Раздел 3. Расчёт тихоходной цилиндрической передачи

3.1 Исходные данные

Крутящий момент колеса

Частота вращения шестерни

Частота вращения шестерни

Передаточное число

U=4,3

Срок службы в годах

L=6 лет

Периодичность работы

Циклограмма нагружения приведена в задании

Выбор материала и определение допускаемых напряжений

В качестве материалов зубчатых колёс применяем Сталь 40Х. Для шестерни – улучшение, для колеса – улучшение.

Механические свойства приведены в таблице 2.1

Таблица 2.1 Механические свойства материалов

Параметр	Шестерня	Колесо
Марка стали	40Х	40Х
Вид термообработки	улучшение	улучшение
Твёрдость НВ	320	300
, МПа	710	670
, МПа	576	540
, МПа	800	800
, МПа	1000	1000
	1,1	1,1
	2	2
	1,2	1,2
	1	1

3.2 Расчёт допускаемых напряжений

–допускаемое контактное напряжение, МПа

- коэффициент безопасности по контактным напряжениям

–коэффициент, учитывающий шероховатость рабочей поверхности зубьев (при зубофрезеровании =0,95)

- предел контактной выносливости, МПа

–коэффициент долговечности

–эквивалентное число циклов нагружения

- базовое число циклов нагружения (выбирается по таблицам в зависимости от твердости)

Для 320 НВ

Для 235 НВ

Эквивалентное число цикло нагружения шестерни

где - максимальный из длительнодействующих вращающих моментов, передаваемых рассчитываемым колесом за весь срок службы передачи (в задании), Нм

- передаваемые зубчатым колесом вращающие моменты в течение времени , Нм

n – частота вращения рассчитываемого зубчатого колеса,

с – число зубчатых колёс, находящихся в зацеплении с рассчитываемым

- продолжительность работы передачи под нагрузкой за расчётный срок службы в часах:

часа

Принимаем

Эквивалентное число цикло нагружения колеса

Принимаем

Допускаемое контактное напряжение шестерни

Допускаемое контактное напряжение колеса

В качестве расчётного принимаем напряжение

Допускаемое напряжение при расчёте на усталость по напряжениям изгиба

где - предел выносливости зубьев, МПа, по напряжениям изгиба

- коэффициент безопасности

–коэффициент, учитывающий шероховатость переходной поверхности зуба

- коэффициент, учитывающий влияние двустороннего приложения нагрузки (при односторонней нагрузке)

–коэффициент долговечности

при НВ<350 m=6

При переменном режиме нагрузки

Эквивалентное число цикло нагружений шестерни

Принимаем

Эквивалентное число цикло нагружений колеса

Принимаем

Допускаемое напряжение изгиба зуба шестерни

Допускаемое напряжение изгиба зуба колеса

Принимаем

3.3 Проектировочный расчёт на контактную выносливость

Межосевое расстояние передач

- вспомогательный коэффициент, для стальных прямозубых колёс

- передаточное число

- вращающий момент на колесе, Нм

- коэффициент ширины колеса относительно межосевого расстояния,

–коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине зубчатого венца

По таблице

мм

Расчётное значение округляем до 160 мм

3.4 Геометрический расчёт передачи

Формулы для расчёта параметров прямозубых эвольвентных цилиндрических передач внешнего зацепления

Таблица 3.1

Параметр	обозначение	Расчётная формула
1	2	3
Межосевое расстояние		160
Передаточное число
Ширина шестерни
Модуль нормальный
Суммарное число зубьев
Число зубьев шестерни
Число зубьев колеса
Фактическое передаточное число
Отклонение передаточного числа
Делительное межосевое расстояние
Угол зацепления
Делительные диаметры	, мм
Диаметры вершин зубьев	, мм
Диаметры впадин зубьев	, мм

Кинематические и силовые параметры передачи

Окружная скорость зацепления

По рассчитанному значению окружной скорости назначаем степень точности передачи 9

Усилия в зацеплении

Окружная сила

Радиальная сила

3.5 Проверочный расчёт на контактную выносливость

Расчётное контактное напряжение в полюсе зацепления

–числовой коэффициент, для стальных прямозубых колёс

–коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями; для прямозубых передач

–коэффициент, определяемый по таблице,

–коэффициент динамической нагрузки, возникающий в зацеплении. Определяется по таблице,

- вращающий момент на колесе, Нм

Необходимо увеличить параметр до 62 мм вследствие перегрузки передачи. Тогда

3.6 Проверочный расчёт на выносливость по напряжениям изгиба

Напряжение изгиба в основании зуба шестерни

- коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями; для прямозубых передач

- коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине зубчатого венца; (по таблице)

–коэффициент динамической нагрузки; (по таблице)

–коэффициент формы зуба шестерни; (по таблице)

Условие прочности зубьев колеса по напряжениям изгиба имеет вид

–коэффициент формы зуба колеса; (по таблице)

3.7 Проверка прочности зубьев при перегрузках

Максимальное контактное напряжение

- расчетные напряжения и момент при расчёте по контактной выносливости зубьев;

–предельное допускаемое напряжение,

Для нормальных, улучшенных и объёмно закалённых зубьев

Максимальные напряжения изгиба

- расчетные напряжения и момент при расчёте на усталость при изгибе;

- предельное допускаемое напряжение изгиба

При HB<350