Расчет зубчатой передачи редуктора

1. Выбор материалов зубчатых колес и их термообработки

Материал:

Шестерня – Сталь 45Х ГОСТ 4543-73, 40-52 HRC

Колесо – Сталь 45 ГОСТ 1050-88, 240-280 HB

Термическая обработка:

Шестерня – поверхностная закалка;

Колесо – улучшение.

2. Определение допускаемых контактных и изгибных напряжений

                                                    (1)

Коэффициент циклической долговечности:

, где N_HO – база испытаний (N_HO =7∙10⁶по ТО ), соответствующая длительному пределу выносливости, N_HE – относительное эквивалентное число циклов напряжений.

, где L_H– ресурс работы.

- для шестерни;

- для колеса.

Так как полученные значения N_HE1,2> N_HO, то принято .

Предел контактной выносливости при базовом числе циклов:

;

.

Выбор коэффициента безопасности:

Так как ТО колеса – улучшение, следовательно однородная структура материала, → S_H =1,1. У шестерни ТО – поверхностная закалка, следовательно - не однородная структура материала → S_H =1,2.

Допускаемые контактные напряжения:

,

.

При расчете на контактную выносливость косозубых и шевронных передач с разностью средней твердости рабочих поверхностей зубьев шестерни и колеса  за допускаемое напряжение принимают:

, где -меньшее из и .

Принято контактное допускаемое напряжение для передачи равное 640 МПа.

Определение допускаемых напряжений изгиба

,                                                (2)

где  - предел изгибной выносливости при базовом числе циклов; - к-т долговечности;  - минимальный коэффициент запаса прочности.

; .

N_FO= 4 ∙10⁶ – базовое число циклов напряжений изгиба.

N_FE1=60∙n∙t= ;

N_FE2=N_FE1/U=

Так как полученные значения N_FE1,2> N_{FO 1,2}, то принято .

S_F  для заготовок из проката принято равным 1,8.

 

 

3. Определение межосевого расстояния по критерию контактной выносливости:

                                       (3)

Для стальных косозубых и шевронных колес .

Коэффициент ширины зубчатого колеса относительно межосевого расстояния:  , назначается по таблице в зависимости от твердости рабочих поверхностей и расположения колес относительно опор, в пределах (0,315…05)1,35=0,42…0,67.

=0,5, так как HB₂<350.

 - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по длине контактной линии, принимается в зависимости от твердости рабочих поверхностей зубьев и расположения опор. При симметричном расположении колес относительно опор и твердости НВ1>350, HB2<350:     =1,15. [табл.4.3, 3]                          

Межосевое расстояние по формуле (3):

.

Принято из ряда стандартных значений по ГОСТ 2185-66:

125

4. Выбор нормального модуля:

Принят - предварительно взятый угол наклона линии зуба на делительной окружности колеса равным 30^◦.

.

Принято по ГОСТ 9563-60 m_n=3 мм.

5. Определение числа зубьев шестерни и колеса:

72,16

;

6. Фактическое передаточное число и его погрешность:

.

< .

Выполнение условия  

 

Уточнение делительного угла

7. Определение геометрических параметров передачи:

66              .

Проверка:

0,5(d₁+d₂)=a_w     0,5(66+184))=.125

Диаметры окружностей вершин, мм:

,

где  - коэффициент высоты головки; для исходного контура по ГОСТ 13755-68 .

Х₁ и Х₂ –коэффициенты смещения исходного контура шестерни и колеса, для шевронных колес Х₁ = 0,3; Х₂ = - 0,3;

коэффициент суммы смещений: .

делительное межосевое расстояние: для данной передачи а=а _w = 160 мм,

68.6мм;

186.7мм.

Диаметры окружностей впадин, мм:

,

где - коэффициент радиального зазора, для исходного контура по ГОСТ 13755-68 =0,25:

64.1мм,

187.4мм;

Высота зуба:

Расчет ширины колеса:

мм,

Принято по ГОСТ 6636-69 63мм.

Для компенсации неточностей установки колес в осевом направлении ширину венца шестерни b₁ принимают на 3…5 мм больше ширины колеса.

b₁=b₂+(3÷5)=63+5=66 мм

Учитывая заданное смещение получим:

Таблица №2

d , мм	66	184
da, мм	68.6	186.7
df, мм	64.1	187.4
h ,мм	2.25

8.Окружная скорость передачи:

м/с.

Полученное значение окружной скорости соответствует средней точности передачи (8й).  

9. Силы, действующие в зацеплении:

Окружная сила:

Радиальная сила:

3095Н;

Осевая сила:

3668

10. Проверка передачи на контактную выносливость:

                                    (4)

K_H – коэффициент нагрузки. .

 - коэффициент учета неравномерности распределения нагрузки между зубьями. Значение для косозубых и шевронных передач = 1,12. рис.4.1 [3].

 - коэффициент учета неравномерности распределения нагрузки по ширине венца от , HB и схемы расположения колес относительно опор. В данном случае =1,05.

=0,5 (u+1)=0,5∙0,5(5+1)=1,5

 - коэффициент учета динамической нагрузки на контактную выносливость. При твердости зуба колеса <350 и окружной скорости равной 5 м/с при степени точности 8 равен 1,08.

.

 - коэффициент, учитывающий физико-механические свойства. Для колес зубчатых передач с материалами сталь-сталь - .

 - коэффициент, учитывающий форму сопряженных поверхностей.

.

 - коэффициент, учитывающий перекрытие.

,

где .

.

Расчетные контактные напряжения:

Перегрузка по контактному напряжению: