Проектный расчет конической передачи

Желая получить оптимальные габариты редуктора, принимаем по таблице 4 для изготовления зубчатых колес одну и ту же марку стали – сталь 40ХН, но с различной термообработкой. Для шестерни – улучшенная поковка с закалкой ТВЧ поверхности зубьев до твердости 49…59 HRC при диаметре заготовки до 200 мм, а для колеса – улучшенная поковка с твердостью 269…302 НВ при ширине заготовки до 115 мм. В качестве расчетных параметров принимаем среднее значение твердости как наиболее вероятное: 51HRC для материала шестерни и 285НВ для материала колеса, что обеспечит взаимную приработку зубьев зацепления.

Определяем по формуле (1) [1] допускаемые контактные напряжения

где по таблице 7 [1]: – предел контактной выносливости материала шестерни;

предел контактной выносливости материала колеса;

S_H = 1,2 и S_H = 1,1 – коэффициент безопасности для материала шестерни и колеса;

K_HL = 1 – коэффициент долговечности при длительном сроке службы редуктора.

Тогда

Среднее допускаемое контактное напряжение находим по формуле (7):

Принимаем в качестве расчетного значение напряжения [σ_Н] = 669,3 МПа.

Допускаемое напряжение изгиба определяем по выражению (8):

где по таблице 9: σ_Fo1 = 550МПа – предел изгибной выносливости материала шестерни; σ_Fo2 = 1,8НВ = 1,8·285 = 513 МПа – предел изгибной выносливости материала колеса; S_F1 = S_F2 = 1,75 – коэффициент безопасности;

K_FC = K_FL = 1 – для нереверсивных и длительно работающих передач.

Отсюда

Внешний делительный диаметр колеса определяем по формуле (22) [1]:

В этом выражении коэффициент неравномерности распределения нагрузки по длине венца зубчатого колеса K_Hβ определяем по графику на рисунке 5, б, т. к. НВ₂ ≤ 350. При использовании шариковых опор и коэффициенте ширины зубчатого венца

по кривой 1ш находим K_Hβ = 1,1.

Для прямозубых конических колес коэффициент Θ_Н = 0,85.

Принимаем стандартное значение d_e2 = 200 мм.

Углы делительных конусов по выражению (23)

Внешнее конусное расстояние по формуле (24)

Ширина зубчатого венца по формуле (25)

принимаем b₂ = 32 мм.

Тогда по выражению (26) внешний окружной модуль

где коэффициент концентрации нагрузки; коэффициент вида конических колес по напряжениям изгиба.

По стандарту принимаем m_e = 2,5 мм.

Число зубьев шестерни и колеса по выражению (27)

Фактическое передаточное число

u_ф = z₂ / z₁ = 80/32 = 2,5 – совпадает с исходным,

поэтому углы делительных конусов не изменятся:

Делительные диаметры зубчатых колес

Внешнее конусное расстояние

Среднее конусное расстояние

Средние делительные диаметры колес

Схема конического зацепления