Силы, действующие в полюсе зацепления зубчатых колес. Направление и разложение сил.

 

 

 

 

       Силы в зацеплении определяют в полюсе зацепления. На шестерню действует вращательный момент, который создаёт распределённую по контактным линиям зуба колеса нагрузку. Эту нагрузку заменяют равнодействующей силой, направленной по линии зацепления nn и приложенной в полюсе. Силами трения в зацеплении пренебрегают, так как они малы. Силу раскладывают на окружную Ft и радиальную Fr:

 

 Такое разложение силы на составляющие удобно для расчёта зубьев и валов. На ведомом колесе направление силы Ft совпадает с направлением вращения, а на ведущем – противоположно ему, т.е. силы на ведущем и ведомом колёсах всегда направлены против действия соответствующих моментов. Радиальные силы Fr направлены к осям вращения колёс и создают «распор» в передаче. Расчет на прочность зубчатых колес проводят по двум условиям прочности: по контактным напряжениям и по напряжениям изгиба. При расчете по контактным напряжениям для всех коэффициентов применяется индекс «Н», по напряжениям изгиба – индекс «F».

 

Механические передачи. Назначение. Основные характеристики.

Передачи служат для передачи механической энергии на расстояние.

Бывают: передачи трения (ремённые, фрикционные) и передачи зацепления.

 

Основные характеристики:

 

1) Р1, Р2 – мощности входа и выхода [кВт]

 

2) w1, w2 – угловая скорость [рад/с] или [с^-1] w=2πn/60=πn/30

 

3) V1, V2 – окружная скорость [м/с]

 

4) Ft1, Ft2 – окружная сила, действующая на ведущее звено, всегда противоположна направлению вращения, на ведомое – совпадает. Ft=P/V

 

5) η - КПД передачи η=Р2/Р1

 

6) Т – вращающий момент на ведущем звене всегда совпадает с направлением вращения, на ведомом – противоположен. [H*mm] T=P/w=Ft*r

 

7) u – передаточное отношение u=w1/w2=d2/d1=z2/z1 (u>1 – редуктор, u<1 - мультипликатор)

 

Если передача состоит из ведущего и ведомого валов, то она – одноступенчатая.

 

Механизм с переменным передаточным отношением называется вариатор.

 

 

Расчёт зубьев прямозубых цилиндрических передач на изгиб.

Расчет зубьев на изгибную выносливость выполняют отдельно для зубьев шестерни и колеса, для которых вычисляют допускаемые напряжения изгиба по формуле:

где  - предел выносливости зубьев по напряжениям изгиба,

S_F - коэффициент безопасности, рекомендуют S_F = 1,5...1,75;

Y_A -коэффициент, учитывающий влияние двустороннего приложения нагрузки (например, реверсивные передачи), при односторонней нагрузке Y_A =1;

Yn - коэффициент долговечности

где с - число зацеплений зуба за один оборот (обычно с =1);

n _1,2 - частота вращения того зубчатого колеса, по материалу которого определяют допускаемые напряжения, об/мин;

t - время работы передачи (ресурс) в часах;

Допускаемое напряжение выбирают как минимальное из полученных напряжений.