МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

"Тюменский государственный нефтегазовый университет"

институт	Транспорта
кафедра	Детали машин

Проверочный расчёт и оптимизация цилиндрических зубчатых передач в программном комплексе MathCad

МЕТОДИЧЕСКОЕ УКАЗАНИЕ

к практическим занятиям по дисциплинам
	(вид занятий)
"Детали машин и основы конструирования" и "Прикладная механика"
для студентов специальностей				НР-090600; НРГ-090602; НРК-090603;
				(код и наименованиеспециальности)
СТХ-090702; НТХ-090703; НБ-090800; МОП-170200; МХП-170500;
МКС-120200; ТМ-120100; МвМ-120800; ТПП-271200; АТХ-150200;
СТЭ-230100; ЭАТ-240100; ПДМ-170900; СП-120500; ПМб-553300;
ГФН - 080200, ГН - 080500, ГИГ – 011400, Дизайн-152400
очной и заочной форм обучения

Тюмень 2004

Утверждено редакционно-издательским советом

Тюменского государственного нефтегазового университета

СОСТАВИТЕЛЬ: к.т.н., доцент К.В. Сызранцева

© государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

"Тюменский государственный нефтегазовый университет" 2004 г.

1. Критерии прочностного расчета зубчатых передач

Задача обеспечения необходимой прочности состоит в том, чтобы определить геометрические параметры деталей, исключающие возможность возникновения недопустимо большой остаточной деформации, преждевременных поломок и поверхностных разрушений.

1.1. Виды разрушения зубчатых колес и причины их возникновения

Основные виды разрушения, а также условия прочности, позволяющие на этапе проектирования исключить вероятность их появления, приведены в таблице 1.

1. Поломка зубьев – самый опасный вид разрушения. В подавляющем большинстве случаев она носит усталостный характер: напряжения изгиба, превышающие предел выносливости материала, вызывают появление трещин в основании зуба (рисунок 1). При дальнейшей работе передачи трещины распространяются в глубь зуба и в конечном итоге приводят к поломке. Условие прочности для расчета зубьев на изгибную выносливость выглядит так:

_F ≤ [_F]

Причинами поломок зубьев могут также оказаться возникшие в процессе эксплуатации перегрузки, например, при пуске электродвигателя. При этом зуб как бы "срезается". Условие прочности для расчета зубьев на изгиб при кратковременных перегрузках:

_Fmax ≤ [_Fmax]

2. Повреждения поверхности зубьев связаны с контактными напряжениями и трением (рисунок 2).

а) усталостное выкрашивание – возникает вблизи полюсной линии. Смазка, которая попадает в микротрещины, находясь под давлением в процессе работы передачи, расклинивает трещины. Последующее развитие трещин приводит к отделению частиц металла и образованию раковин на поверхности.

б) износ – заключается в истирании рабочих поверхностей вследствие попадания в зону зацепления металлических частиц, пыли, грязи. Встречается чаще в открытых передачах, реже в закрытых.

в) заедание – наблюдается как в открытых, так и в закрытых тяжелонагруженных передачах. В месте контакта зубьев под действием высоких давлений рвется масляная пленка, и происходит как бы сваривание поверхностей контакта. Частицы металла отрываются от поверхности одного зуба и прихватываются к поверхности другого. При последующем движении эти частицы делают на поверхности борозды, задиры.

Условие прочности для расчета зубьев на контактную выносливость выглядит так:

_H ≤ [_H]

Условие прочности для расчета зубьев на контактную прочность при перегрузках:

_Hmax ≤ [_Hmax]

Рисунок 1. Напряжения изгиба	Рисунок 2. Контактные напряжения

Правильно спроектированная передача должна быть рассчитана так, чтобы любая из возможных причин повреждения зубьев была исключена. В соответствии с этим расчетным путем проверяют:

1. контактную выносливость рабочих поверхностей

2. изгибную выносливость зубьев

3. контактную прочность при статических перегрузках

4. изгибную прочность при статических перегрузках