Проектирование привода карусели диаметром 10 метров, страница 3

Так как  в техническом задании нет особых требований к габаритам передачи, выбираем материал со средними механическими характеристиками: сталь 40Х, термообработка – улучшение. Твердость:

для шестерни

 НВ^б_ш =260

 НВ^т_ш =230    

для колеса

 НВ^б_к =230

 НВ^т_к =210     

 4.2. Расчет допускаемых контактных напряжений:

; [1, с.167-173]

где  S_H  - коэффициент безопасности  (при  улучшении  S_H =1,1);

       - предел контактной выносливости, соответствующий базовому числу циклов (при НВ £ 350 : );

     - коэффициент долговечности, учитывающий влияние срока службы и режима нагрузки. Если рассчитанное значение < 1, то принимается равным единице (К_HL=1).

N_HO - базовое число циклов, которое определяется из графика 8.40а [1].

      - эквивалентное число циклов;

n – частота вращения вала, с = 1 – число зацеплений,

T_i – текущий крутящий момент, T_max – максимальный крутящий момент за цикл,

t=365×L×K_г×24×K_с- суммарное время работы передачи,

где   L – срок службы, К_г- коэффициент годового использования,

        - коэффициент суточного использования.

t=365×4×0.5×24×0.2=3504 часа.

Быстроходная ступень.

Для шестерни:

N_HO(ш) = 18×10⁶

 

, К_HL(ш)=1

Для колеса:

N_HO(к) = 14×10⁶

 

, К_HL(к)=1

Тихоходная ступень.

Для шестерни:

N_HO(ш) = 14×10⁶

N_HЕш^Т= N_HЕк^Б=67.1×10⁶, (т.к. расположены на одном валу)

, К_HL(ш)=1

Для колеса:

N_HO(к) = 11×10⁶

, К_HL(к)=1

4.3. Расчет допускаемых напряжений изгиба:

;  [1, c.173-174]

где - предел выносливости при изгибе (при улучшении ),

Y_R – коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности (при              улучшении Y_R = 1.2),

K_FC – коэффициент, учитывающий характер приложения нагрузки (если передача нереверсивная K_FC = 1),

 – коэффициент долговечности. Если рассчитанное значение        < 1, то принимается равным единице (К_FL=1).

N_FO – базовое число циклов (для всех сталей  N_FO = 4×10⁶ ),

N_FЕ – эквивалентное число циклов (N_FЕ = N_НЕ ),

S_F – коэффициент безопасности (S_F =1.75).

Быстроходная ступень.

Для шестерни:

s_FO(ш) = 1.8×260 = 468 МПа

N_FЕ(ш) = 187.89×10⁶

, К_FL(ш)=1

Для колеса:

s_FO(к) = 1.8×230 = 414 МПа

N_FЕ(к) = 67.1×10⁶

, К_FL(к)=1

Тихоходная ступень.

Для шестерни:

s_FO(ш) = 1.8×230 = 414 МПа

N_FЕ(ш)^Т= N_FЕ(к)^Б=67.1×10⁶, (т.к. расположены на одном валу)

, К_FL(ш)=1

Для колеса:

s_FO(к) = 1.8×210 = 378 МПа

N_FЕ(к) = 26.84×10⁶

,  К_FL(к)=1

4.4. Расчет геометрических параметров.

Рис. 5. Схема зацепления.

Быстроходная ступень.

Межосевое расстояние  а найдем по формуле:

,  [2, c.32]

Принимаем значения коэффициентов:  y_ba= 0.25 – ширины венца;

K_Hb =1.02 – неравномерности распределения нагрузки по длине контактной линии; K_HV =1.05 – динамической нагрузки.

y_bd= 0.5×y_ba (U+1)=0.5×0.25×(2.8+1)=0.475

      

Принимаем  а = 63 мм по ГОСТ 2185 – 66.

тогда ширина венца колеса:  b₂ = y_ba×a= 0.25×63= 15.75 мм,

ширина венца шестерни: b₁ = b₂ +5 =20.75мм.

модуль  m= (0.01…0.02) a= 0.63…1.26 принимаем  m =1.25,

суммарное число зубьев  z_å  = 2a /m= 2×63/1.25=101,

число зубьев шестерни:  z₁ = z_å  /(u+1)= 101/3.8 =27;

                             колеса: z₂ = z_å  – z₁ = 101 – 21 = 74,

уточняем передаточное отношение: и = z₂ / z₁ = 74 /27= 2.74 (оно не превышает допускаемого значения).

Рассчитаем основные геометрические параметры:

Диаметр шестерни:                   d₁=z₁×m=27×1.25=33.75 мм

Диаметр колеса:                        d₁=z₁×m=27×1.25=33.75 мм

Диаметр выступов шестерни:  d_a1 = d₁+2m = 33.75+2×1.25 =36.25 мм

                                    колеса:   d_a2 = d₂+2m = 92.5+2×1.25 =95 мм

Диаметр впадин шестерни:      d_f1 = d₁ – 2.5m=33.75 – 2.5×1.25=30.625 мм

                                    колеса:d_f2 = d₂ – 2.5m=92.5 – 2.5×1.25=89.375 мм

Проверка зубьев колес на контактную выносливость:

;  (расчет ведем по колесу)