Расчёт прочности зубьев по напряжениям изгиба При расчете зубьев на прочность по напряжениям изгиба вводят следующие допущения: • Нагрузка передаётся одной парой зубьев и приложена к вершине зуба. • Зуб рассматриваем как консольную балку, для которой справедлива гипотеза плоских сечений.  Рис.3.5 Действующие силы: · сила нормального давления в точке контакта зубьев (3.5); · окружная сила  - угол направления нормальной силы. Угол несколько больше угла :  Перенесём силу на ось симметрии зуба и разложим её на составляющие: ;  Напряжение изгиба в опасном сечении, расположенном вблизи хорды основной окружности: (3.19) где - момент сопротивления; - площадь; - ширина зубчатого венца; - теоретический коэффициент концентрации напряжений. За расчётные напряжения принимают растягивающие напряжения, так как в большинстве случаев усталостные трещины возникают здесь. Размерные величины и неудобные для расчета. Так как зубья различного модуля геометрически подобны, то величины и выражают через безразмерные величины: и . где - модуль зубьев. Подставим ввыражение (3.19) для расчёта напряжений изгиба в опасном сечении значения всех составляющих. Получим: , (3.20) где - коэффициент неравномерности нагрузки; - коэффициент динамической нагрузки при расчёте зубьев на изгиб. Введём обозначение: - удельная расчетная окружная сила; - коэффициент формы зуба. Величина зависит от числа зубьев и коэффициента смещения исходного контура и определяется по специальным графикам. С учётом этих обозначений условие прочности на изгиб запишется: (3.21)  Полученная формула (3.21) является основной для проверочного расчёта прямозубой передачи. Для проектных расчётов эту формулу разрешают относительно модуля. Выражая окружную силу через вращающий момент на шестерне и принимая из условия (3.21), найдем (3.22) где - коэффициент. Можно принять для прямозубой передачи . Значения модуля округляют до ближайшего значения из ряда модулей по ГОСТ 9563-60 и по принятому значению модуля находят размеры колес. Ширина шестерни в прямозубой передаче выполняется несколько больше номинальной ширины для компенсации неточностей установки в осевом направлении. Из формулы (3.22) видно, что модуль и, как следствие, габариты передачи могут быть уменьшены за счет повышения прочности материала колес, а также путем уменьшения концентрации нагрузки вдоль зуба (уменьшения и увеличения ). Колеса с малым модулем зацепления предпочтительны по условиям плавности и экономичности, однако крупномодульные колеса менее чувствительны к перегрузкам, неоднородности материала и погрешности изготовления в меньшей степени влияют на прочность зубьев. Поэтому для силовых передач значения принимать не следует. Контрольные вопросы к лекции №3-4 1. Как изменятся контактные напряжения , если нагрузка (окружная сила ) на зубчатую передачу возрастет в четыре раза? 2.Выяснилось, что при расчетах зубчатых колес на изгиб ошибочно передаваемый момент был занижен в четыре раза. Чтобы передача была работоспособна, как надо увеличить модуль? 3. Крутящий момент в закрытой цилиндрической прямозубой передаче увеличен в полтора раза. Как изменится модуль передачи при прочих равных условиях? 4. Определить нормальную силу в зацеплении зубьев , если диаметр делительной окружности 0,06 м, мощность на входном валу 7 кВт, угловая скорость . 5. Контактное напряжение в цилиндрической прямозубой передаче превышает допускаемое на 20%. Что можно предложить для обеспечения работоспособности передачи? 6.На рисунке приведена схема многоступенчатого зубчатого механизма. Если число зубьев зубчатого колеса 1 увеличить в 2 раза, то как изменится угловая скорость колеса ? 7.Для тихоходной ступени закрытой косозубой зубчатой передачи выбрать материал и определить межосевое расстояние. Дано: крутящий момент 1700 , передаточное число . |