По защищенности от окружающей среды

- открытые

- закрытые.

По виду зацепления

Эвольвентное

 

Круговинтовое (Новикова)

 

Циклоидальное

 

По форме зуба

 

Виды разрушения зубьев

Причинами разрушения зубьев могут быть следующие факторы:

1. Внезапное приложение пиковой нагрузки, превышающей допустимую величину.

2. Многократное приложение нагрузки, достаточно большой для того, чтобы вызвать появление и распространение усталостной трещины.

3. Местная концентрация нагрузки, являющаяся результатом неточного изготовления зубьев, погрешностей монтажа, значительных деформаций колес, опор и валов.

или поломка зуба у основания

Критерии работоспособности и расчета зубчатых передач

Контактная прочность зубьев,

Изгибная прочность зубьев,

Износостойкость зубьев.

- закрытые (редукторные) передачи: на прочность зубьев по контактным напряжениям; на прочность зубьев по напряжениям изгиба;

- открытые передачи ─ только на изгибную прочность.

Силы в прямозубой передаче

 

Расчет цилиндрических прямозубых колес на прочность

По контактным напряжениям

В основу расчета зубьев на прочность по контактным напряжениям положена теория статически сжатых цилиндров, разработанная Герцем.

Величину этих контактных напряжений определяют по формуле

,                                         (1.19)

где  ─ равномерно распределенная нагрузка, ;

 ─ приведенный модуль упругости, который зависит от модулей упругости Е ₁ и Е ₂ материалов сжимаемых цилиндров;

;

 ─ приведенный радиус кривизны, определяемый радиусами  и  сопряженных цилиндров,

 (знак «+» ─ для внешнего касания цилиндров, знак «─» ─ для внутреннего касания);

 ─ расчетное контактное напряжение; ─ допускаемое контактное напряжение.

 

 

.(1.)     . (2)

В формулах (1) и (2)  и  ─ делительные диаметры зубчатых колес;

 ─ передаточное число зубчатой передачи.

Приведенный радиус кривизны

              .

Приведенный модуль упругости с учетом того, что сопряженные колеса изготовлены из стали, т.е. Е ₁= Е ₂

.

Выразим равномерно распределенную нагрузку  , действующую на зубья через крутящий момент на ведущем звене (шестерне):

,

где ─ окружное усилие; Т ₁ – крутящий момент на шестерне; ─ ширина зубчатого венца (длина зуба).

K _Н – коэффициент нагрузки, увеличивающий крутящий момент Т ₁ с учетом реальных условия работы передачи

Подставим значения , и  в формулу Герца

.

Введем следующие обозначения:

Z _м – коэффициент, учитывающий механические свойства материалов шестерни и колеса,

Z_Н – коэффициент, учитывающий форму сопряженных поверхностей зубьев,

                                                             .

Для некорригированных колес, а также колес с высотной коррекцией, в основном используемых в зубчатых передачах, угол зацепления .

В связи с тем что в процессе работы передачи в зацеплении может находиться не одна пара зубьев, происходит изменение длины контактных линий, учитываемое коэффициентом Z_ε  :

,

где  ─ коэффициент перекрытия.

С учетом введенных коэффициентов формула (1.22) примет вид

.                

Выразим b_w = ψ _ba ∙ a _w, а диаметр  через межосевое расстояние :                                   .

 

Введем в формулу (1.23) коэффициент нагрузки К _н  , увеличивающий крутящий момент Т ₁ с учетом реальных условия работы передачи:

                                          ,

где ─ коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями. Для прямозубой передачи ;

─ коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине зубчатого колеса. Коэффициент K_Hβ зависит от поверхностной твердости зубьев, ширины зубчатого венца и схемы передачи;

K _HV ─ коэффициент динамической нагрузки, зависит от степени точности зубчатых колес, которая назначается в зависимости от окружной скорости.

       После подстановки и преобразований получим следующие выражения расчетов прямозубых зубчатых передач, изготовленных из черных металлов:

                          

.                            

           

       Во всех формулах в сочетании  знак «+» соответствует внешнему зацеплению колес, а знак «─» ─ внутреннему.

Коэффициент нагрузки К _H  , увеличивающий крутящий момент Т ₁ с учетом реальных условия работы передачи:

                                          ,

где ─ коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями. Для прямозубой передачи ;

─ коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине зубчатого колеса.

 Коэффициент K_Hβ зависит от поверхностной твердости зубьев, ширины зубчатого венца и схемы передачи;

K _HV ─ коэффициент динамической нагрузки, зависит от степени точности зубчатых колес, которая назначается в зависимости от окружной скорости.