Расчет закрытой конической зубчатой передачи

 

Исходные данные:

Крутящий момент на валу конического колеса Т3 = 35924 Н×мм.

Число оборотов промежуточного вала редуктора n3 = 464 об/мин.

Передаточное число конической передачи uк = 3,15.

Срок службы привода Lh = 29784 часов.

 

4.1. Выбор материалов для изготовления конической зубчатой передачи:

- шестерня – сталь 45, термообработка - улучшение до твёрдости 235…260 НВ;

- колесо – сталь 45, термообработка - нормализация до твёрдости 180…205 НВ.

 

4.2. Допускаемые контактные напряжения определяем по материалу колеса, как менее твёрдого.

,

где МПа, предел выносливости материала по контактным напряжениям при отнулевом цикле нагружения;

- коэффициент долговечности при расчёте по контактным напряже­ниям;

N0 = 107 – базовое число циклов нагружения;

- расчётное число циклов нагружения зубьев колеса. Так как N2 >NН0, то принимаем КHL = 1;

SH = 1,1 – коэффициент безопасности.

МПа.

4.3. Допускаемые напряжения изгиба:

,

где σF01,σF02 – предел выносливости материала по напряжениям изгиба при отнулевом цикле нагружения для шестерни и колеса, соответственно;

МПа;

МПа.

- коэффициент долговечности при расчёте по напряжениям изгиба.

NF0 = 5∙106 – базовое число циклов, т.к. N2> NF0, то .

SF = 1,75 – коэффициент безопасности.

МПа,

МПа.

 

4.4. Определение внешнего делительного диаметра колеса de, мм:

,

где KHb –коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине венца, с прирабатывающимися прямыми зубьями KHb=1; uZ – коэффициент, учитывающий вид зубьев конических колёс, для прямозубых колёс uZ=1.

мм.

Принимаем из стандартного ряда мм.

4.5. Определяем углы делительных конусов шестерни d1 и колеса d2:

,

.

4.6. Определяем внешнее конусное расстояния Re, мм:

.

4.7. Определение ширины зубчатого венца b, мм:

,

где yR = 0,285 – коэффициент ширины зубчатого венца.

мм.

4.8. Определяем внешний окружной модуль зацепления, мм:

.

Назначаем mе=2,5 мм.

4.9. Определяем числа зубьев.

Число зубьев колеса: .

Число зубьев шестерни: .

4.10. Фактическое передаточное число:

.

Отклонение фактического передаточного числа от номинальной величины:

.

4.11. Определяем действительные углы делительных конусов шестерни d1 и колеса d2:

,

.

4.12. Геометрические параметры зацепления, мм:

делительный диаметр шестерни ;

диаметры окружностей выступов:

шестерни ,

колеса ;

диаметры окружностей впадин:

шестерни ,

колеса .

 

 

4.13. Определяем средний окружной модуль, мм:

.

4.14. Определяем средние делительные диаметры шестерни dm1 и колеса dm2, мм:

,

.

Проверочный расчёт

4.15. Определяем окружную скорость, м/c:

.

По окружной скорости назначаем 8-ю степень точности передачи.

 

4.16. Определяем коэффициенты расчётной нагрузки.

Коэффициенты KFa и KHa, учитывающие распределение нагрузки между зубьями, для прямозубой передачи принимаем: KFa=KHa=1.

По степени точности и окружной скорости по таблице 3.6 определяем коэффициенты динамической нагрузки при расчете по контактным напряжениям KHv=1,128 и напряжениям изгиба KFv=1,308.

Коэффициенты KFb и KHb, учитывающие неравномерность распределения нагрузки по длине зуба, для прямозубой передачи принимаем: KHb=KFb = 1.

,

= 1,308.

4.17. Окружная сила, действующая в зацеплении, Н:

4.18. Проверка по контактным напряжениям sH, МПа:

.

4.19. Определяем эквивалентные числа зубьев шестерни и колеса:

,

.

4.20. Коэффициент формы зуба шестерни YF1= 4,07и колеса - YF2= 3,63.

 

4.21. Проверка прочности зубьев колеса и зубьев шестерни по напряжениям изгиба. Условия прочности:

,

,

где Yb=1 - коэффициент, учитывающий наклон зубьев; uF – коэффициент, учитывающий вид зубьев конических колёс, для прямозубых колёс uF=0,85.

,

.

Прочность зубьев по напряжениям изгиба обеспечена.

4.22. Определение конструктивных элементов конического колеса

Размеры колеса, полученные ранее, мм: dae2=161,49; Re=83,94; me=2,5 b=24.

Посадочный диаметр, мм:

,

где [t]=25 МПа – допускаемое касательное напряжение.

Толщина обода, мм: .

Ширина обода, мм: .

Наружный диаметр ступицы, мм: .

Длина ступицы, мм: .

Принимаем мм.

Толщина диска, мм: .

Принимаем толщину диска мм.

Радиусы закруглений принимаем R=1 мм

Принимаем размеры: а = 2 мм и K=4 мм.

Размер фаски мм.

 

Рис. 4.1. Конструкция конического колеса