Практическая работа №16. Тема: расчет конической передачи. Цель: Научиться производить расчет конической передачи. Основные сведения

Практическая работа №16

Тема: расчет конической передачи

Цель: Научиться производить расчет конической передачи

Основные сведения

Конические зубчатые колеса применяют в передачах между валами, оси которых расположены под углом. Основное применение имеют передачи с пересекающимися под углом 90° осями, т. е. ортогональные передачи, которые рассматриваются ниже. Передачи с межосевым углом, не равным 90°, применяют редко из-за сложности форм и технологии изготовления корпусных деталей, несущих эти передачи, хотя для изготовления самих колес межосевой угол передачи не имеет значения. Пересечение осей валов затрудняет размещение опор. Одно из конических колес, как правило, располагают консольно. При этом увеличивается неравномерность распределения нагрузки по длине зуба. В коническом зацеплении действуют осевые силы, наличие которых усложняет конструкцию опор. Все это приводит к тому, что по опытным данным нагрузочная способность конической прямозубой передачи составляет лишь около 0,85 цилиндрической. Несмотря на отмеченные недостатки, а также то, что конические колеса сложнее, чем цилиндрические в изготовлении и монтаже, конические передачи имеют, широкое применение, поскольку по условиям компоновки механизмов довольно часто необходимо располагать валы под углом. Конические колеса выполняют с прямыми, тангенциальными, круговыми и другими криволинейными зубьями.

Конические зубчатые колёса применяют в передачах, оси валов которых пересекаются под некоторым межосевым углом . Обычно .

Рис. 1. Коническая прямозубая передача а), передача с круговым зубом б)

Применяют во всех отраслях машиностроения, где по условиям компоновки машины необходимо передать движение между пересекающимися осями валов. Конические передачи сложнее цилиндрических, требуют периодической регулировки. Для нарезания зубчатых конических колес необходим специальный инструмент. В сравнении с цилиндрическими конические передачи имеют большую массу и габарит, сложнее в монтаже. Кроме того, одно из конических колёс, как правило шестерня, располагается консольно. При этом, вследствие повышенной деформации консольного вала, увеличиваются неравномерность распределения нагрузки по ширине зубчатого венца и шум.

Конические колёса бывают с прямыми и круговыми зубьями.

Зубья конических колес по признаку изменения размеров сечений по длине выполняют трех форм.

Задача

Рассчитать коническую прямозубую передачу одноступенчатого редуктора общего назначения при условии, что мощность, передаваемая шестерней, Р₁=5 кВт; угловая скорость шестерни ω₁=105 рад/с (n₁=1000 мин^-1); угловая скорость колеса ω₂= 34 рад/с (n₂=325 мин^-1). Нагрузка передачи постоянная. Срок службы 15 000 ч.

Решение

Для передачи предусматриваем эвольвентное зацепление без смещения. Основные параметры согласуем с ГОСТ 12289-76. Материал, термообработку и степень точности зубчатых колес назначаем те же, что и в примере расчета цилиндрической косозубой передачи.

Передаточное отношение (передаточное число) по формуле:

Примем по ГОСТ 12289-76 u=3,15.

Рассчитаем зубья передачи на контактную прочность. Определим начальный средний диаметр шестерни d_wm1 по формуле:

Для этого вычислим значения величин, входящих в данную формулу. Крутящий момент, передаваемый шестерней:

Коэффициент ψ_bd=0,4. При ψ_bd=0,4 и твердости поверхности зубьев НВ460 (см. пример расчет цилиндрической косозубой передачи) по графику 1а коэффициент K_Hβ=1,4.

Предел контактной выносливости поверхностей зубьев σ_{H lim b}=1014 МПа. Коэффициент безопасности s_H=1,1; коэффициент Z_R=0,95; коэффициент Z_v=1. Базовое число циклов напряжений N_H0=70×10⁶. Эквивалентное число циклов напряжений для шестерни по формуле:

Для отношения N_HE/N_H0=900×10⁶ /(70×10⁶)≈11 по графику (рис. 1) коэффициент долговечности K_HL=0,9.

Допускаемое контактное напряжение по формуле:

Начальный средний диаметр шестерни по формуле:

Делительный средний диаметр шестерни d_m1=d_wm1=76 мм. Выполним проверочный расчет зубьев на изгиб по формуле:

Вывод...