Проектировочный расчет

По табл. 3.2 [1] принимаем для колеса предел контактной выносливости

= 2НВ + 70 = 2×245 + 70 = 560 МПа.

Срок службы привода в часах

t_ч = t_год ∙ 300 ∙ t_смен ∙ 7 = 5 ∙ 300 ∙ 3 ∙ 7 = 31500 ч;

число циклов нагружений зубьев колеса.

N_НЕ = 60 t_час ∙ n₂ = 60 ∙ 31500∙ 459 = 8,675∙10⁸.

Базовое число циклов для материала колеса (по табл.3.2 [1])

.

Коэффициент долговечности

.

Следовательно, при длительной эксплуатации коэффициент долговечности К_HL = 1. Примем коэффициент безопасности [S_Н] = 1,15.

Допускаемые контактные напряжения

МПа.

Коэффициент К_Нв при консольном расположении шестерни равен 1,35 (табл. 3.1 [1]). Коэффициент ширины венца по отношению к внешнему конусному расстоянию y_bRe= 0,285 (рекомендация ГОСТ 12289-76).

Внешний делительный диаметр колеса (по формуле (3.29) [1])

Для прямозубых передач К_d = 99,

u= u_p= 3,15.

Принимаем по ГОСТ 12289-76 ближайшее стандартное значение d_e2 = 225 мм. [1, с. 49].

Число зубьев шестерни выбираем из интервала .Число зубьев шестерни примем z₁=25; число зубьев колеса

z₂ = z₁^.u = 25^.3,15 = 78,75.

Примем z₂ = 79. Тогда

u = z₂/ z₁ = 79/25 = 3,16.

Отклонение от заданного (3,16 - 3,15)/3,15^.100 % = 0,32 %, что меньше установленных ГОСТ 2185-66 допустимых 3 %.

Внешний окружной модуль [1, с. 50]

m_e = d_e2/z₂ = 225/79 ≈ 2,87 мм.

Примем m_e = 2,9,

d_e2 = m_e ^. z₂ =2,9^.79 = 229 мм.

Отклонение от стандартного (229 - 225)/225^.100 % = 1,7%, что меньше допустимых 2 %.

Внешний делительный диаметр шестерни

d_е1 = m_еz₁ = 2,9×25 = 72 мм.

Углы делительных конусов (по табл. 3.11):

ctg d₁ = u = 3,16;

d₁ =17°34’;

d₂ = 90° - d₁ = 90° - 17°34’ = 72°26’.

Внешнее конусное расстояние R_е и длина зуба b:

мм;

0,285^. 116,2 = 33 мм.

Принимаем b = 33 мм.

Внешние диаметры шестерни и колеса (по вершинам зубьев):

d_ае1 = d_е1 + 2m_е^.cos d₁ = 72 + 2×3,2×cos 17°34’ = 78,1 мм;

d_ае2 = d_е2 + 2m_е^.cos d₂ = 229 + 2×3,2×cos 70°26’ = 231 мм.

Средний делительный диаметр шестерни

d₁ = 2^.(R_e - 0,5b)×sin d₁ = 2^.(116,2 - 0,5×33)×sin 17°34’ = 59,8 мм.

Средний окружной модуль

мм.

Коэффициент ширины шестерни по среднему диаметру (по формуле (3.8) [1])

.

Средняя окружная скорость колес

м/с.

Примем 7-ю степень точности, т.к. для конических передач обычно принимают 7-ю степень точности.

2.3. Силы в зацеплении

Силы в зацеплении (по формулам (8.6) и (8.7) [1]):

окружная сила

Н;

радиальная для шестерни, равная осевой для колеса,

F_r1 = F_а2 = F_t tg a cos d₁ = 1217×tg 20°×cos 17°34’ = 423 Н;

осевая для шестерни, равная радиальной для колеса,

F_а1 = F_r2 = F_t tg a sin d₁ = 1217×tg 20°×sin 17°34’ = 133 Н.