- •2. Выбор конструктивных параметров узла
- •2.1. Кинематический расчет коробки передач
- •2.2. Геометрический расчет коробки передач
- •Определяем действительные значения
- •3. Расчет показателей работоспособности коробки передач
- •3.1. Определение параметров нагрузочного режима
- •3.2. Расчет на сопротивление усталости зубьев при изгибе
- •3.3. Расчет на сопротивление усталости активных поверхностей зубьев
- •3.4. Расчет зубчатых колес на прочность
- •Заключение
- •Список использованных источников
3.2. Расчет на сопротивление усталости зубьев при изгибе
Определяем параметры расчетного напряжения изгиба:
где YF – коэффициент напряжения изгиба; YЕ – коэффициент, учитывающий осевое перекрытие; КFа – коэффициент, учитывающий влияние точности изготовления зубчатых колес; КFβ – коэффициент, учитывающий влияние упругих деформаций; КFv – коэффициент, учитывающий влияние динамических нагрузок; КFµ – коэффициент, учитывающий влияние сил трения между зубьями; КFх – коэффициент, учитывающий влияние размеров зубчатого колеса.
Напряжение изгиба определяются для шестерни и колеса отдельно.
Определяем расчетную окружную силу:
H
Определяем единичное напряжение изгиба:
где YF0 – номинальное значение коэффициента напряжения изгиба зуба YF; Кµ – коэффициент, учитывающий положение точки пересопряжения; Ка – коэффициент, учитывающий отклонение угла профиля; Кр – коэффициент, учитывающий радиус переходной кривой; Кт – коэффициент, учитывающий преднамеренное перераспределение толщины зубьев колес.
YF0 определяется по графику (Рис.2.2 [4]) исходя из смещения зубчатого колеса и эквивалентного числа зубьев Zv.
Zv=Z/cos3β;
Zvвщ=10/cos323,57=12,986;
Zvвм=38/cos323,57=49,348.
Отсюда:
YF0 ВЩ = 3,25;
YF0 ВМ = 2,35.
Для цилиндрических передач коэффициент Кµ определяется по формуле:
где Zф – число зубьев условного парного колеса, сопряженного с рассчитываемым зубчатым колесом.
При х ≥ -0,3:
Тогда:
Для зубчатых колес с нормальным исходным контуром α=20° коэффициент Ка = 1.
Для зубчатых колес с коэффициентом радиуса переходной кривой ρf = 0,38 коэффициент Кρ = 1.
В цилиндрических передачах тангенциальная коррекция не применяется, значит Кт = 1.
Коэффициент YE, учитывающий величину перекрытия зубьев, для цилиндрических косозубых передач определяется по графику (Рис.2.3а [4]) и равняется YE = ZE.
Коэффициенты перекрытия εα и εβ цилиндрической косозубой передачи внешнего зацепления:
YE = ZE=0,8.
Коэффициент , так как степень точности по нормам плавности зубчатой передачи принята 7.
Коэффициент учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине венца находим по формуле:
где Kβ0 – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине венца в начальный период работы передачи и определяется в зависимости от показателя ψbd.
Для цилиндрических передач:
Из графика (Рис.2.4 [4]) принимаем Kβ0 = 1,1.
KFw – коэффициент, учитывающий влияние приработки зубьев в процессе эксплуатации, определяется исходя из окружной скорости v, на которой работают зубчатые колеса.
Для цилиндрических передач:
По таблице 2.5 [4] принимаем KFw = 1.
Коэффициент KFv , учитывающий влияние динамической нагрузки в зацеплении. При vокр > 1 м/с:
где – учитывают соответственно динамическую нагрузку, обусловленную погрешностями зубчатых колес и динамическую нагрузку от воздействия звеньев, внешних по отношению к зубчатой передаче:
где NΔ – коэффициент, зависящий от вида передачи, NΔ = 0,1 (таблица 2.7 [4]);
Δ0 – расчетная производственная погрешность зубчатых колес, Δ0 = 18 мкм
(таблица 2.8 [4]).
Значение Кve определяется в зависимости от окружной скорости по графику (Рис.2.6 [4]). Принимаем Кve = 1,12.
Коэффициент КFµ , учитывающий влияние сил трения и смазки в зацеплении. Для передач внешнего зацепления:
- для ведущего зубчатого колеса КFµ = 1,05;
- для ведомого зубчатого колеса КFµ = 0,95.
Коэффициент КFх , учитывающий влияние размеров зубчатого колеса.
КFх ВЩ = КFх ВМ = 0,98.
Определив значения всех коэффициентов, определяем расчетные изгибные напряжения в паре первой передачи:
Определяем предельные напряжения изгиба при базовом числе циклов:
Коэффициент YR учитывает особенности обработки переходной поверхности у опасного по изгибу сечения ножки зуба, YR = 1.
Коэффициент КFc учитывает влияние характера симметричности цикла напряжения зубьев. При одностороннем отнулевом цикле или близком к нему, характерном для зубчатых колес низших передач КFc = 1,30.
Для зубчатых колес проектируемой коробки передач принимаем легированную конструкционную сталь 20Х2Н4А. Характеристики усталости и прочности зубьев, изготовленных из данной стали, приведены в таблице 3.2.
Таблица 3.2 - Характеристики усталости и прочности зубьев, изготовленных из легированной конструкционной стали 20Х2Н4А
Сталь |
20Х2Н4А |
|
21 |
|
460 |
|
190 |
|
1950 |
Циклонапряженность зубчатого колеса, приходящаяся на 1 км общего пробега автомобиля:
Циклостойкость зубчатого колеса:
Базовое число циклов напряжений зубьев для Стали 20Х2Н4А:
Ресурс зубчатого колеса в км общего пробега автомобиля:
Ресурс зубчатых колес по изгибу обеспечен.