II. Расчет зубчатых колес редуктора.

Примем для шестерни и колеса одну и ту же марку стали с различной термообработкой (полагая, что диаметр заготовки не превысит 120 мм).

По таблице 3.3 принимаем материалы со средними механическими характеристиками, для шестерни сталь 40Х улучшенную с твердостью НВ₁ 270; для колеса- сталь 40X улучшенную с твердостью НВ₂ 245.

Допускаемые контактные напряжения (по формуле (3.9)):

[σ_H]1 = ,

[σ_H]2 = ,

где σ_Hlimb — предел контактной выносливости при базовом числе циклов.

Срок службы привода в часах

ч.

Число циклов нагружений зубьев колеса

Базовое число циклов для материала колеса(по табл.3.2(1))

Коэффициент долговечности

По табл.3.2(1) принимаем для шестерни и колеса пределы контактной выносливости:

σ_Hlimb1 = 2·HB₁ +70=2·270+70=610МПа;

σ_Hlimb2 = 2·HB₂ +70=2·245+70=560МПа;

при длительной эксплуатации коэффициент долговечности

Примем коэффициент безопасности [S_H] = 1,15, тогда

Допускаемое контактное напряжение.

=486.96МПа

Коэффициент K_HB при консольном расположении шестерни примем равным K_HB=1,35 (1,табл. 3.1, стр. 32).

Коэффициент ширины венца по отношению к внешнему конусному расстоянию ψ_bRe=0.285 (рекомендация ГОСТ 12289-76(1)).

Внешний делительный диаметр колеса (по формуле (3.29), стр. 49)

В этой формуле для прямозубой передачи K_d=99; передаточное число

i=3.15;

Принимаем по ГОСТ 12289-76 ближайшее стандартное значение d_e2=200 мм (1,стр. 49).

Примем число зубьев шестерни z₁=25. Число зубьев колеса

z₂=z₁∙ i =25∙3.15=78.75

Примем z₂=79. Тогда

Отклонение от заданного , что меньше установленных ГОСТ 12289-76 допустимых 3%.

Внешний окружной модуль(1,стр.50)

(округлять m_e до стандартного для конических колёс не обязательно).

Углы делительных конусов

Внешнее конусное расстояние R_e и длина зуба b:

Принимаем b=30мм.

Внешний делительный диаметр шестерни

d_e1=m_e·z₁=2.531·25=63.28 мм

Средний делительный диаметр шестерни

d₁=2(R_e-0,5b)sinδ₁ = 2∙(104,86-0,5∙30)sin17,56˚ = 54.23 мм

d₂=2(R_e-0,5b)sinδ₂ = 172.162 мм

Внешние диаметры шестерни и колеса( по вершинам зубьев):

d_ae1=d_e1+2m_e cosδ₁=63,28+2·2.531cos17,56˚

d_ae1=68.15 мм

d_ae2=d_e2+2m_e cosδ₂=200+2·2.531cos72.32˚

d_ae2=201.54 мм

Средний окружной модуль

Коэффициент ширины шестерни по среднему диаметру

Средняя окружная скорость колёс

Для конических передач обычно назначают 7-ю степень точности. Для проверки контактных напряжений определяем коэффициент нагрузки:

K_H=K_Hβ K_HαK_Hυ =1.22∙1∙1.05=1.30

По таблице 3.5 (стр. 39) при Ψ_bd=0.553 консольном расположении колёс и твёрдости HB<350 коэффициент, учитывающий распределение нагрузки по длине зуба, K_Hβ=1.23

Коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между прямыми зубьями, K_Hα=1.0 (таблица 3.4).

Коэффициент, учитывающий динамическую нагрузку в зацеплении, для прямозубых колёс при υ<=5 м/с K_Hυ=1.05 (таблица 3.6).

Проверяем контактное напряжение по формуле 3.27 (стр. 47).