- •Глава 1. Основные положения
- •Глава 7. Шпоночные соединения
- •Глава 12. Основы расчета на прочность зубчатых передач
- •Глава 19. Редукторы
- •Глава 30. Муфты
- •Предисловие
- •Часть первая
- •1.2. Современные направления в развитии машиностроения
- •1.3. Требования к машинам и деталям
- •1.4. Надежность машин
- •1.5. Критерии работоспособности и расчета деталей машин
- •1.6. Проектировочный и проверочный расчеты
- •1.7 Основы триботехники узлов и деталей машин
- •Глава 2 Прочность при переменных напряжениях
- •2.1. Циклы напряжений в деталях машин
- •2.2. Усталость материалов деталей машин
- •2.3. Предел выносливости материалов
- •2.4. Местные напряжения в деталях машин
- •2.5. Коэффициенты запаса прочности
- •2.6. Контактная прочность деталей машин
- •Часть вторая
- •3.2. Достоинства, недостатки и применение клепаных соединений
- •3.3. Основные типы заклепок
- •3.4. Классификация клепаных швов
- •3.5. Краткие сведения о материалах клепаных соединений
- •3.6. Расчет на прочность клепаных соединений
- •3.7. Допускаемые напряжения для клепаных соединений
- •3.8. Коэффициент прочности клепаного соединения
- •3.9. Рекомендации по конструированию клепаных соединений
- •Контрольные вопросы
- •Глава 4 Сварные, паяные и клееные соединения
- •4.1. Общие сведения о сварных соединениях
- •4.2. Основные типы и элементы сварных соединений
- •4.3. Расчет на прочность сварных соединений
- •4.4. Допускаемые напряжения для сварных швов
- •4.5. Рекомендации по конструированию сварных соединений
- •4.6. Паяные соединения
- •4.7. Клееные соединения
- •Глава 5 Соединения с натягом
- •5.1. Общие сведения
- •5.2. Расчет цилиндрических соединений с натягом
- •5.3. Рекомендации по конструированию соединений с натягом
- •Глава 6 Резьбовые соединения
- •6.1. Общие сведения
- •6.2. Геометрические параметры резьбы
- •6.3. Основные типы резьб
- •6.4. Способы изготовления резьб. Конструктивные формы резьбовых соединений
- •6.5. Стандартные крепежные детали
- •6.6. Силовые соотношения в винтовой паре
- •6.7. Момент завинчивания
- •6.8. Самоторможение и кпд винтовой пары
- •6.9. Способы стопорения резьбовых деталей
- •6.10. Классы прочности и материалы резьбовых деталей
- •6.11. Расчет резьбовых соединений на прочность
- •6.12. Распределение осевой силы по виткам резьбы гайки
- •Глава 7 Шпоночные соединения
- •7.1. Общие сведения
- •7.2. Разновидности шпоночных соединений
- •7.3. Расчет шпоночных соединений
- •7.4. Рекомендации по конструированию шпоночных соединений
- •Глава 8 Шлицевые соединения
- •8.1. Общие сведения
- •8.2. Разновидности шлицевых соединений
- •8.3. Расчет шлицевых соединений
- •8.4. Рекомендации по конструированию шлицевых соединений
- •Часть третья механические передачи Глава 9 Общие сведения о передачах
- •9.1. Назначение передач и их классификация
- •9.2. Основные кинематические и силовые соотношения в передачах
- •Глава 10 Фрикционные передачи
- •10.1. Общие сведения
- •10.2. Материалы катков
- •10.3. Виды разрушения рабочих поверхностей фрикционных катков
- •10.4. Цилиндрическая фрикционная передача
- •10.5. Вариаторы
- •10.6. Расчет на прочность и кпд фрикционных передач
- •Глава 11 Основные понятия о зубчатых передачах
- •11.1. Общие сведения
- •11.2. Основы теории зубчатого зацепления
- •11.3. Образование эвольвентного зацепления
- •11.4. Образование цилиндрического зубчатого колеса
