Расчет конической передачи
Материал зубчатых колес Сталь 40ХН, термообработка – улучшение и закалка ТВЧ до твердости HRC 48....53 [2].
Время работы передачи при коэффициенте суточного использования Ксут = 0,7 и годового использования Кгод =0,8.
Время работы передачи:
,
где k – срок службы привода.
Число циклов перемены напряжений для колеса:
,
для шестерни:
.
Базовое число циклов перемены напряжений при расчете по контактным напряжениям:
Коэффициенты долговечности при расчете по контактным напряжениям.
N1>NHO,то KHL1=1
N2>NHO,то KHL2=1
Базовое контактное напряжение:
– для шестерни;
– для колеса.
Допускаемое контактное напряжение:
.
Базовое число циклов перемены напряжений при изгибе:
NFO=4´106.
Коэффициенты долговечности при расчете по изгибу:
N1>NFO,то KFL1=1,
N2>NFO, то KFL2=1.
Допускаемые напряжения при изгибе:
.
Геометрические параметры передачи показаны на рис. 10.
Пример выполнения вал шестерни конической приведен в приложении 16.
Рис. 10. Геометрические параметры передачи
Диаметр внешней делительной окружности колеса:
,
где vH = 1 – для прямозубых колес;
vH =1,85 – для колес с круговым зубом;
KHv = 1,2 – коэффициент, учитывающий внутреннюю динамику нагрузки для прямозубых колес с твердостью больше 350 HB;
KHβ =1+2ybd/S – коэффициент неравномерности распределения нагрузки по длине контактных линий, а – коэффициент ширины, S = 2 – индекс схемы (см. рис. 12).
Углы делительные конусов:
,
.
Конусное расстояние:
.
Ширина колес:
.
Модуль передачи:
,
где KFβ = 1 – коэффициент неравномерности распределения нагрузки по длине контактных линий при изгибе для прямозубых колес;
KFβ = 1,08 – для колес с круговым зубом;
vF = 0,85 – для прямозубых колес;
vF = 1 – для колес с круговым зубом.
Числа зубьев
колеса ; шестерни .
Фактическое передаточное число
.
Отклонение от заданного числа не должно быть больше 4 %
Окончательные значения размеров колес.
Углы делительных конусов колеса и шестерни:
; .
Делительные диаметры колес:
,
.
Внешние диаметры колес:
,
.
По расчетным значениям выполнить эскизы конической шестерни и колес(рис.11).
Толщина обода ; фаска f=(0,5....0,6)mte; ширина овода d0 =2,5mte+2; толщина диска С=(0,35)b; длина ступицы lcт=(1....1,2)dк; диаметр ступицы dст=1,55dк; литейные уклоны g³7°; радиусы R= 6 мм.
Рис. 11. Эскиз конического колеса
Расчет сил в зацеплении (рис. 12).
Силы в зацеплении для колес с прямым зубом:
Окружная сила на среднем диаметре колеса
,
где dm2 = 0,857de2 – средний диаметр колеса.
Осевая сила на шестерни
,
где a =20° – угол зацепления, tg 20°=0,364.
Радиальная сила на шестерне
.
Осевая сила на колесе
Fa2=Fr1.
Рис. 12. Силы в зацеплении
Силы в зацеплении для колес с круговым зубом:
Окружная сила на среднем диаметре колеса
,
где dm2 = 0,857de2 – средний диаметр колеса.
Осевая сила на колесе
Fa2=Fr1=Ft2(0,44 cos – 0,7sin ).
Радиальная сила на колесе
Fr2=Fa1= Ft2(0,44 sin + 0,7 cos ).
Проверка зубьев колес по напряжениям изгиба.
Напряжения изгиба в зубьях колеса
.
Напряжение изгиба в зубьях шестерни
.
Значения коэффициентов YFS1 и YFS2, учитывающих форму зуба и концентрацию напряжений.
Для колес изготовленных без смещения
z 17 20 25 30 40 50 60 80 100 180
YF 4,27 4,07 3,9 3,8 3,7 3,65 3,63 3,61 3,6 3,62
Проверка зубьев колес по контактным напряжениям
,
где – выбирается по табл. 14.
Расчетное контактное напряжение лежит в интервале:
.
Расчетные напряжения изгиба меньше допускаемых, что удовлетворяет условиям прочности.