Выбор материала зубчатой передачи

1 2 3 4 5 6

Выбираем материалы шестерни и зубчатого колеса.

3.1. Материал шестерни:

3.2. Материал зубчатого колеса:

3.3. Определяем допускаемые напряжения для шестерни и колеса.

3.3.1.Определяем допускаемые напряжения для расчёта на контактную выносливость:

где: НВ- твёрдость материала по Бринеллю; - коэффициент режима нагрузки при расчёте на контактную прочность.

где число циклов нагружения :

где = - частота вращения зубчатого колеса, ;

- расчетная долговечность редуктора;

срок службы редуктора в годах; (6 лет)

число рабочих дней в году; (300 дней)

число часов работы редуктора в течение рабочего дня; (16 часов)

число зацеплений зуба за один оборот колеса,

циклов.

3.3.2. Определяем допускаемое напряжение от изгиба по пределу выносливости:

где предел выносливости материала при симметрическом цикле нагружения:

для легированных стале

где =1,5- допускаемый коэффициент запаса прочности.

- эффективный коэффициент концентрации напряжений у основания зуба.

- коэффициент режима нагрузки при расчёте зубьев на изгиб.

3.4.Заносим все значения в таблицу 4.

Таблица – Механические характеристики материалов зубчатой передачи

Элемент передачи	Марка стали	Термообработка
Шестерня	45х	Улучшение	260	715	228,4
Колесо	45хл	Улучшение	230	632,5	215

4 Расчет закрытой цилиндрической зубчатой передачи

Проектный расчёт

4.1. Определяем главный параметр – межосевое расстояние

где =43- вспомогательный коэффициент

=0,25- коэффициент ширины шестерни относительно межосевого расстояния.

u=4 – передаточное число редуктора, п. 2.8.

– вращающий момент на тихоходном валу редуктора, п. 2.8.

, - допускаемое контактное напряжение колеса с менее прочным зубом. п. 3.4.

- коэффициент неравномерности нагрузки по длине зуба.

Принимаем из ряда стандартных значений межосевых расстояний

(таблица 5[3]).

4.2. Определяем модуль зацепления m, мм;

где - вспомогательный коэффициент.

- делительный диаметр колеса;

- ширина венца колеса;

- допускаемое напряжение изгиба материала колеса с менее прочным зубом (см. п. 3.4).

Значения , мм; , Нм; u; согласно п. 4.1.

Принимаем из ряда стандартных чисел модуля (таблица 6, [3]).

4.3. Определяем угол наклона зубьев для косозубых передач:

4.4. Определяем суммарное число зубьев шестерни и колеса:

Полученное значение округляем в меньшую сторону до целого числа.

4.5. Определяем действительную величину угла наклона зубьев:

4.6. Определяем число зубьев шестерни:

4.7. Определяем число зубьев колеса:

4.8. Определяем фактическое передаточное число :

условие выполняется.

4.9. Определяем фактическое межосевое расстояние:

4.10. Определяем основные геометрические параметры передачи, используя таблицу 7.

Таблица 7 – Основные геометрические параметры передачи

Параметр		шестерня	Колесо
Диаметр (мм)	Делительный
	Вершин зубьев
	Впадин зубьев
Ширина венца(мм)

Принимаем 20 принимаем 20

Проверочный расчёт

4.11. Расчёт зубьев на контактную прочность.

Проверяем зубья на контактную прочность из условия :

где К= 376– вспомогательный коэффициент.

- окружная сила в зацеплении;

- коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями определяется в зависимости от окружной скорости колёс, и степени точности передачи.

- коэффициент динамической нагрузки,

4.12. Расчёт зубьев на выносливость при изгибе.

где - расчётный момент на валу колеса;

- число зубьев колеса;

- угол наклона зубьев к образующей делительного цилиндра колеса;

- коэффициент формы зуба колеса, эквивалентного проверяемому колесу, выбираемый по числу зубьев колеса.

- модуль зацепления;

- ширина колеса;

=1,4- коэффициент, учитывающий повышение несущей способности.

4.13.Определяем контактную прочность на недогрузку или перегрузку из условия:

4.14. Определяем основные геометрические параметры зубчатой цилиндрической передачи, используя таблицу 8.

Таблица 8 – Основные геометрические параметры зубчатой передачи

Шестерня	Колесо
Элементы зубьев (мм)
Высота головки зуба
Высота ножки зуба
Полная высота зуба
Диаметр делительных окружностей мм

Диаметры окружностей выступов мм

Диаметры окружностей впадин мм

Ширина венца мм

Проверочный расчёт

Параметр	Расчётные значения	Допускаемые значения
Контактные напряжения , МПа	620	632,5
Напряжения изгиба , МПа	6,9	215

5 Проектный расчёт валов

5.1. Выбираем материал для валов: Сталь45Х

5.2. Выбор допускаемых напряжений на кручение:

- для быстроходных валов,

- для тихоходных.

5.3. Определяем геометрические параметры ступеней валов.

5.3.1.Определяем диаметр вала под элемент открытой передачи:

где, и - крутящие моменты равные вращающим моментам на валах согласно таблице 3.

принимаем 16мм; принимаем 26мм.

Определяем длину вала под элемент открытой передачи (под шкив):

5.3.2. Определяем диаметр вала под подшипник и уплотнение крышки с отверстием:

Принимаем 20мм,

где t – значение высоты буртика в зависимости от диаметра ступени d.

Определяем длину вала:

5.3.3. Определяем диаметр вала под шестерню и колесо:

где r – координата фаски подшипника выбираем данные (согласно таблице 8,[2]) в зависимости от диаметра ступени d согласно п.5.3.2..

Длина вала - выбирается графически по эскизной компоновке.

5.3.4. Решаем вопрос о конструкции вала-шестерни с использованием таблицы 9.

Расстояние Х от впадины зуба до шпоночного паза:

Необходимое условие при выборе конструкции вала-шестерни:

Х<2,5 m/cos - вал-шестерня;

Х>2,5 m /cos - шестерня насадная,

Согласно условию, выбираем вал-шестерню.

6 Конструктивные размеры зубчатой пары

Так как принят вал-шестерня, то конструктивные размеры определены:

Размеры шестерни: ; ; ; ;

Размеры вала: ; ;

Остальные параметры определяем с помощью таблицы 10.

Зубчатые колёса выполняются штампованными, так как предусмотрен серийный выпуск редуктора.

Таблица 9 – Конструктивные размеры зубчатого колеса.

Шестерня	Колесо
Диаметр ступицы

Длина ступицы

Толщина обода

Внутренний диаметр обода

Выясняем надо ли, делать облегчающие отверстия в зубчатых колёсах при соблюдении условия:
; .		; .
Облегчающие отверстия не нужны		Нужны облегчающие отверстия
		Диаметр окружности проведённой через отверстия: . Диаметр отверстий Число отверстий
Толщина диска
К=0,2∙ b=0,3∙24=7,2мм		К=0,2∙ b=0,3∙20=6мм