- •11.5. Основы нарезания зубьев методом обкатки
- •11.6. Исходный контур зубьев зубчатой рейки
- •11.7. Изготовление зубчатых колес
- •11.8. Основные элементы и характеристики эвольвентного зацепления
- •11.9. Скольжение при взаимодействии зубьев
- •11.10. Влияние числа зубьев на форму и прочность зуба
- •11.11. Понятие о зубчатых передачах со смещением
- •11.12. Точность зубчатых передач
- •11.13. Смазывание и кпд зубчатых передач
- •11.14. Конструкции колес зубчатых передач
- •Глава 12 Основы расчета на прочность зубчатых передач
- •12.1. Материалы зубчатых колес
- •12.4. Расчетная нагрузка
- •12.5. Допускаемые напряжения
- •Глава 13 Цилиндрические прямозубые передачи внешнего зацепления
- •13.1. Общие сведения
- •13.2. Силы в зацеплении прямозубых передач
- •13.3. Общие сведения о расчете на прочность цилиндрических эвольвентных зубчатых передач
- •13.4. Расчет на контактную прочность
- •13.5. Расчет на изгиб
- •13.6. Последовательность расчета на прочность закрытых цилиндрических прямозубых передач
- •13.7. Расчет на прочность открытых цилиндрических передач
- •Глава 14 Цилиндрические косозубые передачи
- •14.1. Общие сведения
- •14.2. Эквивалентное колесо
- •14.3. Силы в зацеплении
- •14.4. Расчеты на прочность
- •14.5. Рекомендации по расчету на прочность закрытых косозубых цилиндрических передач
- •14.6. Шевронные цилиндрические передачи
- •14.7. Зубчатые передачи с зацеплением м. Л. Новикова
- •Глава 15 Конические зубчатые передачи
- •15.1. Общие сведения
- •15.2. Геометрия зацепления колес
- •15.3. Основные геометрические соотношения
- •15.4. Эквивалентное колесо
- •15.5. Силы в зацеплении
- •15.6. Расчет на контактную прочность
- •15.7. Расчет на изгиб
- •15.8. Рекомендации по расчету на прочность закрытых конических передач
- •15.9. Расчет на прочность открытых конических передач
- •Глава 16 Планетарные зубчатые передачи
- •16.1. Общие сведения
- •16.2. Передаточное число планетарных передач
- •16.3. Разновидности планетарных передач
- •16.4. Подбор чисел зубьев планетарных передач
- •16.5. Расчет на прочность планетарных передач
- •Глава 17 Волновые зубчатые передачи
- •17.1. Общие сведения
- •17.2. Основные конструктивные элементы волновых передач
- •17.3. Передаточное число волновых передач
- •Глава 18 Червячные передачи
- •18.1. Общие сведения
- •18.2. Классификация червячных передач
- •18.3. Изготовление червяков и червячных колес
- •18.4. Основные геометрические соотношения в червячной передаче
- •18.5. Скорость скольжения в передаче. Передаточное число
- •18.6. Силы в зацеплении
- •18.7. Материалы червячной пары
- •18.8. Виды разрушения зубьев червячных колес
- •18.9. Допускаемые напряжения для материалов венцов червячных колес
- •18.10. Расчет на прочность червячных передач
- •18.11. Кпд червячных передач
- •18.12. Рекомендации по расчету на прочность
- •18.13. Тепловой расчет
- •18.14. Конструктивные элементы червячной передачи
- •Глава 19 Редукторы
- •19.1. Общие сведения
- •19.2. Классификация редукторов
- •19.3. Зубчатые редукторы
- •Глава 20 Передача винт — гайка скольжения
- •20.1. Общие сведения
- •20.2. Расчет передачи винт — гайка скольжения
- •Глава 21 Передача винт — гайка качения (шариковинтовая передача)
- •21.1. Общие сведения
- •21.2. Расчет шариковинтовой передачи
- •Глава 22 Основные понятия о ременных передачах
- •22.1. Общие сведения
