Цилиндрической передачи
Исходные данные для расчета:
а) частота вращения шестерни n1=730 об/мин;
б) частота вращения колеса n2 = 91 об/мин;
в) передаточное число ступени Uц.п. = 8;
г) вращающий момент на валу колеса Т2 = 502 Н • м.
д) расчетный срок службы (ресурс работы) Lh=12000 ч;
Проектный расчет
1.Выбор варианта термообработки зубчатых колес.
Принимаем вариант термообработки (т.о.) I (см. табл. 1П.6 приложения 1П): т.о. шестерни - улучшение, твердость поверхности 269...302 НВ; т.о. колеса - улучшение, твердость поверхности 235...262 НВ; марки сталей одинаковы для шестерни и колеса: 40Х;
2.Предварительное определение допускаемого контактного напряжения при проектном расчете на сопротивление контактной усталости. Средняя твердость H поверхности зубьев:
НВ;
НВ;
Предел контактной выносливости поверхности зубьев σH lim, соответствующий базовому числу циклов напряжений (см. табл. 1П.9 приложения 1П) для т.о. улучшение:
МПа;
МПа;
Расчетный коэффициент SН (табл. 1П.9 приложения 1П) для т.о. улучшение:
SН1= SН2=1,1.
Базовое число циклов напряжений NН lim:
(2.14)
;
;
Эквивалентное число циклов напряжений NНE за расчетный срок службы передачи Lh=12000 часов:
(2.15)
;
;
где с1, и с2 -число зацеплений за один оборот соответственно зуба шестерни и зуба колеса; с1=1; с2 =1; µH=0,59- согласно графика нагружения.
Определяем коэффициенты долговечности ZN1и ZN2. Так как NНE1>NНlim1, тогда
(2.16)
.
Так как NНE2>NНlim2, тогда
.
Предварительная величина допускаемого контактного напряжения при расчете передачи на сопротивление контактной усталости:
|
|
(2.17)
МПа;
МПа;
В качестве расчетного допускаемого контактного напряжения [σн] при расчете прямозубой цилиндрической передачи на контактную усталость принимается минимальное напряжение из [σн]1 и [σн]2.
3. Определение межосевого расстоянии. По табл. 1П.11 приложения 1П выберем коэффициент ψba. В данной таблице в зависимости от расположения зубчатых колес относительно опор и твердости рабочих поверхностей зубьев указывается диапазон рекомендуемых значений ψba. В указанном диапазоне ψba рекомендуется принимать из ряда стандартных чисел: 0,15; 0,2; 0,25; 0,315; 0,4 и 0,5. Данных рекомендаций допускается не придерживаться при проектировании нестандартных редукторов.
В нашем примере шестерня рассчитываемой ступени расположена симметрично относительно опор, а колесо - симметрично (см. схему привода). По табл. 1П.11 приложения 1П при HB1<350 и HB2<350 принимаем из диапазона ψba = 0,3...0,5 расчетное значение ψba =0,5 и значение ψbdmax=1,4.
Тогда коэффициент ψba (предварительно):
По табл. 1П.12 приложения 1П при НВ1<350 и НВ2 <350 для кривой IV (редуктор соосный) принимаем коэффициент КHβ = 1.
|
|
Приняв для прямозубой цилиндрической передачи вспомогательный коэффициент Кα= 495, определим предварительно межосевое расстояние а'w:
(2.18)
мм.
По табл. 1П. 13 приложения 1П принимаем ближайшее стандартное значение аw = 180 мм.
4. Определение модуля передачи.
мм
По табл. 1П.14 приложения 1П для полученного диапазона модулей пользуемся стандартными значениями 1-го ряда, примем m =2 мм.
5. Определение чисел зубьев шестерни и колеса.
Число зубьев шестерни
принимаем Z1=20.
Число зубьев колеса
.
6. Определение фактического передаточного числа ступени.
