4. Розрахунок зубчатих коліс на міцність
4.1. Визначення числа зубців коліс
Для пари коліс z1 і z2, передавальне відношення яких відоме і рівне
u12 = z2/z1 при розрахунку на згинну міцність необхідно призначити число зубів малого колеса zl тоді, число зубів другого колеса знайдеться із співвідношення
z2=z1/u12. (38)
Визначаючи величину z2, треба пам'ятати, що в силових передачах для зменшення зносу рекомендується застосовувати числа зубів z1 і z2, які не мають загальних множників. Так, якщо u12 =3, то призначаючи z1 = 20, треба прийняти z2=61 або 59, але не кратне числові 60.
В точних відлікових передачах або в передачах, що вимагають підвищеної плавності ходу (зменшення циклічних похибки), для кращого прироблення коліс рекомендується застосовувати колеса з кратними числами зубів. З технологічних міркувань бажано уникати призначення чисел зубів більше 100.
При призначенні числа зубців на меншому колесі необхідно керуватися наступними міркуваннями. Невиправдано завищене число зубів z1 веде до зростання габаритів передачі і збільшення маси коліс. Зниження числа зубів веде до зменшення коефіцієнта перекриття, до зменшення к.к д., плавності і точності роботи. Для прямозубих коліс із стандартним початковим контуром, які нарізають інструментом рейкового типу, при зменшенні числа зубів (z1<І7) відбувається підріз ніжки зуба.
Рекомендоване мінімальне число зубців на малому колесі для евольвентного зачіплення лежить в межах 17<z1<28, причому, в точних відлікових передачах необхідно наближатися до. верхньої межі. Для коригованих коліс можна приймати 8<zмин<17.
Для черв'ячного колеса число зубів z2 = u12/z1, де число заходів черв'яка z1 рекомендується приймати рівним z1=1 при u12>30 і z1 = 2 або 4 при 10< u12 <30. Мінімальне число зубців черв'ячного колеса приймають 26...28. Якщо необхідно забезпечити велику компактність передачі з евольвентним зачіпленням, застосовують передачу з коригованим зачіпленням.
При
розрахунку циліндричних зубчатих коліс
на контактну міцності число зубців
шестерні z1
визначають розрахунком як функцію
знайденої міжвысьової відстані а
,
модуля mn=
m
і
кута нахилу лінії зубців
згідно
ГОСТ 9567-68; 13755-68, а саме:
.
(39)
4.2. Визначення модуля зачіплення
Вибір модуля зачіплення найважливіша задача проектування механізмів. Модуль зубців визначає здатність механізму функціонувати і передавати моменти у передачі. Модуль визначає всі геометричні розміри коліс і передачі в цілому. Модуль коліс визначається на основі розрахунку на міцність, при малих навантаженнях - вибирають на основі конструктивних міркувань.
Зубчаті колеса, призначені для передач значної потужності, високошвидкісні колеса повинні хорошо змащуватися для запобігання від зносу і стирання робочим поверхонь зубців. Такі передачі звичайно поміщають в закриті корпуси, які являються також резервуаром для мастила.
Основною причиною виходу з ладу більшості зубчатих коліс як закритих, так і добре змащених являється силове крошіння поверхневих зубців. Для запобігання крошіння зубців розраховують на поверхневу витривалість (контактну міцність).
В приладобудуванні поширеним типом передач є відкрита або закрита передача яка не має безперервного поповнювання мастилом. Основним видом руйнування зубців таких коліс є знос зубців або поломка їх, викликана втомленістю матеріалу, що піддається багаторазовим повторним навантаженням.
Для запобігання поломок зубці розраховують на вигин. При проектувальному розрахунку зубчатих коліс на вигин спочатку призначають матеріал коліс і число зубців і лише після цього визначають величину модуля. Цей розрахунок є основним проектувальним розрахунком.
При розрахунку на поверхневу витривалість визначають міжвісьову відстань, а потім за знаходять модуль і призначають число зубців. Такі розрахунки вважаються додатковим перевірочним розрахунком.