Параметр | Шестерня | Колесо |
Матеріал | сталь 40Х | сталь 40Х |
Термообробка | Покращання і гартування СВЧ | Покращання і гартування СВЧ |
Твердість (за Бринелем або Роквелом) |
4.2. Визначення допустимих напружень
4.2.1. Допустиме контактне напруження визначаємо за формулою
.
Границі контактної витривалості для шестерні 1 і колеса 2 визначаємо за формулами, що наведені в табл.11
;
.
Коефіцієнт шорсткості шестерні і колеса при шорсткості поверхні зубців приймаємо .
Коефіцієнт запасу приймаємо (зубці однорідної структури).
Тоді допустимі контактні напруження для шестерні і колеса
;
.
За розрахункове значення приймаємо менше з двох значень, тобто
.
4.2.2. Визначаємо допустиме граничне контактне напруження .
,
де враховано, що для сталі 40Х .
4.2.3. Визначаємо допустимі напруження для розрахунку зубців на витривалість при згині за формулою
.
Границі витривалості зубців при згині для шестерні 1 і колеса 2 визначаємо за табл. 13.
Для сталі 40Х після об’ємного гартування
.
Вибираємо коефіцієнт запасу при ймовірності неруйнування 0,9
= 1,7.
Тоді
.
4.2.4. Знаходимо величину граничного допустимого напруження зубців при згині
,
де граничні напруження , що не спричиняють залишкових деформацій або крихкої поломки зубця, для сталі після гартування СВЧ згідно з п.4.2.4 рівні
;
.
Тоді
; .
4.3. Проектний розрахунок зубчастої передачі
Виписуємо вихідні дані для розрахунку:
а) обертовий момент на ведучому валу зубчастої передачі (визначено в п. 2.2);
б) передаточне число передачі (визначено в п.1.4);
в) вид передачі – косозуба;
г) матеріал коліс – сталь 40Х, термообробка - покращання і гартування СВЧ; твердість: шестерні НВ500, колеса – НВ450 (див.п.4.1); допустиме контактне напруження (визначено в п.4.2.1);
д) вибираємо параметр ширини вінців зубчастих коліс . Для косозубих коліс
Приймаємо . Тоді
.
Умова обмеження виконується.
4.3.1. Визначаємо розрахункове значення мінімальної міжосьової відстані передачі за формулою
.
Значення коефіцієнтів:
Ka =430 – стальні косозубі колеса;
- з табл. 14 при та .
Тоді
.
Заокруглюємо до цілого числа в більшу сторону і приймаємо .
4.3.2. Вибираємо число зубців шестерні z1 =20.
Тоді число зубців колеса
.
Знаходимо фактичне передаточне число зубчастої передачі
.
4.3.3. Визначаємо розрахункове значення нормального модуля передачі
,
де кут нахилу зубців β=8о...20о. Попередньо приймаємо β=8о.
Тоді
.
За знайденим розрахунковим значенням модуля з табл.15 вибираємо стандартне значення модуля
mn =2,5 мм.
Визначаємо фактичний кут нахилу зубців коліс
.
Дійсний кут .
4.3.4. Визначаємо попередні значення основних параметрів зубчастої передачі:
а) ділильні діаметри шестерні і колеса
,
;
б) ширина зубчастих вінців
колеса = ; приймаємо ;
шестерні ;
в) колова швидкість зубчастих коліс
м/с;
г) призначаємо ступінь точності зубчастої передачі. Оскільки , то для даної косозубої передачі вибираємо 8-й ступінь точності.
д) коефіцієнт торцевого перекриття
=
= ; ;
е) колова сила в зачепленні коліс
=
4.4. Перевірний розрахунок зубчастої передачі
4.4.1. Перевірка активних поверхонь зубців на контактну витривалість
Визначаємо величину контактного напруження за формулою
.
Знаходимо значення коефіцієнтів:
= - при спряженні стальних коліс;
= = ;
;
=1,13 – визначено в п.4.3.1;
- коефіцієнт динамічного навантаження зубів визначаємо за табл.16. При 8 ступені точності, вибраному в п.4.3.4, твердості колеса , коловій швидкості для косозубих коліс
=1,01.
Тоді
.
Перевіряємо умову контактної витривалості активних поверхонь зубців
,
або
.
Умова контактної витривалості виконується.
Визначаємо величину відносної різниці % між дійсним і допустимим контактним напруженнями за формулою
% = % .
Активні поверхні зубців недовантажені в допустимих межах.
4.4.2. Перевірка активних поверхонь зубців на контактну міцність.
Найбільше контактне напруження
,
де - задано в таблиці вихідних даних
Перевіряємо виконання умови контактної міцності
,
де - визначено в п. 4.2.2.
Отримуємо
.
Умова виконується.
4.4.3. Перевірка зубців на витривалість при згині.
Визначаємо розрахункові напруження згину для шестерні і для колеса за формулами
, .
Визначаємо значення параметрів:
- mn =2,5 мм – визначено в п.4.3.3;
- b2 =51мм визначено в п. 4.3.4;
- Ft = 7732Н визначені в п. 4.3.4;
- коефіцієнт визначаємо з табл. 14. При твердості і коефіцієнті ширини (визначено в п.4.3) з табл. 14 знаходимо = 1,24;
- коефіцієнт визначаємо з табл.16; При твердості , 8 ступені точності передачі і коловій швидкості для косозубої передачі знаходимо = 1,02;
коефіцієнти форми зубців шестерні і колеса , що залежать від еквівалентного числа зубців шестерні і колеса, визначаються з табл. 17. При дістаємо , при дістаємо ;
коефіцієнт нахилу зубців визначаємо за формулою
,
де визначено в п.4.3.3.
Тоді
;
.
Перевіряємо умови витривалості зубців при згині
; ,
отримуємо
; .
Умови виконуються.
4.4.4. Перевірка зубців на міцність при згині при короткочасних перевантаженнях.
Визначаємо напруження згину при перевантаженнях з коефіцієнтом Кп=2
;
.
Перевіряємо умови міцності
; .
Дістаємо
; .
Умови міцності виконуються.
Висновок. Оскільки всі 4 умови міцності виконуються, то міцність і витривалість зубчастих коліс забезпечена.
4.4.5. Визначаємо розмірів зубців коліс та розміри вінців пари зубчастих коліс.
За формулами табл. 18, 19 визначаємо розміри зубця і вінців пари коліс зубчастої передачі і отримані значення заносимо в табл. 4.2.
Висота головки зубця ;
Висота ніжки зубця ;
Висота зубця
Ділильні діаметри: шестерні ;
колеса ;
Діаметри вершин зубців:
шестерні ;
колеса ;
Діаметри впадин
шестерні ;
колеса .
Таблиця 4.2