2.3. Проектный расчет

Выбор расчетных коэффициентов.

Выбор коэффициента нагрузки. Коэффициент нагрузки для предварительных расчётов выбира­ем из интервала

K_H = 1,3...1,5.

Так как в рассчитываемой передаче зубчатые колёса расположены симметрично относительно опор, K_H выбираем ближе к нижнему пределу.

K_H = 1,3.

Выбор коэффициента ширины зубчатого колеса ( [10] табл.1.6).

_а=0,4.

Определение межосевого расстояния.

Так как передача закрытая и одно из колёс име­ет твёрдость меньше 350 ед., проектный расчёт проводим на уста­лостную контактную прочность для предотвращения выкрашивания в течение заданного срока службы t.

, мм.

где Ka = 450-числовой коэффициент;

T₁ - момент на валу шестерни в Нм.

Вычисленное межосевое расстояние принимаем ближайшим стандартным по таблице 1.7. [10].

Выбор нормального модуля. Для зубчатых колёс при HB350 хо­тя бы для одного колеса рекомендуется выбрать нормальный модуль из следующего соотношения

в соответствии со стандартом ( [10] .табл. 1.8). В первом приближении следует стремиться к выбору минимального модуля.

m=0,01·140=1,6.

Числа зубьев шестерни и колеса

Делительные диаметры

Выполним проверку:

.

Диаметры выступов:

Диаметры впадин:

Расчетная ширина колеса:

В прямозубой передаче b=b_W.

Торцовая степень перекрытия:

.

.

Окружная скорость:

Степень точности передачи выбираем равной 8.

2.4. Проверочный расчет

Для проверочных расчётов как по контактной, так и по из­гибной прочности определим коэффициенты нагрузки.

.

.

K_HV и K_FV - коэффициенты внутренней динамической нагрузки. Они выбираются из таблицы 1.10 [10]. Если значение скорости попадает в промежутки диапазона, коэффициент подсчитывается интерполяцией.

K_H и K_F - коэффициенты концентрации нагрузки (неравномерности распределения нагрузки по длине контактных линий). Их значения вы­бираются из таблицы 1.11 [10] интерполяцией.

K_H и K_F - коэффициенты распределения нагрузки между зубьями. Выбирается из таблицы 1.12 [10] . интерполяцией.

K_HV =1,05 K_H =1,1 K_H=1

K_FV =1,1 K_F =1,03 K_F=1

K_H=1,05·1,1·1=1,15

K_F=1,1·1,03·1=1,13

Проверка по контактным напряжениям:

.

Z_E - коэффициент материала.

Z_ - коэффициент учёта суммарной длины контактных линий

для прямозубой - ;

для косозубой -

Z_H - коэффициент формы сопряжённых поверхностей, таблица 1.13 [10]

F_t - окружное усилие

.

Z_E = 190.

Z_H=2,5

Отклонение

.

Недогрузка 2,2% соответствует норме.

Проверка по усталостным напряжениям изгиба.

Допускаемые напряжения изгиба:

.

Проверка по этим напряжениям предотвращает появление усталостных трещин у корня зуба в течении заданного срока службы t и, как следствие, поломку зуба.

Y_R - коэффициент шероховатости переходной кривой ([10] табл. 1.14).

Y_X - масштабный фактор ([10] табл. 1.14).

Y_ - коэффициент чувствительности материала к концентрации нап­ряжения ([10] табл. 1.14).

Y_A - коэффициент реверсивности нагрузки ([10] табл. 1.14).

Y_N - коэффициент долговечности. Рассчитывается отдельно для шестерни и колеса

.

N_FG - базовое число циклов. Для стальных зубьев

N_FG = 410⁶.

m - степень кривой усталости.

m=6

В предыдущей и последующих формулах расчета усталостной изгибной прочности:

N_FE1 - эквивалентное число циклов шестерни

N_FE1 = 60n₁te_F.

e_F - коэффициент эквивалентности

.

В соответствии с гистограммой нагружения, как и при расчёте на контактную прочность,

.

Эквивалентное число циклов колеса

.

S_F и _Flim - коэффициент запаса прочности и предел выносливости зуба выбираются из таблицы 1.15 [10].

Y_R =1,Y_X =1,03-0,006·6=0,994, Y_ =1,082-0,172· =0,94, Y_A =0,65

Для шестерни Для колеса

N_FE1 = 6052210240,5=3,28·10⁷

S_F=1,7

_Flim=1,75·338=591,5 _Flim=1,75·310=542,5

Рабочие напряжения изгиба. Определяется отдельно для шестерни и колеса

.

Y_FS - коэффициент формы зуба

.

X - коэффициент сдвига инструмента.

Z_V - эквивалентное число зубьев

Y_ - коэффициент, учитывающий перекрытие зубьев в зацеплении

Для шестерни

X =1,Z_V=33;

, Y_=1;

Рабочие напряжения определяем для каждого зубчатого колеса или для того, у которого меньше отношение .

Действительный запас усталостной изгибной прочности

.

Для колеса

X =1

Z_V=167

,Y_=1

Значение коэффициента запаса усталостной изгибной прочности показывает степень надёжности в отношении вероятности поломки зуба. Чем больше этот коэффициент, тем ниже вероятности усталостной поломки зуба

Проверка на контактную статическую прочность:

.

T_max=T_пик - пиковая нагрузка по гистограмме нагружения.

[]_Hmax - допускаемые статические контактные напряжения.