- •Задание на курсовое проектирование
- •Выбор электродвигателя, кинематический и силовой расчет привода
- •Определение мощности на валах привода
- •Выбор материалов зубчатой пары и определение допускаемых напряжений
- •Цикле изгиба и коэффициента безопасности
- •Определение параметров передачи и геометрических размеров колес
- •Силы в зацеплении передачи
- •Проверка зубьев колеса на прочность по контактным напряжениям и напряжениям изгиба
- •Проектировочный расчет валов редуктора
- •Конструктивные размеры зубчатой пары
- •Конструктивные размеры корпуса и крышки редуктора
- •Эскизная компановка редуктора
- •Подбор подшипников и проверка их долговечности
- •Подбор шпонок и проверочный расчет шпоночных соединений
- •(По гост 23360 – 78, с сокращениями)
- •Смазка зацепления и подшипников редуктора
- •Для смазывания зубчатых передач при 50°с
- •Зубчатых и червячных передач
- •Оформление пояснительной записки
- •Параметры валов привода. (Образец).
- •Приложение г.
- •Подшипники шариковые радиальные однорядные.
- •Подшипники роликовые радиальные с короткими цилиндрическими роликами (гост 8328-75).
- •Крышки врезные с отверстиями и глухие.
- •Крышки прижимные с отверстиями и глухие.
- •Резиновые армированные манжеты для валов (гост 8752-79).
- •Значения допусков форм и расположения поверхностей.
- •Расчет цилиндрического одноступенчатого редуктора с косозубым зацеплением Ведомость проекта
- •С хема привода
- •Введение
- •Приложение ф. Образец рамки для пояснительной записки.
- •Литература
Проверка зубьев колеса на прочность по контактным напряжениям и напряжениям изгиба
В процессе расчета были определены основные размеры зубчатых колес. Некоторые из них были округлены до стандартных параметров, другие – до целых значений. Поэтому, зная основные размеры передачи необходимо проверить спроектированную передачу на прочность по основным видам напряжений.
Предварительно определим коэффициент ширины шестерни по диаметру делительной окружности:
, (44)
где
– ширина венца шестерни, мм;
– диаметр делительной окружности
шестерни, мм.
Определим окружную скорость и степень точности передачи.
Окружная скорость может быть определена через угловую скорость колеса:
, (45)
где
– угловая скорость колеса, рад/с;
– диаметр делительной окружности колеса, мм.
В зависимости от окружной скорости выбираем степень точности изготовления передачи по таблице 9.
Таблица 9 Рекомендации по выбору степени точности
Передача |
Степень точности, не ниже |
Окружная скорость, м/c, не более |
Примечание |
Высокоточные |
6 |
|
Высокоскоростные передачи, механизмы точной кинематической связи |
Точные |
7 |
|
Передачи при повышенных скоростях и умеренных нагрузках и наоборот |
Средней точности |
8 |
|
Передачи при повышенных скоростях и умеренных нагрузках и наоборот |
Пониженной точности |
9 |
|
Тихоходные передачи с пониженными требованиями к точности |
Примечание: В числителе значения для прямозубых передач, в знаменателе – для косозубых. |
|||
Расчетные контактные напряжения при проверочном расчете определяются по формулам:
для прямозубой цилиндрической передачи:
; (46)
для косозубой и шевронной цилиндрической передачи:
, (47)
где
– межосевое расстояние, мм;
– коэффициент нагрузки;
– вращающий момент на ведомом валу редуктора, Нм;
– передаточное число редуктора;
– ширина венца зубчатого колеса, мм.
Коэффициент нагрузки определяется по формуле:
, (48)
где
– коэффициент учитывающий
неравномерность распределения нагрузки
между зубьями;
– коэффициент неравномерности распределения нагрузки по ширине венца;
– динамический коэффициент.
Для прямозубых колес принимают
,
для косозубых и шевронных колес в
зависимости от окружной скорости и
степени точности:
при
м/c и 7-й степени точности
;
при
м/c и 8-й степени точности
.
При проектировании закрытых зубчатых передач редукторного типа значения принимают по таблице 10.
Динамический коэффициент определяют в зависимости от окружной скорости и степени точности изготовления передачи по таблице 11.
Таблица 10 Значения коэффициента
|
Твёрдость поверхности зубьев |
||||||
НВ ≤ 350 |
НВ > 350 |
||||||
I |
II |
III |
I |
II |
III |
||
0,4 |
1,15 |
1,04 |
1,0 |
1,33 |
1,08 |
1,02 |
|
0,6 |
1,24 |
1,06 |
1,02 |
1,50 |
1,14 |
1,04 |
|
0,8 |
1,30 |
1,08 |
1,03 |
— |
1,21 |
1,06 |
|
1,0 |
— |
1,11 |
1,04 |
— |
1,29 |
1,09 |
|
1,2 |
— |
1,15 |
1,05 |
— |
1,36 |
1,12 |
|
1,4 |
— |
1,18 |
1,07 |
— |
— |
1,16 |
|
1,6 |
— |
1,22 |
1,09 |
— |
— |
1,21 |
|
1,8 |
— |
1,25 |
1,11 |
— |
— |
— |
|
2,0 |
— |
1,30 |
1,14 |
— |
— |
— |
|
Примечание: Данные, приведённые в столбце I, относятся к передачам с консольным расположением зубчатого колеса; II – к передачам с несимметричным расположением колёс по отношению к опорам; III – к передачам с симметричным расположением. |
|||||||
Условие прочности выполняется, если
.