(2.20)
Отклонение Uф от U:
.
7. Определение основных размеров шестерни и колеса. Диаметры делительные:
мм;
мм.
Проверка:
мм.
Примем коэффициент высоты головки зуба ha* = 1 и коэффициент радиального зазора с*= 0,25. Тогда, диаметры окружностей вершин da и впадин df зубьев при высотной модификации:
мм;
мм;
мм;
мм.
Ширина венца колеса
мм, см. п. 5.
Ширина венца шестерни
мм.
Проверочный расчет
8. Проверка пригодности заготовок зубчатых колес и выбор материала
для их изготовления. Диаметр заготовки шестерни
мм.
Условие пригодности заготовки шестерни
,
Где Dпред -см. табл.1П.7 приложения 1П. Для стали 40Х при т.о. улучшение для твердости поверхности 235...262 НВ Dпред=200 мм. Таким образом, для изготовления шестерни принимаем сталь 40Х. Выберем материал для изготовления колеса. Для этого определим толщину заготовки диска колеса Сзаг и толщину заготовки обода Sзаг:
|
|
мм;
мм.
Наибольшую из величин Сзаг и Sзаг сравниваем для той же марки стали, что и для шестерни (т.е. 40Х) по табл. 1П.7 приложения 1П при т.о. улучшение для твердости поверхности 235...262 НВ с Sпред =125 мм. Условие Сзаг =56< Sпред =125 мм выполняется. Таким образом, для изготовления колеса также подходит сталь 40Х
9. Определение степени точности передачи. Окружная скорость υ (м/с)
шестерни или колеса в полюсе зацепления одинакова и может быть определена:
(2.22)
м/с.
По табл. 1П.15 приложения 1П, исходя из υ =1.5 м/с для прямозубых цилиндрических передач выбираем 9-ю степень точности, при которой допускается окружная скорость зубчатых колес до 8 м/с.
10. Уточнение допускаемого контактного напряжения при проверочном расчете на сопротивление контактной усталости. На основании рекомендаций, изложенных в п. 2.1, принимаем параметр шероховатости Rа = 3,2 мкм и коэффициент ZR =0,9. Коэффициент ZV =1, т.к. υ<5 м/с.
Тогда по формуле:
(2.23)
МПа;
МПа;
Таким образом, уточненные величины [σн]1 и [σн]2 остались такими же, как и при предварительном расчете ввиду того, что произведение ZR ZV оказалось равным 0,9.
|
|
Следовательно, уточненная величина расчетного допускаемого контактного напряжения [σн] будет такой же, как и при предварительном расчете, т.е. [σн]=450 МПа (см. п. 2).
11. Определение сил, действующих в косозубом зацеплении. Окружная сила Ft на делительном цилиндре
(2.24)
Н
При этом для шестерни и колеса:
Н.
Радиальная сила Fr:
(2.25)
Н.
12.Определение коэффициента нагрузки Кн. При расчете на сопротивление контактной усталости
Коэффициент КНа = 1 -для прямозубых передач.
Коэффициент KHβ уточняем по той же кривой IV при HB1<350 и HB2<350 (см. табл. 1П.12 приложения 1П), что и при предварительном расчете в п.3, в зависимости от уточненной в п.7 величины ψbd=0,98. При этом коэффициент Kнβ практически не изменился: KHβ=1,05.
По табл. 1П.17 приложения 1П коэффициент δН=0,06 при HB1<350 и HB2<350.
По табл. 1П.18 приложения 1П коэффициент g0= 7,3 (при m=2 мм и 9-й степени точности).
Тогда динамическая добавка
(2.26)
Коэффициент KHV:
.
Окончательно
.
13. Проверочный расчет передачи на сопротивление контактной усталости. Для стальных зубчатых колес коэффициент ZH, учитывающий механические свойства материалов сопряженных зубьев: ZЕ =190 МПа1/2.
