2.1.1. Выбор материалов червяка и червячного колеса и термообработки

Червяки изготавливают из стали. С целью повышения КПД передачи и ее нагрузочной способности червяки термообрабатываются до твердости 44 HRC, с последующим шлифованием и полированием. Исходя из данных рекомендаций принимаем материал червяка:

Сталь 40ХН ([2], стр.8, табл. 2.1.):

ТО: улучшение и закалка ТВЧ;

Твердость сердцевины 269..302HB;

Твердость поверхности 48..53HRC;

МПа.

Для выбора материала венца червячного колеса определяем величину скорости скольжения:

м/c

Принимаем материал зубчатого венца червячного колёса, рекомендуемый для полученной скорости скольжения ([4], стр.349, табл. 12.8.):

БрОЦС5-5-5:

Способ литья – в землю;

МПа;

МПа;

2.1.2. Определение допускаемых напряжений

Определяем допускаемые контактные и изгибные напряжения:

Для шлифованных и полированных червяков с твердостью поверхности витков больше 44 HRC допускаемые контактные напряжения для колес из оловянистых бронз определяются по уравнению ([4], стр.349):

где - коэффициент долговечности, ;

- допускаемое контактное напряжение;

- коэффициент, учитывающий интенсивность изнашивания зубьев колес в зависимости от .

При нестационарном режиме нагружения, заданным ступенчатым графиком

вместо расчетного числа циклов N_H подставляется N_HЕ – эквивалентное число циклов нагружения ([4], стр.350):

где T_max= T – наибольший из длительно действующих моментов;

- время работы на i-ом режиме.

Из условия T_max= T₁.

циклов.

;

- для червяков из стали с твердостью больше 44 HRC,

МПа;

([4], стр.348);

Допускаемые контактные напряжения:

МПа.

Определяем допускаемые напряжения изгиба для зубьев червячного колеса по уравнению ([4], стр.251, табл. 12.9.):

;

где - коэффициент долговечности, учитывает переменность режима нагрузки, . Т.к. режим нагруженения нестационарный, то N_F заменяем на N_FЕ – эквивалентное число циклов нагружения([4], стр.350):

где T_max= T – наибольший из длительно действующих моментов;

- время работы на i-ом режиме.

Из условия T_max= T₁.

циклов.

;

МПа.

2.1.3. Определение предельных допускаемых напряжений

Допускаемые напряжения при проверке на прочность при кратковременных перегрузках:

МПа;

МПа.

2.1.4. Расчет межосевого расстояния и основных параметров передачи

Значения Z₁ и Z₂ принимаем в зависимости от передаточного числа u. При u=22,4 рекомендуется Z₁=2,

Z₂=u∙ Z₁=22,4∙2=44,8.

Числа зубьев Z₂ стандартом не регламентируются. Их значения подобраны таким образом, чтобы при нарезании червячных колес получить одинаковые значения передаточных чисел для соседних межосевых расстояний.

Принимаем Z₂=46 ([6], стр.388, табл. 110).

Фактическое передаточное число

Расчетное межосевое расстояние ([5], стр.52):

где К_Н = 1,1 –коэффициент нагрузки ([5], стр.52).

Предварительно принимаем коэффициент диаметра червяка q’=10.

мм

Расчетный осевой модуль

мм

Принимаем стандартный модуль m наиболее близкий к расчетному .

По справочной таблице сочетания основных параметров червячной передачи принимаем ([6], стр.388, табл. 110):

мм; m = 5мм; q = 16 мм.

2.1.5. Определение геометрических размеров червяка и колеса

Чтобы получить стандартное межосевое расстояние используем коррегирование червячного колеса.

Коэффициент смещения колеса:

Размеры червяка:

Делительный диаметр червяка: ;

Начальный диаметр червяка: ;

Диаметр вершин витков: ;

Диаметр впадин витков: .

Длина b₁ нарезанной части червяка при коэффициенте смещения :

Для шлифуемых червяков полученную расчётом длину b₁ увеличиваем:

при - на 25мм ([5], стр.53, табл. 4.2.19), и при этом получаем:

Принимаем .

Размеры червячного колеса:

Делительный диаметр колеса: ;

Начальный диаметр колеса: ;

Диаметр вершин зубьев: ;

Диаметр впадин: ;

Наибольший диаметр колеса ([5], стр.53, табл. 4.2.19):

Ширина венца ([5], стр.53, табл. 4.2.19):

;

Принимаем согласно ряду нормальных линейных размеров ([2], стр.372, табл. 24.1).