Расчет косозубой цилиндрической передачи 3-4

Исходные данные выбираем из результатов кинематического расчета (табл. 13):

Р₃ = 3,04 кВт;

Р₄ = 2,95 кВт;

n₃ = 198,7 мин^-1;

n₄ = 55,96 мин^-1;

U_3-4=3,55.

Режим нагружения – табл. 43.

 

Таблица 43

Частота вращения	Время работы в часах с использованием мощности

 

2.3.2.1 Проектировочный расчет

 

1 Назначение материалов и расчет допускаемых напряжений

При выборе материалов и режимов термообработки пары
3-4 необходимо принимать в расчет, что для обеспечения минимальных габаритов редуктора и оптимальных условий смазки .

По табл. 24, 25 выбираем:

· для шестерни принимается Сталь 40Х с термообработкой – улучшение с твердостью 269…302 НВ (наиболее вероятная твердость ), ; ;

· для колеса принимается Сталь 40Х с термообработкой – улучшение с твердостью 235…262 НВ (наиболее вероятная твердость ), , .

Допускаемые контактные напряжения

 

.

 

Для шестерни:

(см. табл. 26);

(см. табл. 27);

, принимается

(см. расчет пары 1-2);

(принято );

(ожидается V<5 м/с);

(закрытая обильно смазываемая передача);

(ожидается диаметр колес меньше 700 мм);

.

 

Для колеса:

(см. табл. 26);

(см. табл. 27);

, принимается ;

;

.

Для зубьев косозубой передачи (при Н<350НВ) расчетное допускаемое контактное напряжение определяем по формуле:

 

 

Принимается .

2 Назначение ориентировочного угла наклона зуба и коэффициентов:

;

(см. табл. 28);

(см. табл. 35 при , колеса прирабатываются, положение колеса – в середине между опорами);

(колеса прирабатываются);

(ожидается 8-я степень точности и окружная скорость до 10 м/с).

3 Расчет межосевого расстояния:

 

 

Принимается из табл. 30, и тогда

 

.

Поскольку (280,8791 >> 147,0732 мм), необходимо, согласно рекомендациям, либо изменить ширину колеса, либо назначить более дорогие материалы и термообработку колес, обеспечивающую более высокую твердость рабочей поверхности зубьев. Учитывая, что значение почти в 2 раза превышает принимается решение увеличить твердость пары 3-4.

Из рекомендаций табл. 25 принимается для шестерни Сталь 40Х (улучшение, поверхностная закалка ТВЧ) с твердостью 45…53 НRC_Э ( _, но с учетом рекомендаций принимается ), ; .

Принимается для колеса Сталь 40Х (улучшение и поверхностная закалка ТВЧ) с твердостью 45…53 НRC_Э (наиболее приемлемая твердость ), ; .

Для шестерни:

;

принимается .

;

Для колеса:

;

Принимается .

;

За расчетное допускаемое контактное напряжение берется меньшее из допускаемых напряжений шестерни и колеса – .

4 Назначение ориентировочного угла наклона зуба и коэффициентов:

 

.

 

5 Расчет межосевого расстояния:

 

Принимается из табл. 30, .

6 Назначение модуля:

 

Для унификации инструмента (см. пару 1-2) принимается .

7 Назначение чисел зубьев:

 

8 Расчет геометрических размеров зубчатых колес:

 

 

Принимается .

-– торцевое перекрытие обеспечено.

;

;

Проверка: .

.

Поскольку соизмеримо с , расчет выполнен удовлетворительно.

9 Назначение степени точности:

 

.

 

Назначается степень точности 9-В (см. табл. 33).

 

2.3.2.2 Проверочный расчет

 

1 Проверка на контактную усталостную прочность:

 

;

;

,

 

где ;

 

;

;

 

(см. табл. 35 при ; колеса не прирабатываются; положение - в середине между опорами);

(см. табл. 29);

(см. табл. 36);

 

.

838 МПа < 976 МПа – контактная усталостная прочность обеспечена.

2 Проверка на усталостную изгибную прочность

 

.

 

Выясняется, по какому из зубчатых колес пары вести расчет, для чего для шестерни и колеса рассчитывается .

Допускаемое изгибное напряжение:

 

,

 

где ;

(нагрузка односторонняя).

(при вероятности неразрушения более 0,99).

 

Для шестерни:

, принимается ;

– для всех сталей;

.

 

Для колеса:

, принимается ;

;

.

(по табл. 22, при = );

(по табл. 22, при = );

 

Более «слабым» элементом является шестерня, по которой и ведется дальнейший расчет.

 

 

где ;

(см. табл. 35 при ; положение колеса – в середине между опорами; колеса не прирабатываются);

;

(табл. 36 при );

 

.

 

307 МПа > 273 МПа – изгибная усталостная прочность не обеспечена.

Принимается решение увеличить модуль зацепления – .

Пересчитываем геометрические параметры передачи 3-4:

 

 

Принимается .

– торцевое перекрытие обеспечено.

;

;

Проверка: .

.

.

 

Назначается степень точности 9-В (см. табл. 33).

(по табл. 22, при = );

(по табл. 22, при = );

 

 

Более «слабым» элементом является шестерня, по которой и ведется дальнейший расчет.

 

 

где ;

(см. табл. 35 при ; положение колеса – в средине между опорами; колеса не прирабатываются);

;

(табл. 36 при );

 

.

254 МПа < 273 МПа – изгибная усталостная прочность обеспечена.

 

3 Проверка на контактную прочность при действии максимальных перегрузок:

 

,

,

 

где (см. расчет пары 1-2).

 

.

.

1351 МПа < 1960 МПа – контактная прочность при действии максимальных перегрузок обеспечена.

 

4 Проверка на изгибную прочность при действии максимальных перегрузок:

 

,

 

где ;

.

 

Принимается .

 

.

660 МПа < 1225 МПа – изгибная прочность при действии максимальных нагрузок обеспечена.

Пример 2. Выполнить расчеты зубчатых передач по приведенной схеме и исходным данным (см. рис. 5).