- •22.2. Основные геометрические соотношения ременных передач
- •4. Угол обхвата ремнем малого шкива
- •22.3. Силы в передаче
- •22.4. Скольжение ремня по шкивам. Передаточное число
- •22.5. Напряжения в ремне
- •22.6. Тяговая способность и кпд ременных передач
- •22.7. Долговечность ремня
- •22.8. Натяжение ремней
- •Глава 23 Передачи плоским ремнем
- •23.1. Общие сведения. Типы плоских ремней
- •23.2. Расчет передачи плоским ремнем
- •23.3. Шкивы передач плоским ремнем
- •23.4. Рекомендации по конструированию
- •Глава 24 Передачи клиновым и поликлиновым ремнями
- •24.1. Общие сведения. Типы клиновых и поликлиновых ремней
- •24.2. Расчет передачи клиновым и поликлиновым ремнями
- •24.3. Шкивы передач клиновым и поликлиновым ремнями
- •Глава 25 Передачи зубчатым ремнем
- •25.1. Общие сведения
- •25.2. Расчет передачи зубчатым ремнем
- •25.3. Шкивы передач зубчатым ремнем
- •Глава 26 Цепные передачи
- •26.1. Общие сведения
- •26.2. Приводные цепи
- •26.3. Звездочки
- •26.4. Передаточное число цепной передачи
- •26.5. Основные геометрические соотношения в цепных передачах
- •26.6. Силы в ветвях цепи
- •26.7. Расчет передачи роликовой (втулочной) цепью
- •26.8. Расчет передачи зубчатой цепью
- •26.9. Натяжение и смазывание цепи. Кпд цепных передач
- •26.10. Рекомендации по конструированию цепных переда*
- •Часть четвертая валы, оси, подшипники, муфты Глава 27 Валы и оси
- •27.1. Общие сведения
- •27.2. Конструктивные элементы. Материалы валов и осей
- •27.3. Критерии работоспособности валов и осей
- •27.4. Проектировочный расчет валов
- •27.5. Проверочный расчет валов
- •27.6. Расчет осей
- •27.7. Рекомендации по конструированию валов и осей
- •Глава 28 Подшипники скольжения
- •28.1. Общие сведения
- •28.2. Материалы вкладышей
- •28.3. Режимы смазки
- •28.4. Смазочные материалы
- •28.5. Виды разрушения вкладышей
- •28.6. Условный расчет подшипников скольжения
- •28.7. Работа вкладышей в условиях жидкостной смазки
- •28.8. Подвод смазочного материала. Кпд
- •28.9. Рекомендации по конструированию
- •Глава 29 Подшипники качения
- •29.1. Общие сведения
- •29.2. Классификация и условные обозначения подшипников качения
- •29.3. Основные типы подшипников качения и материалы деталей подшипников
- •29.4. Виды разрушения подшипников качения и критерии работоспособности
- •29.5. Расчет (подбор) подшипников качения на заданный ресурс
- •29.6. Расчет эквивалентной нагрузки при переменных режимах работы
- •29.8. Расчет (подбор) подшипников качения на статическую грузоподъемность
- •29.9. Особенности конструирования подшипниковых узлов
- •29.10. Смазывание подшипников качения. Кпд. Уплотнительные устройства.
- •29.11. Монтаж и демонтаж подшипников
- •Глава 30 Муфты зо.1 Общие сведения
- •30.2. Глухие муфты
- •30.3. Жесткие компенсирующие муфты
- •30.4. Упругие компенсирующие муфты
Глава 25 Передачи зубчатым ремнем
25.1. Общие сведения
Зубчатые ремни выполняют плоскими с поперечными зубьями на внутренней поверхности, которые входят в зацепление с зубьями на шкивах (рис. 25.1). Передача зубчатым ремнем работает по принципу зацепления.
Зубчатое зацепление ремня со шкивом устраняет скольжение и необходимость в большом предварительном натяжении, уменьшает влияние угла обхвата (межосевого расстояния) на тяговую способность, что позволяет уменьшить габариты передачи и получить большие передаточные числа.
