Расчет зубчатой передачи

Расчет зубчатой передачи

ВВЕДЕНИЕ

В абсолютном большинстве машин и механизмов режим работы исполнительных органов не совпадает с режимом работы двигателя, при этом передача механической энергии с двигателя на рабочий орган машины осуществляется при помощи различных механических устройств, называемых передачами.

Механическими передачами называются механические устройства, предназначенные для передачи механической энергии на расстояния, как правило, с преобразованием скоростей и моментов, а в некоторых случаях видов и законов движения.

1. РАСЧЕТ ЗУБЧАТОЙ ПЕРЕДАЧИ

Исходные данные:

 - частота вращения шестерни;

 - частота вращения колеса;

 - вращающий момент действующий на колесо;

 - кратность пускового момента двигателя;

 - срок службы передачи;

Z_см= 2 - число смен работы в течении суток;

t_см = 6ч - продолжительность смены;

 - коэффициент годового использования передачи;

 - коэффициент сменного использования передачи;

Реверсивность передачи - реверсивная;

Характер производства - крупносерийный.

1.1     Передаточное число передачи

 - передаточное число передачи

1.2     Срок службы передачи (ресурс) в часах

L_h = 365* К_год* t_см *Z_см* *=365*0.8*6*2*0.7*5.5=13490.4 ч.

1.3     Действительное число циклов нагружения

зубьев шестерни , колеса

где - число зацепления зуба за 1 оборот.

 циклов;

 циклов.

1.4 Выбор материала и термической обработки

Шестерня изготовлена из стали 40x с термической обработкой улучшение, закалка ТВЧ . При этом механические характеристики по таблице 1.2 и приложению А источника [1]:

= 900 МПа;

Н₁ = 269…302 HВ;

Размеры заготовки , .

Колесо изготовлено из стали 40x с термической обработкой улучшение. При этом механические характеристики по таблице 1.2 и приложению А источника [1]:

= 900 МПа;

Н₁ = 269…302 HВ;

Размеры заготовки , .

1.5 Допускаемые контактные напряжения

Средняя твёрдость рабочих поверхностей зубьев шестерни  и колеса

,

.

Базовое число циклов нагружения соответствующие пределу выносливости для шестерни , колеса

,

 ,

где - средняя твердость.

циклов,

циклов.

Эквивалентное число циклов нагружения зубьев шестерни , колеса

,

,

где  - коэффициент эквивалентности

циклов

циклов

Коэффициент долговечности шестерни , колеса

Предел контактной выносливости шестерни , колесо

Допускаемые контактные напряжения шестерни , колеса

,

,

где  - коэффициент запаса прочности шестерни и колеса соответственно

МПа,

МПа.

Расчетные допускаемые контактные напряжения

Допускаемые максимальные контактные напряжения шестерни , колеса

,

.

1.6 Допускаемые напряжения изгиба

Эквивалентное число циклов измерения напряжения шестерни , колеса

где  - коэффициент эквивалентности при расчете на изгиб

,

,

где  - показатель степени для Н>350НВ,

 - показатель степени для Н350НВ,

Коэффициент долговечности шестерни , колеса

Придел выносливости зубьев при изгибе шестерни , колеса

 - выбираем по таблице 1.4 источника [1],

 - выбираем по таблице 1.4 источника [1].

Допускаемые напряжения изгиба шестерни , колеса

,

,

где  - коэффициент запаса прочности,

 - коэффициент реверсивности ,

- полирование - коэффициент учитывающий влияние шероховатости переходной поверхности зуба,

- штамповка - коэффициент учитывающий получение заготовки колеса,

Допускаемые максимальные напряжения изгиба шестерни , колеса

1.7 Основные параметры передачи

Межосевое расстояние

, ,

где  - коэффициент межосевого расстояния для косозубого зацепления,

 - относительная ширина колеса относительно межосевого расстояния, принимаем из стандартного ряда по таблице 1.5 источника [1],

 - коэффициент загрузки.

Принимаем  из стандартных значений нормального ряда по таблице 1.6 [1].