Недогрузка или перегрузка (определяется по знаку) может быть вычислена по формуле:
. (49)
Если получилось отрицательное значение, то имеет место недогрузка, а если положительное – перегрузка. Допускается недогрузка передачи до 10% и перегрузка – до 5%. Если недогрузка превышает 10%, рекомендуется уменьшить ширину зубчатых колес, а если перегрузка превышает 5%, рекомендуется увеличить ширину зубчатых колёс и повторить проверочный расчет. Если недогрузка или перегрузка значительно превышает указанные выше пределы, нужно искать ошибку в предыдущих расчетах.
Таблица 11 Значение коэффициента
Передача |
Твёрдость НВ поверхности зубьев |
Окружная скорость , м/с |
||||
до 5 |
10 |
15 |
20 |
|||
Степень точности |
||||||
8 |
7 |
|||||
Прямозубая |
≤ 350 |
1,05 |
— |
— |
— |
|
> 350 |
1,10 |
— |
— |
— |
||
Косозубая и шевронная |
≤350 |
1,0 |
1,01 |
1,02 |
1,05 |
|
> 350 |
1,0 |
1,05 |
1,07 |
1,10 |
||
Расчётные напряжения изгиба для прямозубой цилиндрической передачи определяем по формуле:
, (50)
где – окружная сила в зацеплении, Н;
– коэффициент нагрузки;
– коэффициент, учитывающий форму зуба;
– ширина венца зубчатого колеса, которое будем проверять на изгиб, мм;
– окружной модуль, мм.
Коэффициент нагрузки определяем по формуле:
, (51)
где
– коэффициент, учитывающий неравномерность
распределения нагрузки по длине зуба,
определяем по таблице 12;
– динамический коэффициент, определяем
по таблице 13.
Коэффициент формы зуба определяем отдельно для шестерни и колеса по таблице 14.
Выбрав коэффициент формы зуба, определяем отношение:
МПа;
МПа.
Проверяем на изгиб зубья, для которых отношение получилось меньшее.
Таблица 12 Ориентировочные значения коэффициента
|
Твёрдость рабочих поверхностей зубьев |
||||||||
НВ ≤ 350 |
НВ > 350 |
||||||||
I |
II |
III |
IV |
I |
II |
III |
IV |
||
0,2 |
1,00 |
1,04 |
1,18 |
1,10 |
1,03 |
1,05 |
1,35 |
1,20 |
|
0,4 |
1,03 |
1,07 |
1,37 |
1,21 |
1,07 |
1,10 |
1,70 |
1,45 |
|
0,6 |
1,05 |
1,12 |
1,62 |
1,40 |
1,09 |
1,18 |
— |
1,72 |
|
0,8 |
1,08 |
1,17 |
— |
1,59 |
1,13 |
1,28 |
— |
— |
|
1,0 |
1,10 |
1,23 |
— |
— |
1,20 |
1,40 |
— |
— |
|
1,2 |
1,13 |
1,30 |
— |
— |
1,30 |
1,53 |
— |
— |
|
1,4 |
1,19 |
1,38 |
— |
— |
1,40 |
— |
— |
— |
|
1,6 |
1,25 |
1,45 |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
|
1,8 |
1,32 |
1,53 |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
|
Примечание: Данные в столбце I относятся к симметричному расположению зубчатых колёс относительно опор; II – к несимметричному; III – к консольному при установке валов на шариковых подшипниках; IV – то же, но при установке валов на роликовых подшипниках. |
|||||||||
Таблица 13 Ориентировочные значения коэффициента
Степень точности |
Твёрдость НВ рабочей поверхности зубьев |
Окружная скорость м/с |
||
3 |
3 – 8 |
8 – 12,5 |
||
6 |
≤350 |
|
|
|
>350 |
|
|
|
|
7 |
≤350 |
|
|
|
>350 |
|
|
|
|
8 |
≤350 |
|
|
|
>350 |
|
|
|
|
Примечание: В числителе указаны значения для прямозубых передач, в знаменателе – для косозубых. |
||||
Таблица 14 Значение коэффициента для зубчатых колёс, выполненных без смещения
z |
17 |
20 |
25 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
100 |
|
4,28 |
4,09 |
3,90 |
3,80 |
3,70 |
3,66 |
3,62 |
3,61 |
3,61 |
3,60 |
Расчётные напряжения изгиба для косозубой и шевронной цилиндрической передачи определяем по формуле:
, (52)
где – окружная сила в зацеплении, Н;
– коэффициент нагрузки;
– коэффициент, учитывающий форму зуба;
– коэффициент для компенсации
погрешности;
– коэффициент, учитывающий
неравномерность распределения нагрузки
между зубьями;
– ширина венца зубчатого колеса, которое будем проверять на изгиб, мм;
– нормальный модуль зацепления, мм.
Коэффициент нагрузки определяем по формуле 51 с учётом всех пояснений к ней.
Для определения коэффициента формы зуба необходимо рассчитать эквивалентное количество зубьев шестерни и колеса:
; (53)
, (54)
где
и
количество зубьев шестерни и колеса;
– угол наклона зубьев, град.
С учётом полученных значений определяем коэффициент формы зуба отдельно для шестерни и колеса по таблице 14.
Выбрав коэффициент формы зуба, определяем отношение:
МПа;
МПа.
Проверяем на изгиб зубья, для которых отношение получилось меньшее.
Коэффициент компенсации погрешности определяем по формуле:
, (55)
где – угол наклона зубьев, град.
При учебном проектировании
принимают
.
Обычно, расчётное напряжение на изгиб
значительно меньше допускаемого
– это допустимо, так как нагрузочная
способность большинства передач
ограничивается контактной прочностью.