Достоинства передач зубчатым ремнем. 1. Постоянное передаточное число. 2. Малое межосевое расстояние. 3. Небольшие нагрузки на валы и подшипники. 4. Большое передаточное число (ы<12). 5. Низкий
Оседая линия троса Ь
Рис. 25.1. Передача зубчатым ремнем
уровень шума и отсутствие динамических нагрузок вследствие эластичности ремня и упругости его зубьев.
Недостатки. 1. Сравнительно высокая стоимость. 2. Чувствительность к отклонению от параллельности осей валов.
Применение. Передачу зубчатым ремнем применяют как в высоко-нагруженных передачах (например, кузнечно-прессовое оборудование), используя ее высокую тяговую способность, так и в передачах точных перемещений (в связи с постоянством передаточного числа): приводы печатающих устройств ЭВМ, киносъемочная аппаратура, робототехника (рис. 25.2) и др.
Рис. 25.2. Механизм с зубчатыми ремнями
движения кисти промышленного
робота:
1 — локоть; 2— плечо; 3 — электродвигатель;
4— волновой редуктор; 5—натяжной ролик;
6—захватное устройство
Мощность, передаваемая зубчатым ремнем, до 100 кВт, скорость ремня до 60 м/с, КПД передачи 0,94...0,98.
В зависимости от способа изготовления зубчатые ремни выпускают двух видов: сборочные и литьевые.
Сборочные ремни состоят из несущего слоя (металлокорда или стек-локорда), резины (или неопрена) и тканевого покрытия на зубчатой поверхности, свулканизированных в одно целое. Отличаются от литьевых более высоким качеством.
Литьевые ремни состоят из металлокорда, резины (или полиуретана) и не имеют тканевого покрытия.
Металлокорд представляет собой стальные тросы диаметром 0,36 или 0,75 мм, стеклокорд — крученые нити диаметром 0,35... 1,1 мм из стекловолокна.
Зубья ремня имеют трапецеидальную форму с углом у профиля 50 и 40° (рис. 25.3, а) или полукруглую (рис. 25.3,6) форму.
Полукруглый профиль обеспечивает плавный вход зубьев в зацепление, равномернее распределяет напряжения в ремне, повышает передаваемые нагрузки на 40 %.
25.2. Расчет передачи зубчатым ремнем
Размеры передачи зависят от модуля т, мм — основного параметра передачи (табл. 25.1 и 25.2):
т =р/π,
где р — шаг ремня, мм.
Модуль т ремня и рекомендуемое число z1 зубьев малого шкива в зависимости от передаваемой мощности Р1 и частоты вращения n1 малого шкива выбирают по табл. 25.3.
Основной критерий работоспособности передачи — тяговая способность ремня, которую оценивают допускаемой приведенной удельной силой [q]0П (Н/мм), передаваемой 1 мм ширины ремня.
Значение [q]m зависит от модуля т:
M, мм 2 3 4 5 7
[q]0П 5 9 25 30 32
Таблица 25.1. Зубчатые ремни с трапецеидальными зубьями (выборка) (размеры, мм)
Модуль т |
Р |
s |
h |
н |
t |
2 |
6,28 |
1,8 |
1,5 |
3,0 |
0,6 |
3 |
9.42 |
3,2 |
2,0 |
4,0 |
0,6 |
4 |
12,57 |
4,4 |
2,5 |
5,0 |
0,8 |
5 |
15,71 |
5,0 |
3,5 |
6,5 |
0,8 |
7 |
21,99 |
8,0 |
6,0 |
11,0 |
0,8 |
Таблица 25.2. Основные параметры передачи зубчатым ремнем (выборка)
Модуль т |
2 |
3 |
4 |
5 |
7 |
Число зубьев шкива |
|
|
|
|
|
|
10 |
10 |
15 |
15 |
18 |
Zmin Zmax
|
115 |
120 |
120 |
120 |
120 |
Число зубьев ремня |
|
|
|
|
|
Zpmin |
40 |
40 |
48 |
48 |
56 |
Zpmax |
160 |
160 |
250 |
200 |
140 |
Ширина ремня b, мм |
5...20 |
12,5...50 |
20... 100 |
25...100 |
40... 125 |
Примечания: 1. Длину Lp ремня в шагах или число z,, зубьев ремня выбирают из ряда: 40, 42, 45, 48, 50, 53, 56, 60, 63, 67, 71, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 105, 112, 115, 125, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 200, 210, 220, 235, 250.
