Расчет закрытой конической зубчатой передачи

 

Исходные данные:

Крутящий момент на валу конического колеса Т₃ = 35924 Н×мм.

Число оборотов промежуточного вала редуктора n₃ = 464 об/мин.

Передаточное число конической передачи u_к = 3,15.

Срок службы привода L_h = 29784 часов.

 

4.1. Выбор материалов для изготовления конической зубчатой передачи:

- шестерня – сталь 45, термообработка - улучшение до твёрдости 235…260 НВ;

- колесо – сталь 45, термообработка - нормализация до твёрдости 180…205 НВ.

 

4.2. Допускаемые контактные напряжения определяем по материалу колеса, как менее твёрдого.

,

где МПа, предел выносливости материала по контактным напряжениям при отнулевом цикле нагружения;

- коэффициент долговечности при расчёте по контактным напряже­ниям;

N₀ = 10⁷ – базовое число циклов нагружения;

- расчётное число циклов нагружения зубьев колеса. Так как N₂ >N_Н0, то принимаем К_HL = 1;

S_H = 1,1 – коэффициент безопасности.

МПа.

4.3. Допускаемые напряжения изгиба:

,

где σ_F01, σ_F02 – предел выносливости материала по напряжениям изгиба при отнулевом цикле нагружения для шестерни и колеса, соответственно;

МПа;

МПа.

- коэффициент долговечности при расчёте по напряжениям изгиба.

N_F0 = 5∙10⁶ – базовое число циклов, т.к. N₂> N_F0, то .

S_F = 1,75 – коэффициент безопасности.

МПа,

МПа.

 

4.4. Определение внешнего делительного диаметра колеса d_e, мм:

,

где K_Hb –коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине венца, с прирабатывающимися прямыми зубьями K_Hb= 1; u_Z – коэффициент, учитывающий вид зубьев конических колёс, для прямозубых колёс u_Z=1.

мм.

Принимаем из стандартного ряда мм.

4.5. Определяем углы делительных конусов шестерни d₁ и колеса d₂:

,

.

4.6. Определяем внешнее конусное расстояния R_e, мм:

.

4.7. Определение ширины зубчатого венца b, мм:

,

где y_R = 0,285 – коэффициент ширины зубчатого венца.

мм.

4.8. Определяем внешний окружной модуль зацепления, мм:

.

Назначаем m_е=2,5 мм.

4.9. Определяем числа зубьев.

Число зубьев колеса: .

Число зубьев шестерни: .

4.10. Фактическое передаточное число:

.

Отклонение фактического передаточного числа от номинальной величины:

.

4.11. Определяем действительные углы делительных конусов шестерни d₁ и колеса d₂:

,

.

4.12. Геометрические параметры зацепления, мм:

делительный диаметр шестерни ;

диаметры окружностей выступов:

шестерни ,

колеса ;

диаметры окружностей впадин:

шестерни ,

колеса .

 

 

4.13. Определяем средний окружной модуль, мм:

.

4.14. Определяем средние делительные диаметры шестерни d_m1 и колеса d_m2, мм:

,

.

Проверочный расчёт

4.15. Определяем окружную скорость, м/c:

.

По окружной скорости назначаем 8-ю степень точности передачи.

 

4.16. Определяем коэффициенты расчётной нагрузки.

Коэффициенты K_Fa и K_Ha, учитывающие распределение нагрузки между зубьями, для прямозубой передачи принимаем: K_Fa=K_Ha= 1.

По степени точности и окружной скорости по таблице 3.6 определяем коэффициенты динамической нагрузки при расчете по контактным напряжениям K_Hv= 1,128 и напряжениям изгиба K_Fv= 1,308.

Коэффициенты K_Fb и K_Hb, учитывающие неравномерность распределения нагрузки по длине зуба, для прямозубой передачи принимаем: K_Hb=K_Fb = 1.

,

= 1,308.

4.17. Окружная сила, действующая в зацеплении, Н:

4.18. Проверка по контактным напряжениям s_H, МПа:

.

4.19. Определяем эквивалентные числа зубьев шестерни и колеса:

,

.

4.20. Коэффициент формы зуба шестерни Y_F1= 4,07и колеса - Y_F2= 3,63.

 

4.21. Проверка прочности зубьев колеса и зубьев шестерни по напряжениям изгиба. Условия прочности:

,

,

где Y_b= 1 - коэффициент, учитывающий наклон зубьев; u_F – коэффициент, учитывающий вид зубьев конических колёс, для прямозубых колёс u_F= 0,85.

,

.

Прочность зубьев по напряжениям изгиба обеспечена.

4.22. Определение конструктивных элементов конического колеса

Размеры колеса, полученные ранее, мм: d_ae2=161,49; R_e=83,94; m_e=2,5 b=24.

Посадочный диаметр, мм:

,

где [ t ]= 25 МПа – допускаемое касательное напряжение.

Толщина обода, мм: .

Ширина обода, мм: .

Наружный диаметр ступицы, мм: .

Длина ступицы, мм: .

Принимаем мм.

Толщина диска, мм: .

Принимаем толщину диска мм.

Радиусы закруглений принимаем R=1 мм

Принимаем размеры: а = 2 мм и K=4 мм.

Размер фаски мм.

 

Рис. 4.1. Конструкция конического колеса