучшение	НВ 220-250	750-900			180			250
		Закалка по профилю	HRC 48-55	-			260			360
	Сталь 50Г	Закалка	HRC 28-33	950-1000			240			330
4543-71	Сталь 40Х	Улучшение Закалка по сечению	НВ230-220 HRC45-50	800-1000 1500-1660			220 380			300 530
	Сталь 20Х	Цементация и закалка	HRC 56-62	800			300			420
	Сталь 12ХН3	Цементация и закалка	HRC56-62	500-600			330			460
	Сталь 18 ХГТ	Цементация и закалка	HRC56-62	1100-1300			380			530
	Чугун СЧ 15-32	_	НВ 260-229	150			50			60
	Чугун СЧ 21-40	_	НВ 170-241	210	1,5∙10^7		60			70
	Чугун СЧ 32-52	_	НВ 187-255	320			80			115
4783-68	Дюралюминий Д16М,Д16Т	Обжиг Закалка	_ _	216 390	7,2∙10^7		36 90			47 110
5-72	Текстолит ПТК, ПТ	_	НВ 34	90	5∙10^3		20			26
10589-73	Полиамидная смола П-68	_	_	55	2,3∙10^3		15			20
Примечание: Допускаемое напряжение при длительной работе с постоянной нагрузкой двумя сторонами зубьев. При работе при том же режиме одной стороной зубьев допускаемое напряжение
Таблица 2
Значение коэффициента Kизн., учитывающего уменьшение толщины зуба от износа
Наличие износа по отношению к первоначальной толщине, в %						10		20	30
Kизн.						1,25		1,5	2,00

Таблица 3
Ориентировочные рекомендации по выбору степени точности зубчатой передачи
Степень точности передачи	Окружная скорость, м/с, не более		Примечание
	прямозубая	косозубая
6 (высокоточные)	15	25	Высокоскоростные передачи, механизмы точной кинематической связи, делительные, отсчётные и т.п.
7 (точные)	10	17	Передачи при повышенных скоростях и измеренных нагрузках или при повышенных нагрузках и умеренных скоростях
8 (средней точности)	6	10	Передачи общего машиностроения, не требующие особой точности
9 (пониженной точности)	2	3,5	Тихоходные передачи с пониженными требованиями к точности

Таблица 4
Значение коэффициента динамичности КFV
Степень точности	Твёрдость рабочей поверхности зубьев, НВ	Значение КFV при окружной скорости V, м/с
		До 3	3-8	8-12,5
6	350 >350	1/1 1/1	1,2/1 1,15/1	1,3/1,1 1,25/1
7	350 >350	1,15/1 1,15/1	1,35/1 1,25/1	1,45/1,2 1,35/1,1
8	350 >350	1,25/1,1 1,2/1,1	1,45/1,3 1,35/1,2	-/1,4 -/1,3
Примечание: В числителе указаны значения KFV для прямозубых пере дач, в знаменателе – для косозубых.

Таблица 5
Значение коэффициента прочности зуба YF (ГОСТ 21354-75)
Z, (ZV)	Коэффициент смещения исходного контура
	-0,5	-0,2	0	+0,2	+0,5	+0,8
	Коэффициент YF
10	-	-	-	-	-	2,96
12	-	-	-	-	3,55	3,08
14	-	-	-	4,05	3,56	3,14
16	-	-	4,47	3,99	3,57	3,17
17	-	-	4,30	3,97	3,58	3,21
20	-	-	4,12	3,90	3,59	3,25
25	-	4,39	3,96	3,81	3,60	3,33
30	4,67	4,14	3,85	3,75	3,61	3,37
40	4,21	3,90	3,75	3,68	3,62	3,44
50	4,02	3,83	3,73	3,66	3,62	3,48
60	3,93	3,82	3,75	3,68	3,63	3,52
80	3,84	3,81	3,74	-	-	-
100	3,87	3,80	3,75	-	-	-
150	3,86	3,80	3,75	-	-	-
200	3,85	3,80	3,77	-	-	-

Таблица 6
Значение модулей зубчатых передач в наиболее употребительном диапазоне (из СТ СЭВ 310-76)
Ряды	Модули, мм
№1	1	1,5	2	2,5	3	4	5	6	8	10	12	16	20
№2	1,25	1,375	1,75	2,25	2,75	3,5	4,5	5,5	7	9	11	14	18
Примечание: В стандарте регламентированы модули от 0,5 до 100 мм.

Таблица 7
Значение коэффициента концентрации нагрузки КFβ
	Твердость рабочих поверхностей зубьев
	 Н350				> HB 350
	1	2	3	4	1	2	3	4
0,2	1,0	1,04	1,18	1,10	1,03	1,05	1,32	1,20
0,4	1,03	1,07	1,37	1,21	1,07	1,10	1,70	1,45
0,6	1,05	1,12	1,60	1,40	1,09	1,18	-	1,72
0,8	1,08	1,17	-	1,59	1,13	1,28	-	-
1,0	1,10	1,23	-	-	1,20	1,40	-	-
1,2	1,13	1,30	-	-	1,30	1,53	-	-
1,4	1,19	1,38	-	-	1,40	-	-	-
1,6	1,25	1,45	-	-	-	-	-	-
1,8	1,32	1,53	-	-	-	-	-	-
Примечание: Данные в столбце 1 относятся к симметричному расположению зубчатых колёс относительно опор; 2- к не симметричному; 3- при установке валов на шариковых подшипниках; 4 – та же, но при установке валов на роликовых подшипниках.

16