2.Определение допускаемых напряжений для червячных колес и выбор материала

В зависимости от скорости скольжения выбирают материалы венца червячного колеса и червяка. Ориентированное значение скорости скольжения:

,

где n₁– частота вращения червяка, мин^-1; Т₂ - крутящий момент на червячном колесе,

По рекомендациям из табл. 11,6 (Тихомиров, Стриженок, с.175) для серийного производства выбираем материал колеса Бр ОЦС 6-6-3, способ отливки в землю; материал червяка – стали 40Х, 40ХН, 45, термообработанные улучшенные до твердости 228…240 HВ; способ отделки витков червяка – шлифование и полирование.

Допускаемые контактные напряжения для оловянистых бронз Бр ОЦС:

Допускаемые напряжения в расчетах на прочность при перегрузке принимают для оловянистых бронз:

3.Проектный расчет червячной передачи

1. Определяем межосевое расстояние:

где Т₂– крутящий момент на колесе, Нм, имеем Т₂ = 517,54 Нм; K_h – коэффициент нагрузки. K_h = 1,2 ... 1,3 при переменной нагрузке. Принимаем K_h = 1,3

тогда межосевое расстояние будет равно

=197,8 мм

По ГОСТ 2144 – 75 принимаем мм

2. Определяем число витков (заходов) червяка из условия

27/ u ≤ z₁ ≤ 80/ u

27/20 ≤ z₁ ≤ 80/20

1,35 ≤ z₁ ≤ 4

Рекомендуется число заходов червяка выбирать в зависимости от передаточного числа и , принимаем z₁ = 2

3. Определяем число зубьев колеса:

4. Определяем осевой модуль передачи:

мм

По ГОСТ 2144 – 75 имеем m = 8 мм, для которого q = 8;10; 12,5;14; 16; 20

5. Ориентировочно оцениваем значение числа модулей в делительном диаметре червяка:

q = Z₂/4 = 40/4 = 10

6. Определяем коэффициент смещения инструмента:

Полученное значение Х находится в пределе -1≤ Х ≤ 1

Таким образом имеем а_w = 200; m = 8; q = 10; z₁ = 2; Z₂= 40

Делительный диаметр червяка:

Диаметр делительной окружности колеса в среднем сечении:

4.Проверочный расчет червячной передачи

Проверочный расчет проводят на контактную выносливость зубьев колеса для оловянистых бронз или на отсутствие заедание для оловянистых бронз.

1. условие контактной прочности запишем в виде:

где,  номинальное контактное напряжение, возникающее в полюсе зацепления передачи при действии номинальной нагрузки, МПа.

 коэффициент, форму сопряженных поверхностей зубьев.

Согласно ГОСТ 19036-81 угол при ГОСТ 19036 – 81, угол профиля в осевом сечении исходного производящего червяка (инструмента) , тогда

где,  угол наклона зубьев колеса

, окончательно

Коэффициент, учитывающий механические свойства материала червяка и колеса, определяется выражением

Здесь Е_пр = 2Е₁Е₂ / (Е₁ + Е₂) – приведенный модуль упругости, Е₁,Е₂ – модули упругости материалов червяка и колеса; м – коэффициент Пуассона

Z_M = 210 МПа^1/2

Определяем коэффициент, учитывающий суммарную длину контактных линий:

Где – условный угол обхвата червяка колесом, согласно рекомендациям (Решетов, с.348), имеем

Здесь b₂ – ширина зубчатого венца колеса, определяемого соотношениемb₂≤ 0,75 d_a1 при z₁ = 1…2

где d_a1 – диаметр вершин червяка, d_a1 = d₁ + 2h_a^*m

Cогласоно ГОСТ 19036 – 81, у исходного производящего червяка (инструмента) h_a^* = 0 , тогда

d_a1 = d₁ + 2m= 80 + 2·0·8 = 80мм

b₂≤ 0,75· d_a1=0,75·80= 60мм

В соответствии с ГОСТ 6639 – 69 принимаем b₂ = 60 мм, тогда

Коэффициент торцевого перекрытия в средней плоскости червячного колеса изменяется в пределах = 1,8...2,2 , принимаем = 2; коэффициент, учитывающий уменьшение длины контакта К=0,75

3 . Окружная сила на колесе

4. Коэффициент нагрузки , где – коэффициент концентрации нагрузки; – коэффициент динамичности нагрузки.

Определяем для червячного колеса

, где – коэффициент деформации червяка, выбираемый в зависимости от z₁и q по таблице 2,14 (Тихомиров, Стриженок с. 62).

Определим коэффициент, учитывающий влияние приработки зубьев на концентрацию нагрузки

Тогда

5. Коэффициент динамичности определяем по табл.2,15 в зависимости от принятой степени точности ( от скорости скольжения) и скорости скольжения (Стриженок, Тихомиров с. 62).

6. Находим скорость скольжения , где - окружная скорость червяка, м/с; г – угол подъема витка на делительном цилиндре

Имеем

;

При такой скорости назначаем 8-ю степень точности по ГОСТ 3675 – 80

П ри и 8-й степени точности принимаем K_НV = 1,2

Коэффициент нагрузки

Так как скорость скольжения , то материал зубчатого венца оставляем без изменения. Следовательно [ _н ] = 54МПа

7. При применении оловянистых бронз уточняют [ _н ]

- недогрузка

8. Проверим передачу на пиковую нагрузку по контактным напряжениям

≤560МПа

Т.к. максимальное напряжение меньше предельного, то местная пластическая деформация зубьев будет отсутствовать. Поскольку Z₂ = 50 ≤ 80, то зубья колеса имеют достаточную прочность на изгиб.