Расчет допускаемых напряжений зубчатых цилиндрических передач.

Выбор материала и термообработки

Таблица 2.1

Механические характеристики сталей, используемых

для изготовления зубчатых колес

Выбираем для входной ступени сталь 40Х с твердостью для шестерни входной и выходной ступени 260 HB, твердость колес 210 HB.

Предел текучести материала σ_т= 550 Мпа

Расчет допускаемых напряжений:

Допускаемые контактные напряжения при расчете на усталость

[σ_н]= σ_но•K_HL/ S_H,где

σ_но-базовый предел контактной выносливости рабочих поверхностей зубьев, K_HL- коэффициент долговечности, S_H-коэффициент безопасности.

Найдем допускаемые напряжения для шестерни и колеса

σ_но=2•HB+70

σ_но1= 2∙260+70=590МПа

σ_но2= 2∙210+70=490МПа

[σ_н]₁= 590∙1/1,1=536 МПа

[σ_н]₂=490∙1/1,1=446 МПа

Для расчёта определяем

Найдем допускаемые контактные напряжения при перегрузки

[σ_н]_max=2,8∙σ_т

[σ_н]_max=2,8∙550=1540 МПа

Найдем напряжение изгиба при расчете на усталость

[σ_F]= σ_FO∙K_FL∙K_FC/S_F, где

σ_FO-предел выносливости зубьев по напряжению изгиба, σ_FO= 1,8∙НВ;

K_FL – коэффициент долговечности; K_FC- коэффициент, учитывающий реверсивный характер работы передачи, K_FC=1; S_F –коэффициент безопасности, S_F=1,65

Найдем допускаемое напряжение изгиба для шестерни и колеса.

[σ_F]₁= σ_FO1∙K_FL1∙K_FC1/S_F1,

σ_FO1= 1,8∙НВ₁,

σ_FO1=1,8∙260=468 МПа,

[σ_F]₁= 468∙1∙1/1,65= 284 МПа

[σ_F]₂= σ_FO2∙K_FL2∙K_FC2/S_F2,

σ_FO2= 1,8∙НВ₂,

σ_FO2=1,8∙210=378 МПа,

[σ_F]₂= 378∙1∙1/1,65=229МПа

Найдем допускаемые напряжения для проверки прочности зубьев при перегрузках:

[σ_F]_max=0,8∙σ_T

[σ_F]_max=0,8∙550=440 МПа

Выбор коэффициентов неравномерности распределения нагрузки по ширине зуба

K_Hβ, K_Fβ

Для выбора коэффициентов необходимо знать:

1) Твердость рабочих поверхностей зубьев;

HB<350

2) Величину коэффициента ψ_bd- коэффициент ширины относительно делительного диаметра;

3) Способ установления колес относительно опор.

K_Hβ=1, 07

K_Fβ=1, 3

Коэффициенты динамической нагрузки К_HV и K_FV, необходимо знать:

1) Твердость рабочих поверхностей поверхности зубьев;

2) Окружную скорость передачи;

3) Степень точности 7 или 8;

4) Тип зуба.

К_HV= 1, 05

K_FV= 1, 05

ψ_bd-коэффициент ширины относительно делительного диаметра. От входа к выходу увеличивается на 20-30 %

ψ_bd=1

ψ_ba=2∙ ψ_bd/( U+1), где ψ_ba- коэффициент ширины шестерни

ψ_ba= 2∙1/5=0,4

Коэффициенты форма зуба Y_F1 и Y_F2

Y_F1=3,9

Y_F2=3,6

Расчет зубчатых цилиндрических передач

а_w= 430(4+1)√250∙1,07/491²∙0,4∙4 =140 мм