3.Расчет открытой конической передачи
Примем для шестерни и колеса одну и ту же марку стали с различной термообработкой (диаметр заготовки шестерни не превысит 120 мм): для шестерни сталь 40 улучшенную с твердостью НВ 270; для колеса сталь 40 улучшенную с твердостью НВ 245.
Допускаемые контактные напряжения:
=2HB+70=2
245+70=560
МПа
При длительной эксплуатации коэффициент долговечности КHL=1.
Коэффициент безопасности примем [SH]=1,15.
Коэффициент при консольном расположении шестерни КНβ=1,35
Коэффициент ширины венца по отношению к внешнему конусному расстоянию bRe=0,285 (рекомендация ГОСТ 12289-76).
Внешний
делительный диаметр колеса:
Для прямозубых передач Кd=99, передаточное число uоткр=5,24.
Условие выполнено.
Принимаем
по ГОСТ 12289-76 ближайшее стандартное
значение de2=400
мм.
Фактическое значение de2 не должно отличаться от номинального более чем на 2%.
Условие выполнено.
Примем число зубьев шестерни z1=25. Число зубьев колеса: z2=z1 u=25*5,24=131
Тогда u=z2|z1=131/25=5,24
Отклонение от заданного 0%.
Внешний окружной модуль: me=de2|z2=400|131=3,05 мм
Уточняем значение: de2=mez2=3,05*131=399,55 мм
Углы делительных конусов:
сtg1 =u=5,24,1=10°8
2=90-10,8=79,2°=79°12
Внешнее конусное расстояние Reи длина зуба в:
b = yвReRe=0,285 203,38=57,96 мм
Принимаем в=58 мм.
Внешний делительный диаметр шестерни: de1=mez1=3,05*25=76,25 мм
Средний
делительный диаметр шестерни: d1
=2(Rе-0,5b)sind1=2(203,38-0,5
58)
sin10,8
=65,35
мм
Внешние диаметры шестерни и колеса (по вершинам зубьев):
Средний окружной модуль: m=d1|z1=65,35/25=2,614мм
Коэффициент
ширины шестерни по среднему диаметру:
Средняя
окружная скорость колес:
Для конических передач назначаем 7 степень точности.
Для
проверки контактных напряжений определяем
коэффициент нагрузки:
,
при
=0,89,
консольном
расположении колес и твердости НВ<350
коэффициент, учитывающий распределение
нагрузки при V<5м/с
=1,05.
Коэффициент,
учитывающий распределение нагрузки
между прямыми зубьями
=1,0.
=1,3
коэффициент, учитывающий распределение
нагрузки по длине зуба.
Т.о. КН=1,3*1*1,05=1,37
Проверяем контактное напряжение:
Силы в зацеплении:
Окружная
Радиальная
для шестерни, равная осевой для колеса:
Осевая
для шестерни, равная радиальной для
колеса:
Проверка
зубьев на выносливость по напряжениям
изгиба:
Коэффициент
нагрузки:
При
=0,89,
консольном расположении колес, валах
на роликовых подшипниках и твердости
НВ<350 значение
=1,62.
При
твердости НВ<350, скоростиV=0,37
м/с и 7 степени точности
=1,15.
Итак, КF=1,62*1,15.
YF– коэффициент формы зуба выбираем в зависимости от эквивалентных чисел зубьев:
Для
шестерни
Для
колеса
При этом YF1=3,88 и YF2=3,60.
Допускаемое
напряжение при проверке зубьев на
выносливость по напряжениям изгиба:
Для
стали 40Х улучшенной при твердости НВ<350
=1,8НВ
Для шестерни = 1,8*270=490 МПа, для колеса =1,8*245=440 МПа
Коэффициент
запаса прочности
Допускаемые напряжения:
Для
шестерни
Для
колеса
Для
шестерни отношение
Для
колеса
Дальнейший расчет ведем для зубьев колеса, т.к. полученное отношение для него меньше.
Проверяем зуб колеса:
Условие выполнено.