Ширина венцов зубчатого колеса , шестерни

Принимаем  - из ряда нормальных линейных размеров, приведенных в приложении Б [1]

Принимаем  - из ряда нормальных линейных размеров, приведенных в приложении Б [1]

Модуль зацепления

,

где  - предварительное число зубьев шестерни,

Принимаем  - из предпочтительного ряда чисел приведенного в таблице 1.8 [1]

Число зубьев шестерни , колеса

Действительное передаточное число

 - отклонение действительного передаточного числа от требуемого

1.8 Диаметры зубчатых колес

Рисунок 1.2 - Геометрические размеры зубчатого колеса

зубчатый колесо заготовка цилиндрический

Диаметр делительной окружности:

Диаметр окружности вершин зубьев:

Диаметр окружности впадин зубьев:

1.9 Пригодность заготовки колес

Чтобы получить при термообработке принятые для расчета механические характеристики материала, размеры заготовки колес не должны превышать предельно допустимых величин.

Геометрические размеры заготовок определяют по формуле для цилиндрической шестерни

Геометрические размеры заготовок для сплошного колеса без выточек:

Условия пригодности заготовок зубчатых колес:

Предельные значения  и  приведены в приложении А .

1.10 Силы в зацеплении

Рисунок 1.3 - Схема сил в зубчатом зацеплении косозубой передачи

Силы, действующие в зацеплении, определяются по формулам:

1.11 Проверочные расчеты

Окружная скорость

Степень точности

Степень точности передачи - 8 (передача пониженной точности) - принимаем по таблице 1.11 источника [1]

Проверка расчетных контактных напряжений

,

где  - коэффициент, учитывающий механические свойства материалов колес;

 - коэффициент, учитывающий форму профиля зубьев;

 - коэффициент, учитывающий степень перекрытия;

 - коэффициент нагрузки при расчете по контактным напряжениям;

,

где  - коэффициент внешней динамической нагрузки;

 - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по длине контактной линии;

,

где  - коэффициент ширины колеса относительно делительного диаметра;

- индекс, зависящий от схемы расположения колеса относительно опор (симметричное), принимается по таблице 1.13 ,

 - коэффициент динамичности, выбирается по таблице 1.12 [1]

 - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки между сопряженными зубьями

Отклонение расчетного значения контактного напряжения от допускаемого:

Проверка расчетных напряжений изгиба шестерни , колеса

,

,

где  - коэффициент формы зуба, принимается по таблице 1.15

 - коэффициент формы зуба, принимается по таблице 1.15 ,

 - коэффициент нагрузки при расчете по напряжениям изгиба.

,

где - коэффициент внешней динамической нагрузки,

- коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по длине контактных линий.

 - коэффициент, учитывающий внутреннюю динамическую нагрузку, определяется по таблице 1.16 ,

- коэффициент учитывающий неравномерность распределении нагрузки между сопряженными зубьями

Отклонение расчетного значения изгибающего напряжения от допускаемого

Проверка прочности зубьев при перегрузках ,

Максимальные напряжения изгиба ,

1.12 Параметры зубчатой передачи

2. КОНСТРУИРОВАНИЕ ЗУБЧАТОГО КОЛЕСА

Исходные данные

 - вращающий момент колеса;

 - ширина венца зубчатого колеса;

 - модуль зацепления;

- диаметр окружности впадин зубьев колеса;

 - диаметр окружности вершин зубьев колеса.

Внутренний диаметр ступицы

,

где

.

Длина ступицы

Наружный диаметр ступицы

Толщина венца зубчатого колеса

Толщина диска

Диаметр центровой окружности

При изготовлении зубчатых колес штамповкой принимают штамповочные уклоны y=7 и радиусы закругления R

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Выполнив данную работу, я освоил методику расчета закрытых цилиндрических косозубых передач, осуществлять определение размеров проектировочным расчетом на контактную выносливость зубьев и определять допускаемые контактные напряжения.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1 Васильев А. С., Селиверстов А.А. Расчет механических передач: Методическое пособие/Изд-во ПетрГУ: - 2008