2. Розрахунок зубчастої передачі

2.1. Вибираємо матеріал коліс і призначаємо термічну обробку.

За табл.. 3.3(5) вибираємо: сталь 45 ГОСТ 1050 -88, термообробка – поліпшення до твердості: шестерня 230 НВ, зубчасте колесо 210 НВ.

2.2. Визначаємо допустимі контактні напруження за формулою:

;

де σ_нlmв - границя контактної витривалості при базовому числі циклів в навантаження. За табл.. 3.2(5) приймаємо: σ _нlmв=(2НВ+70); (МПа)

К_HL- коефіцієнт довговічності, при довготривалій роботі К_HL=1

[ S_Н ] – коефіцієнт безпеки, для нормалізованої та поліпшеної сталі[S_H]=1,1...1,2. Приймаємо[ S_Н ]= 1,15.

Тоді:

Тоді розрахункове напруження:

2.3. Визначаємо допустимі напруження згину за формулою:

де σ_FLimB – границя згинальної витривалості при базовому числі циклів навантаження. За табл. 3.9.(5) σ_FLimB=1,8 НВ.

Тоді для шестерні і колеса:

σ_FLimB1=1,8 ·230=414МПа;

σ_FLimB2=1,8 ·210=378МПа.

К_FL – коефіцієнт довговічності. При навчальному проектуванні К_FL=1,0.

[S_F]- коефіцієнт безпеки:

[S_F]= [S_F]'[S_F]",

де[S_F]' – коефіцієнт, що враховує нестабільність властивостей матеріалу зубчастих коліс. Для поліпшеної сталі[S_F]'≤ 350НВ. [S_F]'=1,75.

[S_F]"- коефіцієнт, що враховує спосіб отримання заготівки, для поковок і штамповок [S_F]"=1,0

Тоді: [S_F ]=1,75·1,0=1,75;

Допустимі загальні напруження:

2.4.Визначаємо міжосьову відстань за формулою:

а_W = 49,5(U₁+1)

За ГОСТ 2185-66 між осьова відстань приймається стандартною.

Ψ_Ва – коефіцієнт ширини вінця колеса. Ψ_Ва=0,25 – для прямозубих передач.

К_НВ = коефіцієнт нерівномірності розподілу навантаження між зубами.

За табл.3.1[5] для несиметричного розташування коліс ( за рахунок дії консольної сили ) і твердості < 350НВ приймаємо К_НВ=1,2

Тоді:

а_ωω = 49,5(3,15+1)

За ГОСТ 2185-66 вибираємо стандартне значення а_ω=160мм .

2.5.Визначаємо нормальний модуль зачеплення:

т_п= (0,01...0,02)а _ω = (0,01...0,02) ·160=(1,6... 3,2)мм

За ГОСТ приймаємо стандартне значення т_п=2.5мм;

2.6. Визначаємо число зубів :

шестерні Z₁= ;

приймаємо Z₁=30

сумарне число зубів

колеса: Z₂=Zε - Z₁=128 – 30=98;

2.7. Визначаємо ділильні діаметри:

шестерні : d₁=m_n · Z₁=2.5·30=75мм;

колеса : d₂= m_n · Z₂=2.5·98=245мм;

2.8.Визначаємо діаметри виступів :

шестерні : d _а1= d₁+2 m_n= 75+2·2.5=80мм;

колеса : d_а2= d₂+2 m_n= 245+5=250мм;

2.9.Визначаємо діаметри западин :

шестерні : d _f1= d₁ - 2,5 m_n= 75 - 2,5 · 2.5=68мм;

колеса : d_f2= d₂ -2,5 m_n=245 - 2,5 · 2.5=238мм;

2.10.Перевірка міжосьової відстані:

2.11.Визначаємо ширину колеса:

в₂= Ψ_ва · а_W = 0,25·160 = 40мм;

За табл. 18.1[2]приймаємо в₂= 40мм.

Шестерні : в₁= в₂+5= 40+ 5= 45мм;

За табл. 18.1[2]приймаємо в₁=45мм.

Коефіцієнт ширини шестерні за діаметром:

Ψ_вd=

2.12. Сили, що діють в зачепленні:

колова : ;

радіальна:F_r=F_t ·tg _ω, α_ω=20 ⁰˚;

F_r=1874,7 ·tg 20 ˚=682,3H.

Рис. 2. Схема сил, що діють в зачепленні прямозубої передачі.

2.13. Колова швидкість коліс :

При даній швидкості призначаємо восьму степінь точності виготовлення передачі.

2.14. Перевірка контактної міцності передачі:

σ_H=

де К_Н – коефіцієнт навантаження,

К_Н= ,

де – коефіцієнт, що враховує нерівномірність розподілення навантаження між зубами.

– коефіцієнт, що враховує нерівномірність розподілення навантаження по ширині вінця.

– коефіцієнт динамічності. За табл. 3.6.(5) приймаємо, що =1,05

За табл. 3.4(5) приймаємо =1,09

За табл. 3.5 (5) приймаємо =1,06;

Тоді:

К_Н= 1,09 ·1,06 ·1,05=1,21;

Тоді: σ_H =

Отже σ_H < =410,93МПа<408,5МПа, тобто передача перевантажена.

_{Що допустимо.}

2.15. Перевірка міцності зубів на згин :

σ _F=

- коефіцієнт форми зуба,

- коефіцієнт кута нахилу зубів,

- коефіцієнт перекриття.

За ГОСТ 21354 – 75 вибираємо ₁=3,80 і ₂= 3,60. Для прямозубих коліс =1,0.

Приймаємо в навчальних цілях =0,92.

К_F= ,

де - коефіцієнт, що враховує нерівномірність розподілення навантаження по ширині вінця.

- коефіцієнт динамічності.

За табл. 3.7.(5) при несиметричному розташуванні коліс приймаємо =1,12. За табл. 3.8.(5)приймаємо =1,25.

Тоді:

К_F=1,12 ·1,25=1,4;

Знаходимо відношення:

для шестерні:

для колеса:

Подальший розрахунок проводимо для зубів колеса:

=

< =216МПа, умова виконується.