Расчетная длина ремня в мм: Lp= zpp
Ширину Ь ремня выбирают из ряда: 5, 8, 10, 12,5 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80, 100, 125, 160, 200 мм.
Расчет передачи ведут по допускаемой удельной силе [q]П:
где Ср — коэффициент динамичности нагрузки и режима работы (табл. 25.4);
qMv2 — центробежная сила, возникающая при огибании шкивов ремнем; здесь qM— масса 1 м ремня шириной 1 мм, кг/(м-мм):
т, мм |
2 |
3 |
4 |
5 |
7 |
ди, |
0,003 |
0,004 |
0,006 |
0,007 |
0,008 |
Из условия тяговой способности необходимая ширина ремня:
где Ft- 103P/v— передаваемая окружная сила, Н. Здесь Р—в кВт, v— в м/с.
Полученное значение b' уточняют:
Таблица 25.4. Значения коэффициента С, для передач зубчатым ремнем от электродвигателей общепромышленного применения (выборка)
Тип машины |
Ср при числе смен работы | ||
1 |
2 |
3 | |
Легкие конвейеры, оборудование деревообработки Типографские машины, металлообрабатывающие станки Подъемные механизмы, текстильные машины Тяжелые конвейеры, оборудование резиновой промышленности |
1,3. ..1,5
1,4...1,6
1,5...1,7
1,6...1,8 |
1,4...1,6
1,5...1,7
1.6...I.8
1,7... 1,9 |
1,5... 1,7
1.6...1.8
1,7...1,9
1,8...2,0 |
Примечание. Меньшие значения Сг при умеренных колебаниях нагрузки и возможных кратковременных перегрузках до 150 %, большие — при значительных колебаниях нагрузки и перегрузках до 250 %.
Значения коэффициента Сь, учитывающего неполную загрузку витков троса у боковых поверхностей ремня:
Ширину b ремня принимают из стандартного ряда (см. табл. 25.2). Диаметры делительных окружностей шкивов:
где z1 и z2 — числа зубьев шкивов.
Из условия долговечности ремня число зубьев меньшего шкива z1 принимают не менее рекомендуемого (см. табл. 25.2).
Межосевое расстояние а передачи принимают из условия
Длину ремня LР в шагах (число зубьев ремня) вычисляют по формуле, аналогичной формуле для определения длины ремня передачи плоским ремнем:
где р — шаг ремня (см. табл. 25.1).
Полученную длину Lp округляют до стандартного значения (см. табл. 25.2).
Окончательное значение а при выбранной длине Lp ремня:
Число зубьев ремня, находящихся в зацеплении с меньшим шкивом,
Zo
= zl
al
/360'>[z]o,
где а1— угол обхвата на меньшем шкиве [формула (22.5)].
Из условия равнопрочности зубьев ремня на срез и тросов на растяжение рекомендуется принимать [z]0 >6. При z0 < [z]0 увеличивают; межосевое расстояние а или число зубьев zl .
Предварительное натяжение F0 в передаче необходимо для устранения зазоров в зацеплении и правильного набегания ремня на шкивы. Оно должно быть больше значения натяжения от центробежной силы, чтобы под действием последней не нарушалось зацепление ремня со' шкивом:
где b — в мм; qM— в кг/(м * мм); v—в м/с; v — удельное натяжение, Н/мм:
|
|
|
|
| |
|
|
|
|
|
|
Сила, действующая на валы, направлена по линии центров передачи и равна
Средний ресурс зубчатых ремней в эксплуатации — 2000 ч.