Расчет открытых цилиндрических зубчатых передач

Открытые цилиндрические передачи выполняют с прямыми зубьями и применяют при окружных скоростях колес ν ≤ 2 м/с. Вследст­вие повышенного изнашивания зубьев открытые передачи считают при­рабатывающимися.

Проектировочным расчетом открытых зубчатых передач считает­ся расчет зубьев на выносливость при изгибе. Расчет открытой передачи ведут аналогично расчету закрытой, используя соответствующие формулы.

Исходные данные (получены из кинематического расчета привода):

Т₁ – крутящий момент на шестерне открытой передачи, Н×мм;

и –передаточное число открытой цилиндрической передачи;

n₁ – частота вращения шестерни, об/мин.

1. Выбрать материал по таблице 4.1. Для открытых передач обычно применяют дешевые марки стали типа 45, 45Л с термообработкой Н < 350 НВ.

2. Назначить число зубьев шестерни z₁= 17…24.

Определить число зубьев колеса z₂ = z₁∙ и.

.

3. Найти допускаемое напряжение изгиба для шестерни [σ_FP]₁ (см. п. 4.2).

4. Определить коэффициент формы зуба Y_F1в зависимости от эквивалентного числа зубьев z_v1 по графику (см. рис. 4.11) или из таблицы 4.13.

5. Определить коэффициенты:

k_β – коэффициент неравномерности нагрузки по ширине венца. Его определяют по рис. 4.9, коэффициент Ψ_bd назначают по таб­лице 4.12;

k_v – коэффициент динамической нагрузки. Для тихоходных передач принимают k_v = 1…1,1.

6. Определить модуль передачи:

. (4.5. 1)

Полученный модуль округлить до ближайшего стандартного зна­чения согласно ГОСТ 9563-60, имея в виду, что значения без скобок предпочтительнее: 1; 1,25; 1,5; (1,75); 2; (2,25); 2,5; (2,75); 3; (3,25); 3,5; (3,75); 4; (4,25); 4,5; 5; (5,5); 6; 6,5; (7); 8; (9); 10; (11); 12.

7. Определить основные размеры зубчатой пары:

· диаметр начальных окружностей d₁ = mz₁,мм; d₂ = mz₂,мм;

· ширину зубчатого венца колеса b₂= d₁Ψ_bd, мм;

· ширину шестерни b₁= b₂ + (5,...10) мм.

8. Осуществить проверочный расчет для предотвращения оста­точной деформации или хрупкого излома зубьев при действии макси­мальной нагрузки (см. п. 4.3, проверочный расчет зубьев на вынос­ливость при изгибе).

По результатам расчета провести сравнение :

· если условие не выполняется, необходимо вернуться к п. 4.1. и по
таблице 4.1 выбрать более прочный материал;

· если условие выполняется, перейти к приведенным ниже расчетам.

9. Определить размеры зубчатой пары:

· диаметры вершин зубьев d_a1 = d₁ + 2h_a; d_a2 = d₂ + 2h_a, где h_a = m – высота головки зуба;

· диаметры окружностей впадин d_f1 = d₁–2h_f; d_f2 = d₂ – 2h_f, где h_f = 1,25m – высота ножки зуба;

· межосевое расстояние .

10. Определить силы, действующие в зацеплении:

· окружную силу

, Н;

· радиальную силу

, Н,

где α = 20° – угол зацепления.

Осевая сила для прямозубой передачи равна нулю: .