ПРОЕКТИРОВОЧНЫЙ РАСЧЕТ ЗУБЧАТОЙ КОНИЧЕСКОЙ

ОРТОГОНАЛЬНОЙ ПЕРЕДАЧИ С КРУГОВЫМИ ЗУБЬЯМИ

Рассчитать зубчатую коническую передачу с круговыми зубьями для односту­пенчатого редуктора с моментом на выходе = 900 Н-м.

Частоты вращения входного и выходного валов передачи равны =210 об/мин и =70 об/мин соответственно (передаточное число и = 3).

Конические колеса соответствуют осевой форме 1. Угол наклона зуба в среднем сечении = 35°.

Передача нереверсивная. Шестерня передачи относительно опор расположена консольно. Время безотказной работы =10 000 часов в тяжелом режиме нагру- жения.

Зубчатые колеса изготовлены из стали 40Х, закаленной по поверхности до твер­дости , термообработка типа «улучшение» с последующей закалкой ТВЧ по контуру до заявленной твердости.

В качестве параметров исходного контура инструмента принять:

коэффициент высоты головки зуба; коэффициент высоты ножки зуба; — коэффициент радиального зазора; — угол профиля рейки.

Расчет

Определение допускаемых напряжений

Расчет допускаемых напряжений по контакту и по изгибу не зависит от типа зубчатой передачи. Поскольку исходные данные для расчета рассматриваемой ко­нической передачи с круговыми зубьями совпадают с аналогичными данными ци­линдрической передачи (п. 3.1) и конической передачи с прямыми зубьями (п. 3.2), то в качестве допускаемых напряжений будем принимать значения, полученные в п.п. 3.1—3.2. Тогда

1. допускаемое напряжение усталостной прочности по контакту:

= 804 МПа;

2. допускаемые напряжения усталостной прочности по напряжениям изгиба:

для шестерни:=352,94 МПа;

для колеса: = 352,94 МПа.

Расчет геометрии передачи из условия прочности по контактным

напряжениям.

На этапе проектировочного расчета значение коэффициента динамичности на­грузки принимаем равным = 1,0.

3.3. Проектировочный расчет зубчатой конической передачи с круговыми зубьями 157

Для определения коэффициента концентрации нагрузки необходимо пред-

варительно вычислить величину конструктивного коэффициента , зависящую от коэффициента ширины зубчатого венца . Поскольку значения

лежат в диапазоне выбираем . Конструктивный ко-

эффициент с учетом (7.2.7) равен

Используя данные табл. 7.1.4, для заданного в условии консольного размещения шестерни относительно опор получаем

 

Аналогично можно определить значение коэффициента концентрации нагрузки при расчете на изгиб . Согласно табл. 7.1.5 запишем

Внешний диаметр колеса рассчитывается по формуле 7.2.31, полученной из условия прочности по допускаемым контактным напряжениям, аналогичного (7.2.28), с той лишь разницей, что повышенная по отношению к прямозубым пере­дачам прочность учитывается введением иного по величине поправочного коэффи­циента . При заданной в условии твердости зубьев в качестве расчетного принимаем следующее значение :

Тогда

Внешнее конусное расстояние конического зацепления и рабочая ширина колес:

Для обеспечения выполнения геометрических и технологических условий изго­товления конических передач количество зубьев шестерни следует вычислять по формуле [3, стр. 101]:

158 Глава 3. Передаточные механизмы

 

После подстановки исходных данных получаем

 

Поскольку количество зубьев может быть только целым числом, принимаем

Расчетное значение внешнего окружного модуля:

Полученное значение округляем до ближайшего из нормального ряда (табл. 7.1.2), т. е. полагаем = 6.

Уточненное значение внешнего конусного расстояния:

Ширина обода колеса:

После этого уточним диаметры шестерни и колеса:

Если округлить значение ширины колеса до ближайшего целого числа, = 40 мм, то, как показывают дальнейшие расчеты, не выполняется условие прочности по контактным напряжениям. Поэтому ширину колеса следует сразу не­сколько увеличить: = 42 мм.

Уточняем значения коэффициента относительной ширины и коэффициента ши­рины зубчатого венца:

3.3. Проектировочный расчет зубчатой конической передачи с круговыми зубьями 159

Среднее конусное расстояние (табл. 7.2.2):

Число зубьев плоского колеса:

Средний нормальный модуль:

Средний делительный диаметр шестерни:

Среднийделительный диаметр колеса:

Угол делительного конуса шестерни:

Угол делительного конуса колеса:

Пересчитываем коэффициенты и :

Коэффициент смещения инструмента равносмещенной передачи (7.2.12):