Последовательность решения задачи:
1. Определить вращающие моменты на валу шестерни Т1 = 103P1/ω1 и на валу колеса Т2 = Т1 uη, где Р1 — в кВт; Т1, Т2 — в Н∙м, принять КПД открытой конической передачи η = 0,93.
2. Для заданной марки стали и термообработки зубчатых колес выбрать значения твердости и предела текучести НВ1ср, НВ2ср, σт1 и σт2 по Приложению 1. Рекомендуется предусмотреть разность в твердости зубьев шестерни и колес в пределах НВ1ср = НВ2ср + (20...30).
3. Определить допускаемое контактное напряжение, Н/мм2, принимаем по материалу колеса как менее прочного по сравнению с прочностью материала шестерни по формуле [σн] = KHL[σно]2, где [σно]2 — допускаемое контактное напряжение материала колеса, соответствующее пределу контактной выносливости базового числа циклов напряжений зубьев Nно. Значение [σно]2 определить по формуле [σН0]2 = 1,8 НВ2ср + 67. Коэффициент долговечности KHL, учитывающий влияние срока службы и режима нагрузки передачи, принять при длительной работе равным единице, т. е. KHL = 1.
Допускаемое контактное напряжение можно определить также по формуле [σн] = σноKHL/[sн], где σно = σно2 = 2 НВ2ср + 70 — предел контактной выносливости по материалу колеса. Требуемый коэффициент безопасности принять [sH] =1,1 как для нормализованной и улучшенной стали.
4. Определить допускаемые напряжения изгиба для материала
шестерни и колеса [σF]1=Kfl[σFО]1 и [σF]2=Kfl[σFО]2, где [σFО]1 и [σFО]2 -допускаемые напряжения изгиба шестерни и колеса при базовом числе циклов напряжений NF0, которые определяют по формулам [σFО]1= 1,03 НВ1ср и [σFО]2= 1,03 НВ2ср.
Коэффициент долговечности при длительной работе передачи и числе циклов нагружения зубьев более базового числа циклов, принять KFL = 1.
Допускаемое напряжение изгиба можно определить для материала шестерни [σF]1= (σF01/[sF])KFL и материала колеса [σF]2= (σF02/[sF])KFL, где σF01 и σF02— пределы выносливости зубьев излому определяют по формуле σF0 = 1,8НВср. Требуемый коэффициент безопасности принять [sF] = 1,75, как для зубчатых колес, изготовленных из поковок и штамповок.
5. Принять расчетные коэффициенты.
Коэффициенты неравномерности распределения нагрузки по длине контакта зубьев КНβ и КFβ выбирают в зависимости от коэффициента ширины венца колёс Ψd=b/d1, который определяется по формуле Ψd=0,166 
. Принять значение коэффициента неравномерности распределения нагрузки по длине контакта зубьев КНβ и КFβ в зависимости от коэффициента ширины венца колеса Ψd при консольном расположении шестерни на роликоподшипниках по Приложению 5 и 6.
6. Определить внешний делительный диаметр колеса из условия контактной прочности зубьев: de2 = 165 
,
где ΘН = 0,85 — коэффициент вида конических колес (для прямозубых), Т2—в Н∙мм, [σн] — в Н/мм2 и de2 — в мм. Полученное значение de2 округлить до ближайшего стандартного значения по ГОСТ 12289—76 по Приложению 10. Принять окончательно de2 и ширину зубчатого венца в зависимости от и или вычислить по формуле: 
7. Определить внешний окружной модуль из условия равнопрочности зубьев по выкрашиванию и излому 
, 
где Т2 — в Н∙мм, m e, de2 и b — в мм, ΘF = 0,85 для прямозубых колес, [σF] = [σF]2 - допускаемое напряжение изгиба для материала колеса как менее прочного в Н/мм2. Полученное значение внешнего окружного модуля m e, мм, увеличить на 30 % из-за повышенного износа зубьев открытой передачи, т. е. me=l,3me и по стандарту не округлять. В силовых конических передачах рекомендуется принимать me ≥1,5 мм.
