Расчет редуктора

3     Расчет редуктора

3.1 Расчет зубчатых колес редуктора

Выбираем материалы со средними механическими характеристиками (гл. III, табл. 3.3): для шестерни – Сталь 45, термическая обработка – улучшение, твердость - НВ230, для колеса – Сталь 45, термическая обработка – улучшение, твердость - НВ200.

Допускаемые контактные напряжения

где σ_Hlimb – предел контактной выносливости при базовом числе циклов.

По табл. 3.2. гл.III для углеродистых сталей с твердостью поверхностей зубьев менее НВ350 и термической обработкой (улучшением)

K_HL – коэффициент долговечности; при числе циклов нагружения больше базового, что имеет место для длительной эксплуатации редуктора, принимают К_HL=1.

[S_Н]=1,10 – коэффициент безопасности.

Для косозубых колес расчетное допускаемое контактное напряжение:

Для шестерни:

Для колеса:

Тогда расчетное допускаемое контактное напряжение

Требуемое условие [σ_Н] £[s_Н2] выполнено.

Коэффициент К_Нb ,учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине венца, примем по табл. 3.1 [1]. Несмотря на симметричное расположение колес относительно опор, примем значение этого коэффициента, как в случае несимметричного расположения колес, так как со стороны клиноременной передачи действует сила давления на ведущий вал, вызывающая его деформацию и ухудшающая контакт зубьев;

Принимаем К_Нb =1,25

Принимаем коэффициент ширины венца y_ва =0,5 [1,с.36]

Межосевое расстояние из условий контактной выносливости активных поверхностей зубьев по формуле [1,с.29]:

Ближайшее значение межосевого расстояния по ГОСТ2185-66 a_W=140 мм.

Нормальный модуль зацепления принимаем по следующей рекомендации:

Принимаем по ГОСТ 9563-60

Принимаем предварительно угол наклона зубьев b=10^о и определим числа зубьев шестерни и колеса:

Принимаем z₁=22, тогда z₂=z₁ *u = 22*4=88

Уточненное значение угла наклона зубьев:

b=10^о50¢

Основные размеры шестерни и колеса:

Диаметры делительные:

Проверка:

Диаметры вершин зубьев:

Ширина колеса:

Ширина шестерни b₁=b₂+5=75мм.

Определяем коэффициент ширины шестерни по диаметру:

Окружная скорость колес и степень точности передачи:

При такой скорости для косозубых колес следует принять 8-ю степень точности [1,с.32].

Коэффициент нагрузки:

где, К_Нb - коэффициент, учитывающий твердость поверхности зубьев и расположение зубчатого колеса

К_Нa- коэффициент, учитывающий окружную скорость колес и степень точности передачи.

К_НV- коэффициент, учитывающий окружную скорость колес, твердость поверхности зубьев и форму зуба.

Значения К_Нb даны в таблице 3.5; при , твердости НВ£350 и несимметричном расположении колес относительно опор ( учет натяжения клиноременной передачи) К_Нb»1,17.

По таблице 3.4 гл. III при V=1,4 м/с и 8-й степени точности К_Нa=1,09.

По таблице 3.6 для косозубых колес при V£5м/с К_НV=1,0.

Тогда

Проверка контактных напряжений по формуле[1,с.31]:

Силы действующие в зацеплении:

Окружная

Радиальная

a=20^о – угол профиля в нормальной плоскости.

Осевая

Проверяем зубья на выносливость по напряжениям изгиба по формуле [1.с.44]:

где К_F- коэффициент нагрузки. По табл.3.7 при y_bd=1,34, твердости НВ£350 и несимметричном расположении зубчатых колес относительно опор К_Fb=1,34. По табл. 3.8 К_FV=1,1. Таким образом К_F = 1,34*1,1=1,474.

Y_F- коэффициент учитывающий форму зуба и зависящий от эквивалентного числа зубьев z_v:

У шестерни

У колеса

Y_F1=4,014 и Y_F2=3,61

Допускаемое напряжение

По табл.3.9 для стали 45 улучшенной при твердости НВ£350 s⁰_Flimb=1,8НВ.

Для шестерни s⁰_Flimb=1,8*230=415 Мпа; для колеса s⁰_Flimb=1,8*200=360Мпа.

[S] – коэффициент безопасности,

[S]=[S_F]^/*[S_F]^//

 [S_F]^/- коэффициент, учитывающий нестабильность свойств материала зубчатых колес, [S_F]^/=1,75.

[S_F]^// - коэффициент, учитывающий способ получения заготовки зубчатого колеса, [S_F]^//=1.

Следовательно [S]= 1,75.

Допускаемые напряжения:

Для шестерни:

Для колеса

Находим отношение

Для шестерни

Для колеса

Дальнейший расчет следует вести для зубьев колеса, для которого найденной отношение меньше.

Определяем коэффициенты Y_b и K_Fa

Для средних значений коэффициента торцового перекрытия e_а=1,5 и 8-й степени точности К_Fa=0,92.

Проверяем прочность зуба колеса по формуле [1,с46]

Условие прочности выполнено.