Другие предметы \ Анализ и синтез передаточных элементов в технических системах

Проектирование и расчёт привода технической системы с выбором электродвигателя по ГОСТ. Вариант № 3, задание № 1, страница 2

4.1 Назначение материала шестерни и колеса

Для изготовления зубчатых колес выбираем сталь 45 с термообработкой- улучшение ГОСТ 1054-74 [5, т. 9].

Корпус выполнен из серого чугуна СЧ 18 ГОСТ 1412-70 [5, т. 59]

Принимаем:

для шестерни твердость [4, т. 12.1] при диаметре заготовки

для колеса твердость [4, т. 12.1] в предположении, что наибольшая толщина заготовки колеса

Тогда

4.2 Ориентировочное значение межосевого расстояния находится по формуле при к=10.

Где Т₁- вращающий момент на валу шестерни, U₁-передаточное отношение второй передачи.

4.3 Окружная скорость зубчатого колеса

Где - ориентировочное значение межосевого расстояния; U₁-передаточное отношение второй передачи; n₁- частота вращения вала шестерни

4.4 Допускаемые контактные напряжения:

4.4.1 Интерполированием находим число циклов напряжений, соответствующих перелому кривой усталости(пределу выносливости):

Для шестерни [4, т. 12.8]

Для колеса [4, т. 12.8]

4.4.2 Число циклов нагружения зубьев за все время работы при :

Шестерни :

Колеса

Где n₁- частота вращения вала шестерни; -требуемый ресурс передачи ; U₁-передаточное отношение второй передачи; N_k₁- число циклов нагружения зубьев за все время шестерни.

Эквивалентное число циклов нагружения зубьев находим по формуле, значение коэффициента [4, т. 12.2]:

Шестерни:

Колеса

Где N_k₁, N_k₂- число циклов нагружения зубьев за все время шестерни, колеса.

4.4.3 Т.к. ,то по условию формулы при условии принимаем коэффициент долговечности .

В предположении параметра шероховатости сопряженных поверхностей зубьев с отклонениями профиля неровностей принимаем .

Принимаем значение коэффициента [4, т. 12.9].

Коэффициент запаса прочности для улучшенных колес

4.4.4 Пределы контактной выносливости:

Для шестерни : [4, т. 12.7]

Для колеса [4, т. 12.7]

Где - среднее значение твердости шестерни и колеса.

4.4.5 Допускаемые контактные напряжения

Для шестерни: ;

Для колеса ;

Для расчета прямозубой передачи принимаем меньшее значение: ;

Где - пределы контактной выносливости для шестерни и колеса.

4.5 Допускаемые напряжения изгиба.

4.5.1 Базовое число циклов напряжений соответствует пределу выносливости зубьев при изгибе

4.5.2 Эквивалентное число циклов нагружения зубьев находим по формуле, значение коэффициента [4, т. 12.2], при q_F=6:

Шестерни:

Колеса

Где N_k₁, N_k₂- число циклов нагружения зубьев за все время шестерни, колеса.

4.5.3 Т.к. ,то по условию формулы при условии принимаем коэффициент долговечности .

Полагая шероховатость переходной поверхности между зубьями при зубофрезировании с отклонениями высоты микронеровностей принимаем .

При нереверсивной работе [4, т. 12.9].

Коэффициент запаса прочности

4.5.4 Пределы контактной выносливости зубьев при изгибе :

Для шестерни : [4, т. 12.10]

Для колеса [4, т. 12.10]

Где - среднее значение твердости шестерни и колеса.

4.5.5 Допускаемые напряжения изгиба:

Для шестерни: ;

Для колеса .

4.6 коэффициенты нагрузки

4.6.1 Ориентируясь на передачи общего машиностроения назначаем 8-ю степень точности передач [4, т. 11.2]

Затем интерполированием получаем [4, т.12,5; т. 12.6]

4.6.2 Принимаем коэффициент ширины венца для симметрично расположенных относительно опор колес

По формуле высчитаем коэффициент:

Где U₂-передаточное отношение второй передачи.

Выбираем значение коэффициента неравномерностей распределения нагрузки в начальный период работы

Коэффициент К_w находим по таблице для зубчатого колеса (колеса с меньшей твердостью) : К_w=0,38 [4, т. 12.4].

Тогда значения коэффициента после приработки зубьев:

;

Значение коэффициента находим по формуле при G_F=0.91:

4.6.3 Находим значение коэффициента распределения нагрузки между зубьями для назначенной 8-ой степени точности:

4.6.4 Находим значение коэффициентов нагрузки при К_А=1:

4.7 Межосевое расстояние: уточняем межосевое расстояние :

Где U₂-передаточное отношение второй передачи; Т₂- момент вращения на валу шестерни; К_Н- коэффициент нагрузки; коэффициент ширины венца для симметрично расположенных относительно опор колес ; -допускаемое контактное напряжение.

Принимаем по ГОСТ а_w=140 мм.

4.8 Ширина венца колеса и шестерни

Где коэффициент ширины венца для симметрично расположенных относительно опор колес; a_w- межосевое расстояние.

4.9 Нормальный модуль зубьев:

Минимальное значение:

мм;

Максимальное значение:

мм;

Где U₁-передаточное отношение второй передачи; Т₁- момент вращения на валу шестерни; a_w- межосевое расстояние; b₂-ширина венца колеса; K_F- коэффициент нагрузки; -допускаемые напряжения изгиба для колеса.

Принимаем m=3 мм [4, т.11.1]

4.10 Число зубьев колес

Суммарное число зубьев:

Число зубьев шестерни и колеса:

Где a_w- межосевое расстояние; U₁-передаточное отношение второй передачи; m- нормальный модуль зубьев.

4.11 Фактическое передаточное число:

Где число зубьев шестерни и колеса.

Для дальнейших расчетов принимаем .

4.12 Проверочный расчет на контактную прочность.

;

Что меньше допускаемого значения . Контактная прочность зубьев обеспечена, поэтому рассчитанные параметры передачи принимают за окончательные.

Где К_Н- коэффициент нагрузки; U₁-передаточное отношение второй передачи; Т₁- момент вращения на валу шестерни; b₂-ширина венца колеса; a_w- межосевое расстояние.

4.13 Сила в зацеплении

Окружная сила: