5. Расчёт открытой цилиндрической зубчатой передачи

5.1. Выбор материала зубчатых передач. Определение допускаемых напряжений.

Выбор материала, термообработки и твердости

Параметр			Для передач с прямыми зубьями при средней мощности
			Шестерня	Колесо
Материал			Сталь 45	Сталь 45Л
Термообработка			Улучшение			Улучшение
Твердость			235..262 НВ			207..235 HB
Допускаемое напряжение при числе циклов перемены напряжений NH0; NF0, Н/мм	[σ] H0	1.8HBср+67 1.8*248.5+67=514,3			1.8HBср+67 1.8*221+67=464,8
	[σ] F0	1.03HBср=1.03*248.5=256			1.03HBср=1.03*221=227.6

2. Определим коэффициент K_HL долговечности для зубьев колеса K_HL3 и шестерни K_HL2

K_HL = , где

N_H0 – число циклов перемены напряжений, соответствующее пределу выносливости; N- число циклов перемены напряжений за весь срок службы (наработка), N = 573ωL_h. Здесь ω – угловая скорость соответствующего вала (1/с), L_h – срок службы привода (ч.).

Расчет числа циклов перемены напряжений за весь срок службы:

N3 = 573ω1L_h = 573*60,06*24,41*10³ = 840*10⁶

N4 = 573ω2L_h = 573*10,01*24,41*10³ = 140*10⁶

Расчет коэффициента долговечности для зубьев шестерни K_HL3 и колеса K_HL4:

K_HL3 = = = 0,66

K_HL4 = = = 0,73

Так как N > N_H0, то К_HL = 1.

Допускаемые контактные напряжения для зубьев шестерни и колеса рассчитываются по формуле:

[σ]_H = K_HL[σ]_H0.

Тогда:

[σ]_H3 = 1·514,3 = 514,3 (Н/мм²)

[σ]_H4 = 1·464,8 = 464,8 (Н/мм²)

Зубчатые передачи с прямыми зубьями при разности средних твердостей рабочих поверхностей зубьев шестерни и колеса НВ — НВ2 < 70 рассчитывают по минимальному допускаемому контактному напряжению:

464,8

3. Определение допускаемых напряжений изгиба.

Поверочный расчет зубчатых передач на изгиб выполняется отдельно для зубьев колеса и шестерни по допускаемым напряжениям изгиба [σ]_F3 и [σ]_F4, которые определяются по формуле:

[σ]_F = K_FL[σ]_F0,

Коэффициент долговечности для зубьев шестерни и колеса:

K_FL = , где

N_F0 = 4*10⁶ - число циклов перемены напряжений для сталей, соответствующее пределу выносливости.

K_FL3 = = = 0.41

K_FL4 = = = 0.55

Так как N > N_F0, то К_FL = 1, то:

[σ]_F03 = 1 * 255 = 255 МПа.

[σ]_F04 = 1 * 227,6 = 227,5 МПа.

Для реверсивной передачи следует уменьшить [σ]_F02 на 25% тогда:

[σ]_F03 = 255 * 0.75 = 191,3

[σ]_F04 = 227,6* 0.75 = 170,7

4.Результаты вычислений занесем в таблицу

Механические характеристики материалов зубчатой передач Таблица 5.1

Элемент передачи	Марка стали	Dпред	Термообработка	НВср	σв	σ-1	[σ]Н	[σ]F
		Sпред			Н/мм²
Шестерня	45		Улучшение	248.5	900	410	828	232.5
Колесо	45Л		Улучшение	221	900	410	580	220.2