Розрахунок відкритої зубчастої передачі

6.1. Число зубців шестірні та колеса.

Приймаю число зубців шестірні , тоді

6.2. Матеріал шестірні та колеса.

Для виготовлення зубчастих коліс використовую конструкційну сталь ГОСТ 1050-74 Сталь 45

Шестірня – поліпшення(термообробка), твердість 280НВ

Зубчасте колесо - поліпшення(термообробка), твердість 262НВ

6.3. Базова кількість циклів випробувань.

Визначаю базову кількість циклів випробувань () для визначення границі витривалості на згин. Для всіх сталей рекомендовано брати

циклів.

6.4. Число циклів навантаження коліс.

Визначаємо число циклів навантаження коліс за весь термін служби (для шестірні та колеса)

де – кутова швидкість вала [ c ⁻¹ ]; – термін служби передачі [години],

– коефіцієнт режиму навантаження.

6.5. Коефіцієнти довговічності.

Визначаю коефіцієнт довговічності . Оскільки то коефіцієнт можна прийняти рівним 1.

6.6. Значення границь витривалості на згин для шестірні і колеса.

Визначаю значення границь витривалості на згин для шестірні

( і колеса ()

HB

HB МПа

HB МПа

6.7. Максимально допустимі напруження при згині для шестірні і колеса.

Визначаю максимально допустимі напруження при згині для шестірні

і колеса , використовуючи формулу:

,

де - коефіцієнт запасу ().

МПа

МПа

По величині визначаємо, що зубчасте колесо має меншу міцність.

6.8. Коефіцієнт ширини вінця і коефіцієнт нерівномірності розподілу навантаження.

Коефіцієнт ширини вінця

Коефіцієнт нерівномірності розподілу навантаження

6.9. Модуль зубців

Визначаю модуль зубців із умови міцності на згин

Коефіцієнт для прямозубих передач, - коефіцієнт форми зуба менш міцного колеса.

Отримане значення модуля округляюдо стандартного значення за

ГОСТ 9563-60, тому

6.10. Геометричні розміри передачі.

діаметри ділильних кіл:

мм

мм

міжосьова відстань:

мм

діаметри кіл вершин:

мм

мм

діаметри кіл впадин:

мм

мм

ширина вінця зубчастого колеса:

мм

мм

радіальний зазор:

мм

висота зуба:

мм

6.11. Колова швидкість коліс.

м/с

За швидкостю визначаю ступінь точності виготовлення коліс, оскільки колова швидкість коліс – 10, тоді ступінь точності – 7.

Рис.6.1. Геометричні розміри зубчастої передачі

6.12. Сили в зачепленні.

Колова сила:

Н

Радіальна сила:

Н

6.13. Розрахункові напруження згину.

–коефіцієнт динамічного навантаження для прямозубих передач .

МПа

МПа

Оскільки виконується умова

то міцність зубців забезпечена.

Розрахунок валу

7.1. Проектний розрахунок вала.

Рис 7.1 Ескіз вала

Марка сталі	Твердість НВ	Границя міцності, МПа	Границя текучості, МПа	Границя витривалості, МПа	Коефіцієнт чутливості до асиметрії циклу	Термообробка
При згині	При крученні	При згині	При крученні
40Х						0,15	0,1	П- поліпшення

Проектний розрахунок вала полягає у визначенні його діаметра d в характерних перетинах з умови міцності при чистому крученні:

мм

де ;

Визначимо основні розміри вала:

мм (з умови міцності);

- діаметр характерного перерізу вала;

- діаметр ділянки вала під підшипник;

мм - діаметр внутрішнього кільця підшипника;

мм- діаметр ділянки вала, на який встановлюється зубчасте колесо;

мм - довжина кінця вала, на яку встановлюється напівмуфта;

мм - відстань від виступаючої частини опори (у даному випадку головка болта) до ступені вала (торця напівмуфти);

мм - висота головки болта;

мм - ширина кришки підшипника;

мм - величина зазору між торцем підшипника і кришкою підшипника;

мм - ширина підшипника;

мм - товщина пружинної шайби + товщина гайки + 2 витки різьби;

мм - відстань від торця обертової деталі (шестірні) до виступаючої частини корпуса (торця болта);

мм - ширина шестірні.

7.2. Перевірочний розрахунок вала на статичну міцність

При побудові розрахункової схеми (рис.7.2) вибираю положення точок A і B по середині підшипника, точка C знаходиться по середині шпонкового паза, за допомогою якого кріпиться напівмуфта на вал. Виходячи з цього нескладно обчислити довжини l ₁, l ₂, l _3. Шестірня сидить на валу симетрично, щодо підшипників, значить l ₁ = l ₂. Обчислимо довжини l 1, l 2, l 3, якщо шестерня знаходиться між підшипниками:

мм

мм

Допустиме радіальне навантаження

Н

де - діаметр, по якому розподілені пальці муфти.

Складемо розрахункове схему вала.

мм, мм.

Визначимо реакції в опорах (т. А і т. В) (рис 12).

Вертикальна площина YOZ:

Н

Н

Перевірка:

Горизонтальна площина XOZ:

Н

Н

Перевірка:

Побудова епюр згинального моменту (рис.13)

Вертикальна площина YOZ:

Н∙м

Н∙м

Горизонтальна площина XOZ:

Н∙м

Н∙м

Н∙м

Сумарний момент

Н∙м

Н∙м

Н∙м

Н∙м

Побудуємо епюру крутного моменту:

Н∙м

7.3. Перевірочний розрахунок вала на витривалість

Амплітуда нормальних і дотичних напружень записується у вигляді:

, [МПа]

Момент опору

,

де d – діаметр вала,

Розрахунок проводимо в найбільш небезпечному перерізі, тобто в т. С.

мм³

мм³

Коефіцієнт запасу міцності за нормальними і дотичними напруженнями

де - середнє значення нормальних напружень (при відсутності осьового зусилля дорівнює нулю);

- середнє значення дотичних напружень ();

, - коефіцієнт чутливості матеріалу вала до асиметрії циклу при згину та крученні.

; ; ; ;

Отже, МПа

МПа

Загальний коефіцієнт запасу визначається наступним чином

Для забезпечення витривалості вала необхідне виконання нерівності

, отже . Нерівність виконується.