5 Синтез зубчатого зачеплення
Досліджуємо зачеплення коліс 4 і 5 привода. Для розрахунків приймаємо Z4 = 13 (див. бланк завдання), Z5 = 30. Момент сили, який діє на колесо 5 М5 = 420 Нм.
Момент, який діє на колесі 4, розрахуємо за формулою:
(5.1)
де U45 = Z5 / Z4 = 30 / 13 = 2.308 - передаточне відношення зубчатої пари, η = 0.98 - коефіцієнт корисної дії зубчатої пари.
Вважаючи, що наша пара коліс буде працювати в умовах захищеності від пилу та інших абразивних часток, а також в середовищі з мастилом, розрахунок міжосьової відстані проводимо за умовами контактної міцності:
(5.2)
де КН = 1.1... 2.5 - коефіцієнт навантаження при розрахунку на контактну витривалість; [σ]Н=640Мпа для сталі 40Х, ψа=b/aw = 0.2...0.5 - коефіцієнт ширини зуба.
За цією міжосьовою відстанню розрахуємо необхідний модуль зачеплення:
(5.3)
Згідно стандарту ДСТ 9563-60 вибираємо m = 7 мм.
Коефіцієнт радіального зазору
=
0.25, кут головного профілю α = 200 ,
коефіцієнт висоти голівки
=1,
коефіцієнт радіуса кривизни перехідної
кривої біля ніжки зуба
.
Для нерівнозміщеного зачеплення
відповідно таблиці вибираємо коефіцієнти
зміщення
5.1 Розрахунок розмірів коліс для нерівнозміщеного зачеплення
Визначаємо геометричні розміри зубчатих коліс.
Діаметри ділильних кіл:
(5.4)
Діаметри основних кіл:
(5.5)
Визначаємо кут зачеплення:
(5.6)
Кут
Діаметри початкових кіл:
(5.7)
Міжосьова відстань:
(5.8)
Коефіцієнт сприйманого зміщення міжосьової відстані:
(5.9)
Коефіцієнт вирівнювального зміщення:
Величина заходу зубців:
(5.10)
Висота зуба:
(5.11)
Діаметри кіл западин:
(5.12)
Діаметри кіл голівок:
(5.13)
Величина кроку по ділильному колі:
(5.14)
Товщина зуба по ділильному колі:
(5.15)
5.2 Якісні показники зачеплення
Визначення коефіцієнта перекриття.
Визначення радіусов кіл голівок і основних кіл:
(5.16)
Коефіцієнт перекриття, по якому можна судити про плавність передачі:
(5.17)
Коефіцієнт перекриття означає кількість пар зубців, що одночасно входять в зачеплення в часі. Коефіцієнт 1.062 означає, що 6.2% часу зачеплення здійснюється двома парами зубців, а 93.8% часу зачеплення – однією парою зубців.
5.3 Визначення коефіцієнтів питомого ковзання
Коефіцієнти питомого ковзання ν4 і ν5 , по яких судять про відносний знос профілів, визначаємо за формулами:
(5.18)
де АВ – довжина теоретичної лінії зачеплення, мм; X – поточні значення координати точки зачеплення, виміряне від початкової точки А колеса 4 теоретичної лінії зачеплення, або, інакше, радіус кривизни евольвенти колеса 4, а АВ – X - радіус кривизни евольвенти колеса 5.
Довжина теоретичної лінії зачеплення:
(5.19)
Координату X приймаємо через кожну 0.1·АВ. Значення коефіцієнтів питомого ковзання заносимо в таблицю 16.1.
Табл. 5.1 - Значення коефіцієнтів питомого ковзання.
|
Значення координати X в долях довжини АВ |
||||||||||
0 |
0.1 |
0.2 |
0.3 |
0.4 |
0.5 |
0.6 |
0.7 |
0.8 |
0.9 |
1 |
|
υ4 |
-∞ |
-2.9 |
-0.73 |
-0.01 |
0.35 |
0.57 |
0.71 |
0.81 |
0.89 |
0.95 |
1 |
υ5 |
1 |
0.74 |
0.42 |
0.01 |
-0.54 |
-1.31 |
-2.46 |
-4.39 |
-8.23 |
-19.77 |
-∞ |
Визначення умови рівнозношеності.
Якщо точка контакту буде на початку практичної лінії зачеплення, то
(5.20)
Максимальний коефіцієнт питомого ковзання колеса 4 на ніжки зуба буде
(5.21)
Якщо точка контакту буде в кінці практичної лінії зачеплення, то
(5.22)
(5.23)
Умова рівнозношеності:
(5.24)
(5.25)
-6.96≠0.426
Таким чином, при заданих умовах нерівнозміщеного зачеплення і заданих коефіцієнтах зміщення умова рівнозношеності не виконується. Колесо 5 буде зношуватись швидше.