Расчет на прочность зубчатых передач редуктора

Материалы, термическая и химико-термическая обработка зубчатых колес

Зубчатые колеса редукторов изготавливают из сталей с твердостью  или  В первом случае заготовки для колес подвергают нормализации или улучшению, во втором – после нарезания зубьев различным видам термической и химико-термической обработки: объемной закалке, поверхностной закалке ТВЧ, цементации, азотированию, нитроцементации и т.д., обеспечивающим высокую твердость поверхности зуба. Зубчатые колеса хорошо прирабатываются, если зубья шестерни имеют твердость больше, чем у колес.

Выбранные материалы для зубчатых колес приведены в таблице 4.

Таблица 4

Тип передачи	Шестерня			Колесо
	Материал	Твердость	Тип обработки	Материал	Твердость	Тип обр-ки
Быстр-я	40ХН	50HRC 488HB	Закалка ТВЧ	40ХН	45 HRC 424HB	Закалка ТВЧ
Тихох-я	20Х	60HRC 600HB	цементация	40ХН	55HRC 560HB	Закалка ТВЧ

Допускаемые контактные напряжения

1.13.1.1 Для быстроходной передачи (БП):

· Шестерня:

коэффициент безопасности;

предел контактной выносливости;

,

· Колесо

коэффициент безопасности;

предел контактной выносливости;

,

Допускаемое контактное напряжение для передачи:

1.13.1.2 Для тихоходной передачи:

· Шестерня:

коэффициент безопасности;

предел контактной выносливости;

,

· Колесо

коэффициент безопасности;

предел контактной выносливости;

,

Допускаемое контактное напряжение для передачи:

Допускаемые напряжения изгиба

1.14.1.1 Для быстроходной передачи:

Шестерня

 

 

Колесо

 

1.14.1.2 Для тихоходной передачи:

Шестерня

 

Колесо

Контактные напряжения в зацеплении передачи

Быстроходная передача

 

Тихоходная передача

Напряжения изгиба в зубьях шестерни и колеса

Быстроходная передача

Напряжения изгиба в основании зубьев прямозубых шестерни  колеса  определяют по формулам:

Тихоходная передача

Напряжения изгиба в основании зубьев косозубых шестерни  колеса  определяют по формулам:

Заключение о работоспособности передачи

Контактная выносливость поверхностей зубьев

Изгибная выносливость зубьев шестерни

БП: 195,4<514,3

 

ТП:414<583

Изгибная выносливость зубьев колеса

БП: 162,8<514,3

ТП:376<514,3

Конструирование валов.

Полученные результаты согласуют по стандартному ряду чисел.

Быстроходный вал

Промежуточный вал

Для того, чтобы можно было изготовить вал-шестерню, посадочное место и буртик для быстроходного колеса должны иметь следующие диаметры:

Тихоходный вал

Концевые участки валов

Конические концы валов изготавливают по ГОСТ 12081-72 изготавливают с конусностью 1:10 двух исполнений: с наружней и внутренней резьбой.. Коническая форма концевого участка приобрела широкое распространение и обеспечивают точное и надежное соединение, возможность легкого монтажа и снятия устанавливаемых деталей.

 

1.19.1.1 Для быстроходного вала (Тип 1):

1.19.1.2 Для тихоходного вала (Тип 2):

Расчет шпонок

Рис. 6 Напряжения в соединении призматической шпонкой

Для колеса тихоходной ступени с диаметром вала мм выбираем призматическую шпонку, имеющую размеры [1 ]:

Рабочую длину шпонки найдем из условия прочности на смятие и срез

Материал 40ХН нормализация, поэтому  [2 ]:

Где

Значит  но так как длина ступицы 33 мм, поэтому l мм.

 

Для колеса быстроходной передачи с диаметром вала 70 мм выбираем призматическую шпонку, имеющую размеры [1 ]:

Рабочую длину шпонки найдем из условия прочности на смятие и срез

Материал 40ХН нормализация, поэтому  [2 ]:

Где

Значит  но так как длина ступицы 51 мм, поэтому l мм.