8. Определить число зубьев колес.
Число зубьев колеса z2 = de2/me; число зубьев шестерни z1 = z2/u. После вычисления число зубьев округлить до целого числа.
9. Уточнить передаточное число передачи u' = z2/z1 с точностью до сотых долей, отклонение допускается до ±3 %.
10. Определить углы делительных конусов конических колес: шестерни tgδ1=1/u, тогда δ1= arctg 1/u (с точностью до минуты);
колеса δ2 = 90° — δ1.
11. Определить коэффициенты смещения режущего инструмента, так как конические зубчатые передачи выполняют корригированными для повышения контактной прочности. По Приложению 11 определить коэффициенты смещения для шестерни хn1 и хе1, колеса хn2 = - хn1 и хе2 = - хе1.
12. Определить геометрические размеры передачи:
внешние делительные диаметры шестерни и колеса de1 = mе z1;de2 = mе z2 ;
внешние диаметры вершин зубьев колес dae1 = de1 + 2(1+ хе1)mе cos δ1;
dae2 = de2 + 2(1+ хе2)mе cos δ2;
внешнее конусное расстояние Re = 0,5me 
;
среднее конусное расстояние R = Rе -0,5b;
проверить условие b/Re ≤ 0,285 и b≤0,285 Re;
средний модуль m = me —(b∙sin δ1/z1)≈0,857me;
средние делительные диаметры шестерни и колеса d1 = mz1 = 0,857de1 и d2 = mz2 = 0,857de2.
13. Определить среднюю окружную скорость колес и назначить степень точности их изготовления v = ω1 d1/2, м/с. Степень точности назначить по Приложению 4.
14. Определить силы в зацеплении конических зубчатых колес:
окружную силу Ft = 2T2/d2 = 2Т2/(0,857de2), где Ft — в Н, Т2 — в Н∙мм, d2 — в мм;
радиальную силу на шестерне и осевую на колесе Fr1 = Fa2 = Ft ∙ tgαω∙сosδ1 ≈ 0,36Ftcos δ1;
осевую силу на шестерне и радиальную силу на колесе
Fa1 = Fr2= Ft ∙ tgαω∙sinδ1 ≈ 0,36Ftsin δ1, где aω = 20°.
15. Принять коэффициенты динамической нагрузки КНv и KFv по Приложению 7.
16. Проверить контактное напряжение рабочих поверхностей зубьев
, где Θн = 0,85; Ft — в Н; de2, b — в мм; σн — Н/мм2. Определить процент недогрузки или перегрузки передачи. Допускается недогрузка до 10 % или перегрузка до 5 %. В противном случае необходимо изменить ширину зубчатого венца b, не выходя за пределы рекомендуемых значений Ψd.
17. Определить эквивалентные числа зубьев шестерни и колеса zv1 = z1 /cos δ1 и
zv2 = z2 /cos δ2.
По значениям zv1 и zv2 выбрать коэффициенты формы зуба шестерни YFl и колеса YF2 по Приложению 12 (промежуточные значения найти интерполированием).
18. Проверить прочность на изгиб зубьев шестерни и колеса
где ΘF = 0,85, Ft — в Н, b и mе — в мм; σF — в Н/мм2.
Сделать вывод.
Задача 121. Рассчитать плоскоремённую передачу от электродвигателя к редуктору привода конвейера (см. рис. 1). Мощность электродвигателя Р1, угловая скорость вала электродвигателя ω1 и ведомого шкива ω2. Ремень кордошнуровой прорезиненный. Работа 2-хсменная. Угол наклона линии центров шкивов к горизонту 600. Данные своего варианта принять по табл. 11.
Таблица 11
| Данные для расчёта | Варианты | |||||||||
| Р1, кВт | 7,5 | 1,5 | 5,5 | 2,2 | 7,5 | |||||
| ω1, рад/с | ||||||||||
| ω2,рад/с | ||||||||||
| Характер нагрузки | Спокойная | Умеренные колебания | Значительные колебания |