Коэффициент торцового перекрытия зубьев для прямозубой передачи приближенно можно определить по формуле
Коэффициент, учитывающий суммарную длину контактных линий, для косозубой передачи, так как , то: .
Расчетное значение контактного напряжения
МПа
Сопротивление контактной усталости обеспечивается, так как выполняется условие: σн=395 МПа < [σн]=450 МПа.
14. Определение допускаемого напряжения изгиба при расчете зубьев на сопротивление усталости при изгибе. По табл. 1П.9 приложения 1П принимаем:
а) для шестерни (т. о. улучшение + закалка ТВЧ), при m=3 мм.
МПа; ;
б) для колеса (т. о. улучшение)
МПа, (см. п.2),
Принимаем величины qF, YNmax:
а) для шестерни qF = 9; YNmaх=2,5 при H1>350 МПа;
б) для колеса qF = 6; YNmaх=4 при H1<350 МПа;
Эквивалентное число циклов напряжений NFE за расчетный срок службы Lh =12*103 часов, где с, и с2 - см. п. 2.:
;
;
На основании рекомендаций, изложенных в п. 2.1,определяем коэффициенты долговечности YN1 и YN2.
Для шестерни при NFE> NFlim1 принимается YN1 =1.
Для колеса при при NFE> NFlim1 принимается YN1 =1.
Тогда допускаемое напряжение изгиба:
МПа;
МПа.
15. Определение коэффициента нагрузки КF. Коэффициент нагрузки при расчете зубьев на сопротивление усталости при изгибе:
(2.27)
Коэффициент КFа = 1 -для прямозубых передач.
Коэффициент KFβ принимаем по табл. 1П.12 приложения 1П при HB1<350 и HB2<350 при ψbd=0,98 (кривая V): KFβ =1,1.
Коэффициент δF,учитывающий влияние вида зубчатой передачи и модификации профиля зубьев: δF =0,16.
Коэффициент g0= 7,3- см. п.12.
Тогда динамическая добавка
Коэффициент KHV:
.
Окончательно
.
16 Проверочный расчет зубьев на сопротивление усталости при изгибе.
Коэффициент YFS, учитывающий форму зуба и концентрацию напряжений:
;
.
Тогда расчетное напряжение изгиба σF:
МПа;
МПа.
Сопротивление усталости при изгибе обеспечивается, так как выполняются условия:
Отмечаем, что для данного варианта термообработки основным критерием работоспособности передачи является сопротивление контактной усталости, а не усталости при изгибе.
17. Проверочный расчет передачи на контактную прочность при действии пиковой нагрузки (при кратковременной перегрузке). Цель данного расчета - проверка статической прочности зубьев при действии пиковой нагрузки (при кратковременной перегрузке), не учтенной при расчете на сопротивление контактной усталости. По табл. 1П.9 приложения 1П предельно допускаемое контактное напряжение :
МПа;
где - - максимальное контактное напряжение, - кратковременная перегрузка.
Определяем для шестерни и колеса согласно таблице 1П.9 приложения 1П.:
а) для шестерни: МПа.
б) для колеса МПа.
В качестве расчётной принимаем наименьшую величину МПа.
Тогда для рассчитываемой ступени:
МПа.
18. Проверочный расчет передачи при изгибе пиковой нагрузкой (при кратковременной перегрузке). Цель данного расчета - проверка статической прочности зубьев при действии пиковой нагрузки (при кратковременной перегрузке), не учтенной при расчете зубьев на сопротивление усталости при изгибе.
где - максимальное напряжение изгиба при кратковременной перегрузки.
По табл. 1П.9 приложения 1П предельно допускаемое напряжение изгиба
:
а) для шестерни: Мпа;
б) для колеса: Мпа,
где (см. п. 2).
Ранее мы получили (см. п. 16).
Тогда для рассчитываемой ступени:
Дата добавления: 2016-01-04; просмотров: 115; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!