3 Расчет прямозубой цилиндрической зубчатой передачи

3.1 Выбор материала колес и определение допускаемых напряжений

Выбираем материал для колеса Сталь 35Л (термообработка нормализация), для шестерни Сталь 40Х (термообработка улучшение). Свойства сталей сводим в таблицу 1. [4] табл. 3.2

Таблица 1

Свойства материалов	Звенья передачи
	шестерня	колесо
Марка стали	Сталь 40Х	Сталь 35Л
Термообработка	Улучшение	Нормализация
Предел прочности
Предел текучести
Твердость сердцевины	235…262	163…207

3 .2 Определяем допускаемые контактные напряжения

,

где - предел контактной выносливости,

=1,1 – коэффициент безопасности (для нормализованных и улучшенных колес)

- коэффициент долговечности определяется в зависимости от числа эквивалентных циклов нагружения и базового числа циклов нагружения

3.2.1 Предел контактной выносливости для шестерни и колеса

для шестерни:

для колеса:

где , - средняя твердость шестерни и колеса

3.2.2 Эквивалентное число циклов нагружения

Расчет по колесу, имеющему наименьшее число циклов нагружения:

где , , - момент, частота вращения колеса и время работы в режиме ;

- максимальный длительно действующий момент, по которому ведется расчет;

- число зацеплений за один оборот.

Коэффициент долговечности определим по формуле

3.2.3 Допускаемые контактные напряжения

для шестерни:

для колеса:

Для зубчатой передачи:

3.2.4 Проверим опасность перегрузки слабого звена по условию

Перегрузки колеса нет

3.3 Допускаемые напряжения изгиба

,

где - предел выносливости зубьев при изгибе,

- коэффициент безопасности

- коэффициент, учитывающий двухстороннее приложение нагрузки (передача реверсивная)

Коэффициент долговечности:

3.3.1 Предел выносливости зубьев при изгибе

для шестерни:

для колеса:

3.3.2 Допускаемые напряжения изгиба

для шестерни:

для колеса:

3.4 Допускаемые напряжения при кратковременных перегрузках

а) для колеса по контактным напряжениям:

б) для шестерни и колеса по напряжениям изгиба:

3.5 Проектный расчет

3.5.1 Определяем диаметр шестерни:

где - вспомогательный коэффициент (для прямозубых колес)

- коэффициент ширины шестерни относительно диаметра [2] табл. 9.4

- коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине венца [2] рис. 9.5

Предварительно принимаем

3.5.2 Определяем геометрические параметры колес

3.5.2.1 рабочая ширина колеса: , принимаем

3.5.2.2 нормальный модуль:

где - коэффициент ширины шестерни относительно модуля [2] табл. 9.5

по ГОСТ 9563-80 принимаем

3.5.2.3 число зубьев шестерни:

принимаем

3.5.2.4 число зубьев колеса:

3.5.2.5 уточняем размеры диаметров делительных окружностей шестерни и колеса:

3.5.2.6 Определяем межосевое расстояние:

3.5.2.7 Окончательно определяем геометрическ ие параметры

шестерни:

делительный диаметр

диаметр вершин зубьев

диаметр впадин зубьев

ширина шестерни

колеса:

делительный диаметр

диаметр вершин зубьев

диаметр впадин зубьев

ширина колеса

3.5.2.8 Проверим зубчатую передачу на выносливость от действия контактных напряжений. Определим величину коэффициента динамической нагрузки , для этого рассчитаем окружную скорость в зацеплении

и назначаем 9-ю степень точности [2] табл. 9.10, тогда коэффициент динамической нагрузки [4] табл. 4.3

Окружное усилие в зацеплении:

Удельная расчетная окружная сила

где - коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями [2, с. 188]

Определим величину действующих контактных напряжений

где , , - коэффициенты учитывающие геометрию, механические свойства и перекрытие зубьев

где - коэффициент торцевого перекрытия

условие прочности выполняется

3.5.2.9 Проверим зубчатую передачу на прочность по напряжениям изгиба по формуле

где , , - коэффициенты, учитывающие форму, перекрытие и наклон зубьев

Предварительно определим величины параметров, входящих в эту формулу

Эквивалентное число зубьев:

шестерни ;

колеса .

По графику [2, рис. 9.6] ;

Определим слабое звено, по которому следует проверить прочность зуба. Рассчитаем отношение

для шестерни ;

для колеса .

Меньшая величина отношения у колеса, поэтому проверку производим для зуба колеса.

Коэффициент, учитывающий перекрытие зубьев [2, с.187]

Коэффициент, учитывающий наклон зубьев (передача прямозубая) [2, с.187]

Удельная расчетная окружная сила

где - коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями [4, с. 66]

- коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по длине зуба [4, с. 66]

- коэффициент динамической нагрузки [4, с. 65]

условие прочности выполняется

3.5.2.10 Проверим прочность зубьев при перегрузках

По контактным напряжениям:

условие прочности выполняется

По напряжениям изгиба:

условие прочности выполняется

3.5.2.11 Силы в зацеплении

На шестерне:

На колесе: