Коэффициент ширины шестерни по диаметру.

 

,

где: b_ш1 – ширина зуба для шестерни, мм;

d_ш1 – делительный диаметр шестерни, мм;

Окружная скорость колес.

м/с

Степень точности передачи: для косозубых колес при скорости до 10 м/с следует принять 8-ю степень точности.

Коэффициент нагрузки.

По расчётам коэффициэнта неравномерности распределения нагрузки К_Нβ = 1,06.

По таблице 3.4 [1] при ν = 0,4 м/с и 8-й степени точности коэффициент К_Нα=1,06.

По таблице 3.6 [1] для косозубых колес при скорости менее 5 м/с коэф-фициент К_Нυ = 1.

= 1,06 * 1,06 * 1 = 1,123

 

Проверяем контактные напряжения по формуле 3.6 [1].

, МПа

где: а_w – межосевое расстояние, мм;

Т₁ – крутящий момент выходного вала, Нмм;

К_Н – коэффициент нагрузки;

u₁ - передаточное отношение тихоходной ступени;

b₂ – ширина колеса, мм;

Условие прочности выполнено.

 

Силы, действующие в зацеплении.

В зацеплении действуют три силы:

Окружная , Н

где: Т₃ – крутящий момент ведущего вала, Нмм;

d₁ –делительный диаметр шестерни, мм;

Радиальная , Н

где: α – угол зацепления, 20°;

β – угол наклона зуба, 9°06’;

Осевая F_a = F_t * tg β, Н

F_a = F_t * tg β = 859,7* tg9°06’ = 137,7 Н

 

Проверка зубьев на выносливость по напряжениям изгиба (формула 3.25):

, МПа

где: F_t – окружная сила, Н;

Коэффициент нагрузки К_F = K_Fβ * K_Fν (см. стр. 42 [1])

По таблице 3.7 [1] при ψ_bd = 0,96, твердости НВ ‹ 350 и симметричном рас-положении зубчатых колес относительно опор коэффициент К_Fβ = 1,10.

По таблице 3.8 [1] для косозубых колес 8-й степени точности и скорости 0.91 м/с коэффициент К_Fυ = 1,1.

Таким образом, К_F = 1,10 * 1,10 = 1,21.

Коэффициент, учитывающий форму зуба, Y_F зависит от эквивалентного числа зубьев z_υ

У шестерни

У колеса

Коэффициент Y_F1 = 3,8 и Y_F2 = 3,6 (см. стр. 42 [1]).

Определяем коэффициенты Y_β и К_Fα.

,

где средние значения коэффициента торцевого перекрытия ε_α = 1,5; степень точности n = 8.

 

Допускаемые напряжение при проверке на изгиб определяют по формуле 3.24:

, МПа

По таблице 3.9 для стали 40X улучшенной предел выносливости при отнуле-вом цикле изгиба = 500

Для шестерни = 500 МПа

Для колеса = 500 МПа

Коэффициент безопасности

По таблице 3.9 [n_F]’ = 1,8 для стали 40X улучшенной; [n_F]” = 1 для поковок и штамповок.

Допускаемые напряжения:

Для шестерни

Для колеса

Проверку на изгиб следует проводить для того зубчатого колеса, для которого отношение меньше. Найдем отношения

Для шестерни

Для колеса

Проверку на изгиб проводим для шестерни:

Условие прочности выполнено.

 

 

4.Предварительный расчет валов.

Крутящие моменты в поперечных сечениях валов:

промежуточного: Т_к2 =100 Н*м

ведущего: Т_к3 = 33,1 Н*м

ведомого вала: Т_к1 =300 Н*м

Ведущий вал.

Диаметр выходного конца вала по расчету на кручение при [τ_к] = 25 МПа:

где Т – крутящий момент на валу, - допускаемое напряжение на кручение

 

Примем диаметр ведущего вала 20 мм

20 мм - диаметр вала в месте посадки подшипника;

25 мм - диаметр под ведущей шестернёй

 

 

Промежуточный вал.

Диаметр выходного конца:

 

Принимаем диаметр под шестернёй =35 мм;

такой же диаметр выполним под зубчатым колесом = 35 мм

30 мм - диаметр вала в месте посадки подшипника;

 

- диаметр ступицы колеса, ;

- длина ступицы червячного колеса, ;

Ведомый вал.

;

- диаметр вала в месте посадки подшипника;

- диаметр вала в месте посадки зубчатого колеса;

 

4.4.Конструкционные размеры шестерни и колеса.

Быстроходная ступень:

Шестерня: = 77 мм

= 81 мм

= 45 мм

Колесо: = 243 мм

= 247 мм

= 40 мм

Шестерню изготовляем без ступицы

Диаметр ступицы колеса d_ст2 = 1,6*d_к2 = 1,6*35 = 56 мм

Длина ступицы колеса: L_ст2 = (1,2 1,5)*d_к2 = (1,2 1,5)*35 = 42 52,5 мм

Примем L_ст2 = 45 мм

толщина обода: δ_о = (2,5 4)*mnБ = (2,5 4)*2 = 5 8 мм (не менее 8 мм),

δ_о = 8 мм

толщина диска колеса: С=0,3* = 0,3*40 = 12 мм;

Тихоходная ступень:

Шестерня: = 75,67 мм

= 80,67 мм

= 69 мм

Колесо: = 244,34 мм

= 249,34 мм

= 64 мм

Шестерню изготовляем без ступицы

Диаметр ступицы колеса d_ст1 = 1,6*d_к1 = 1,6*60 = 96 мм

Длина ступицы колеса: L_ст1 = = 64 мм

Толщина обода δ_о =10

толщина диска колеса: С=0,3* = 0,3*64=19,2