Геометрический расчет конической передачи. Основные геометрические
параметры конической передачи показаны на рисунке:
Определим внешнюю высоту головки зуба шестерни и колеса:
hae 1 = (1 + | xe |) х me = (1 + 0,424) х 4 = 5,7 (мм)
hae 2 = (1 - | xe |) х me = (1 - 0,424) х 4 = 2,3 (мм)
Определим внешнюю высоту ножки зуба шестерни и колеса:
hfe 1 = (1,2 − | xe |) х me = (1,2 – 0,424) х 4 = 3,1 (мм)
hfe 2 = (1,2 + | xe |) х me = (1,2 + 0,424) х 4 = 6,5 (мм)
Определим внешнюю высоту зуба:
he = 2,2 х me = 2,2 х 4=8,8 (мм)
Определим внешний диаметр вершин зубьев:
dae 1 = 71 + 2 х 5,7 х cos(17,61) = 81,87 (мм)
dae 2 = 225 + 2 х 2,3 х cos(72,39) = 226,39 (мм)
Определим угол головки и ножки зуба для шестерни и колеса:
Θ a 1 = Θ f2 = arctg (6,5/118) = 3,15 (град.)
Θ a 2 = Θ f1 = arctg (3,1/118) = 1,51 (град.)
Определим углы конуса впадины зубьев шестерни и колеса:
δ f 1 = δ1 - Θ f1 = 17,61 – 1,51 = 16,1 (град.)
δ f 2 = δ2 – Θ f2 = 72,39 – 3,15 = 69,24 (град.)
Определим углы конуса вершин зубьев шестерни и колеса:
δ а 1 = δ1 + Θ а1 = 17,61 + 3,15 = 20,76 (град.)
δ а 2 = δ2 + Θ а2 = 72,39 +1,51 = 73,9 (град.)
Определим расстояние от вершины конуса до плоскости вершин зубьев:
В1 = 0,5 х 225 – 5,7 х sin(17,61) = 110,78 (мм)
В2 = 0,5 х 71 – 2,3 х sin(72,39) = 33,31 (мм)
2.6 Определение сил в зацеплении.
Силы в зацеплении конической передачи. Силы, действующие в зацеплении
конической прямозубой передачи, показаны на рисунке:
Схема соответствует случаю вращения шестеренки по часовой стрелке.
Окружная сила на шестеренке равна окружной силе на зубчатом колесе:
Ft = 
Осевая сила на шестеренке равна радиальной силе на зубчатом колесе:
Fа1 = Fr2 = 3567,55 х tg(20) х sin(17,61) = 392,84 (Н)
Осевая сила на зубчатом колесе равна радиальной силе на шестеренке:
Fа2 = Fr1 = 3567,55 х tg(20) х cos(17,61) = 1238 (Н)
2.7 Смазка передачи.
При окружной скорости колеса v = 0,3…12,0 м/с применяют картерный способ смазки.
Марку смазки выбирают согласно ГОСТ 17479.4-87.
Марка смазки: И-Г-С100
Рекомендуемое количество масла в зубчатых передачах 0,4…0,6 л на 1 кВт передаваемой мощности.
3. 
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЛОСКОРЕМЕННОЙ ПЕРЕДАЧИ
Исходные данные:
P 1 = P I = 5829, [Вт] - мощность на ведущем шкиве,
n 1 = n I = 1000, [мин-1] - частота оборотов ведущего шкива,
i = 2,048 - передаточное отношение передачи.
Проектный расчет.
Задают тип плоского ремня: резинотканевый.
Определим диаметр ведущего шкива по формуле:
d1 ’ = 
Полученное значение d1 ’ рекомендуется округлять до ближайшего большего
стандартного значения d 1 по ГОСТ 17383-73.
d1 = 200 (мм)
Определим диаметр ведомого шкива по формуле:
где ζ- коэффициент скольжения, ζ= 0,01...0,02.
d2 ’ = 200 х 2,048 х (1 – 0,02) = 401,4 (мм)
Полученное значение d2 ’ рекомендуется округлять до ближайшего меньшего
стандартного значения d 2 по ГОСТ 17383-73.
d2 = 400 (мм)
Ориентировочно задают межосевое расстояние:
а' = 2 х (200 + 400) = 1200 (мм)
Определим длину ремня по формуле:
l’ = 
Полученное значение l’ рекомендуется округлять до стандартного значения l по табл. 5.1 из источника 2.
l = 3000 (мм)
Окончательно определим межосевое расстояние:
а = 
а = 1024 (мм)
Определим угол обхвата ремнем ведущего шкива:
где [α] - допускаемый угол обхвата ремнем ведущего шкива, [α]=150°.
