Расчет конической передачи

1. Подбираем материал шестерни и колеса по таблице 3.3 [1]

Выбираем Сталь 40Х, термообработка – улучшение.

Твердость для шестерни – НВ=270.

Твердость для колеса – НВ=245.

2. Определяем допускаемые контактные напряжения

(2.1.1)

σ_{H lim b} – предел выносливости при симметричном цикле изгиба, таблица 3.2 Л[1]

где, K_HL – коэффициент долговечности, принимаем K_HL=1 Л[1] стр.53;

[S_H] – коэффициент запаса прочности, принимаем [S_H]=1.15 Л[1]

3. Определяем внешний делительный диаметр колеса

(2.13)

где, K_d=99 Л[1].стр. 341

U_К.П.=2,8

K_Hβ – коэффициент равномерности распределения нагрузки по длине зуба, принимаем K_Hβ=1.2 таблица 3.1 Л.[1]

Ψ_bRe- коэффициент венца по внешнему конусному расстоянию, принимаем ψ_bRe=0,285 Л[1].стр. 341

Принимаем по ГОСТ 12289-76 ближайшее стандартное значение d_e2=280мм.

Число зубьев шестерни z₁=25

Число зубьев колеса z₂=z₁*u_К.П.=25*2,8=70

Тогда:

4. Определяем внешний окружной модуль

(2.14)

принимаем m_e =4мм.

5. Определяем углы делительных конусов

6. Определяем внешнее конусное расстояние

(2.15)

7. Определяем длину зуба

(2.16)

Принимаем b=42 мм.

8. Определяем внешний делительный диаметр шестерни

d_e1=m_e*z₁=4*25=100мм. (2.17)

9. Определяем средний делительный диаметр шестерни

(2.18)

10.Определяем средний делительный диаметр колеса

(2.19)

11. Определяем внешние диаметры шестерни и колеса по вершинам зубьев

(2.20)

12. Определяем внешние диаметры шестерни и колеса по впадинам зубьев

(2.21)

13. Определяем средний окружной модуль

(2.22)

14. Определяем коэффициент ширины шестерни по среднему диаметру

15. Определяем среднюю окружную скорость колес

(2.23)

Для конических передач обычно назначают 7-ю степень точности. стр.342 Л[1].

16. Определяем коэффициент нагрузки

К_Н=К_Нβ*К_Нα*К_НV=1,24*1*1,05=1,3 (2.24)

где, К_Нβ – коэффициент учитывающий распределение нагрузки по длине зуба, принимаем К_Нβ=1.24 Л[1], таблица 3.5

К_Нα - коэффициент учитывающий распределение нагрузки по прямым зубьям, принимаем К_Нα=1 Л[1], таблица 3.4

К_НV – коэффициент учитывающий динамическую нагрузку в зацеплении, при V 5м/с для прямозубых колес принимаем К_HV=1,05 Л[1], таблица 3.6

17. Определяем контактное напряжение

(2.25)

σ_Н [σ_H]

425,5МПа 438МПа

18. Определяем силы в зацеплении

Окружная сила:

Радиальная сила для шестерни равная осевой для колеса:

Осевая сила для шестерни равная радиальной для колеса:

19. Проверяем зубья на выносливость по напряжениям изгиба

(2.26)

где, К_Fβ=1.38, при ψ_bd=0.66, консольном расположении колес, валах на роликовых подшипниках и твердости НВ<350, Л[1] таблица 3.7

К_FV=1.4, при НВ<350 и скорости V=4,8м/с. Значение взято для 7-й степени точности. Л[1] таблица 3.8

Y_F- коэффициент формы зуба.

Для шестерни:

Для колеса:

Следовательно Y_F1=3,88; Y_F2=3,6 Л[1] стр.42

20. Определяем допускаемое напряжение при проверке зубьев на выносливость по напряжениям изгиба

(2.27)

Для стали улучшенной при твердости НВ<350

Для шестерни:

Для колеса:

Коэффициент запаса прочности:

[S_F]=[S_F]^’*[S_F]^’’=1,75*1=1,75

[S_F]^’=1,75 Л[1] таблица 3.9

[S_F]^’’=1 для поковок и штамповок, Л[1] таблица 3.9

21. Определяем допускаемые напряжения при расчете зубьев на выносливость

Для шестерни:

Для колеса:

Для шестерни отношение:

Для колеса отношение:

Дальнейший расчет ведем для зубьев колеса, так как полученное значение для него меньше.

22. Проверяем зуб колеса