1.3. Силы в зацеплении

В косозубой передаче нормальная сила F_nсоставляет угол βс торцом колеса (рис. 15). Разложив F_nна составляющие, получим:

радиальную силу

где F_t = 2T₂/d₂ — окружная сила;

осевую силу

При определении направлений сил учитывают направление вращения колес и направление наклона зуба (правое или левое).

Рис. 15. Схема сил в косозубой передаче

Осевая сила F_a дополнительно нагружает подшипники, возра­стая с увеличением β. По этой причине для косозубых колес при­нимают β = 8...18°. Наличие в зацеплении осевых сил является недостатком косозубой передачи.

1.4. Расчет на контактную прочность

Вследствие наклонного расположения зубьев в косозубом зацеплении одновременно находится несколько пар зубьев, что уменьшает нагрузку на один зуб, повышая его прочность. Наклонное расположение зубьев уменьшает динамические нагрузки. Все эти особенности трудно учесть при выводе расчетных формул, поэтому расчет на прочность косозубых передач ведут по формулам эквивалентных прямозубых передач с введением в них попра­вочных коэффициентов. По условиям прочности габариты косозу­бых передач получаются меньше, чем прямозубых.

Проектировочный расчет. Аналогично расчету прямозубой передачи межосевое расстояние для сталь­ной косозубой пары

где Т₂ — в Н * мм;[σ]_н —в Н/мм².

Проверочный расчет. Аналогично расчету прямозубой пере­дачи контактные напряжения в поверхност­ном слое косых зубьев

где дополнительно по стандарту:

Z_H≈ 1,76 cosβ — коэффициент, учитывающий форму сопряженных поверхностей зубьев. Среднее значение Z_H≈ 1,71;

— коэффициент, учитывающийперекрытие зубьев. Среднее значение Z_ε≈ 0,8;

Z_М = 275 Н^1/2/мм — для стальных колес.

Следовательно,

где F_t— в Н; d₂,b₂— в мм; K_Hα — коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями. Для косозубых колес 7...8-й степени точности:

К_Нα=1,04...1,09 при υ ≤5 м/с,

К_Нα= 1,07...1,13 при υ = 5...10 м/с;

К_Нβ— коэффициент неравномерности нагрузки по шири­не венца;

К_Нυ— коэффициент динамической нагрузки. Для косозубых передач рекомендуется:

К_Нυ= 1,02...1,06 при любой твердости зубьев и υ ≤ 10 м/с,

К_Нυ= 1,1 при твердости зубьев Н≤ 350 НВ и υ = 10...20 м/с,

К_Нυ = 1,05 при твердости зубьев Н> 350 НВ и υ = 10...20 м/с.

1.5. Расчет на изгиб

Аналогично расчету прямозубой передачи условия прочности на изгиб зубьев шестерни и колесакосозубой передачи

где Y_F— коэффициент формы зуба, выбирают по эквивалентномучислу зубьев z_v;

Y_β =1 -β/140° — коэффициент, учитывающий наклон зуба;

К_Fa— коэффициент, учитывающий распределение на­грузки между зубьями. Для косозубых колес при υ≤ 10 м/с и 7...8-й степеней точности К_Fa = 0,81...0,91;

К_Fβ— коэффициент, учитывающий распределение на­грузки по ширине венца;

К_Fυ— коэффициент, учитывающий динамическую на­грузку в зацеплении. Для косозубых передач при υ≤ 10м/с:

К_Fυ=1,2 при твердости зубьев колеса Н ≤350 НВ,

К_Fυ = 1,l при твердости зубьев колеса Н>350 НВ.