α = 
Определим скорость ремня:
v= 
Определим расчетное допускаемое полезное напряжение:
где [σ t ] O - допускаемое полезное напряжение;
[σ t ] O = 2,1...2,4 МПа - для резинотканевых ремней;
C 0 - коэффициент типа передачи, учитывает угол наклона центров шкивов к
горизонту,
C 0 = 1 - для горизонтальной передачи;
C α - коэффициент угла обхвата, учитывает уменьшение тяговой способности
передачи с уменьшением угла охвата α, выбирают по табл. 5.4 из источника 2,
C α = 0,97
CV - скоростной коэффициент, зависит от скорости v и учитывает уменьшение прижатия ремня к шкиву под действием центробежных сил, выбирают по табл.
5.5 из источника 2,
CV =1
[σ t ] = 2,1 х 1 х 0,97 х 1 х 0,8 = 1,6 (МПа)
Ориентировочно задают толщину ремня в зависимости от его типа:
δ' = 200/40 = 5 (мм)
Полученное значение δ'нужно округлить до стандартного значения δ.
δ=4,5 (мм)
Определим окружную силу, передаваемую ремнем:
Ft = 5829/10,5 = 555 (Н)
Определим ширину ремня:
b' = 
Полученное значение b' нужно округлить до стандартного значения b по
табл. 5.1 из источника 2.
b = 80 (мм)
Силы в передаче. Определяют окружную силу, передаваемую ремнем:
Ft = 5829/10,5 = 555 (Н)
Определяют силу предварительного натяжения F 0 = A х σ0,
где A - площадь поперечного сечения ремня,
A = b х δ = 80 х 4,5 = 360 (мм2);
σ0 - предварительное напряжение, от натяжения ремня:
σ0 = 1,8...2,0 МПа - для резинотканевых и кордшнуровых прорезиненных ремней;
F 0 = 360 х 10-6 х 106 х 1,8 = 648 (Н)
Определим силы натяжения ведущей F 1 и ведомой F 2 ветвей ремня:
F 1 =648 + 0,5 х 555 = 925 (Н)
F 2 =648 - 0,5 х 555 = 370,5 (Н)
Определим центробежную силу, возникающую при набегании ремня на шкив:
где ρ - плотность материала ремня:
ρ = 1100...1200 кг/м 3 - для резинотканевых и кордшнуровых прорезиненных ремней.
F ц = 1100 х 360 х 10-6 х 10,52 = 43,7 (Н)
Определим силу, действующую на вал:
F В = 2 х 648 х cos(168,9/2) = 125 (Н)
3.2 Проверочный расчет.
Определим число пробегов ремня:
где [ П ] - допускаемая частота пробегов ремня:
[ П ]= 5...10 с-1 для резинотканевых и кордшнуровых прорезиненных ремней.
П = 10,5/3 = 3,5 (с-1)
Определим наибольшее напряжение, возникающее в рабочей ветке ремня:
где σ1 - полезное напряжение,
σ1 =925/360 = 2,6 (МПа)
σ Ц - напряжение от центробежных сил,
σ Ц =43,7/360 = 0,12 (МПа)
σ И - напряжение от изгиба на ведущем (меньшем) шкиве,
где E - модуль упругости материала ремня:
E = 80...200 МПа - для резинотканевых и кордошнуровых прорезиненных
ремней;
σ И = 
[σ] - допускаемое напряжение для плоских ремней; [σ] = 7...8 МПа.
σmax = 2,6 + 1,8 + 0,12 = 4,52 (МПа)
Проверяем скорость ремня:
где [ v ] - допускаемая скорость ремня:
[ v ] = 35 м/с - для резинотканевых ремней;
v = 
Список использованной литературы:
1. Иванов М.Н. Детали машин / М.Н. Иванов, В.А. Финогенов. - М.: Высш. шк.,
2002. - 408 с.
2. Шарков О.В., Детали машин и механизмов. Методические указания по контрольным и расчетно-графическим работам для студентов-заочников вузов специальности 270109 – Промышленное и гражданское строительство и 270109 – Теплогазоснабжение и вентиляция. – Калининград: КГТУ, 2006. – 79 с.