2 Расчет червячной передачи

2.1 Выбор материала и назначение термической обработки

Червяки изготовляют из тех же марок сталей, что и шестерни зубчатых передач. Выбор марки стали червяка и определение ее механических характеристик произведем по таблицам 3.1 и 3.2 [6].

Выбираем Сталь 40Х с термообработкой улучшением с последующей закалкой ТВЧ до твердости поверхности 45…50 HRC, сердцевины 269…302 HB. Предел прочности σ_в = 900 МПа, предел текучести σ_т = 750 МПа.

Выбор марки материала червячного колеса зависит от скорости скольжения и производится по таблице 3.5[6]. Скорость скольжения V_s, м/с, определяется по эмпирической формуле

где Т₂ - вращающий момент на валу червячного колеса, Н·м;

ω₁ - угловая скорость быстроходного вала, с^-1;

Принимаем БрА10Ж4Н4, способ отливки центробежный. Предел прочности σ_в = 700 МПа, предел текучести σ_т = 460 МПа. Для червяка— сталь 40Х с тер­мообработкой -улучшение заготовки с последующей закалкой ТВЧ до твердости вит­ков HRC 45...50.

Таблица 3- Механические характеристики материалов

Наименование	Марка материала	Вид изготовления, термообработка	Твердость	Предел прочности σВ,МПа	Предел текучести σТ,МПа
Червячное колесо	Венец БрА10Ж4Н4	Центробежная отливка	__	700	460
Червяк	Сталь 40Х	Улучшение + ТВЧ	45…50 HRC	903	687

2.2 Определение допускаемых контактных напряжений и напряжений изгиба

Ввиду того, что в червячном редукторе наименьшую прочность материала имеет червячное колесо, расчет по контактным напряжениям производим для зубьев только червячного колеса.

Допускаемые напряжения определяют для зубчатого венца червячного колеса в зависи­мости от материала зубьев, твердости витков червяка HRC (HB), скорости скольжения V_s и вычисляют по эмпирическим формулам, приведенным в таблице 3.6[6].

Определяем допускаемое контактное напряжение:

где V_S-скорость скольжения.

Для червячных передач с верхним расположением червяка при определении допускаемого контактного напряжения для материала венца червячного колеса , принятое по формулам или по таблицам, следует уменьшить на 15%, так как червяк расположен вне масляной ванны, что ухудшает условие работы червячной пары. Поэтому

= 0,85 0,85 212 = 180Н

Определяем допускаемые напряжения изгиба для безоловянной бронзы по формуле

где K_FL – коэффициент долговечности при длительной работе передачи.

Принимаем K_FL = 0,543

2.3 Определение параметров передачи и геометрических размеров червяка и червячного колеса

Определим межосевое расстояние червячной передачи:

Принимаем a_w = 140мм

Принимаем число витков червяка z₁ = 2 (с. 71[6])

Определим число зубьев червячного колеса:

Определим модуль зацепления m, мм:

Принимаем m = 7 мм (таблица 4.2 [5])

Из условия жесткости определим коэффициент диаметра червяка:

Принимаем q = 8

Определим коэффициент смещения инструмента x:

По условию не подрезания зубьев значение x должно быть в пределах (-1<x>+1)

Межосевое расстояние при стандартных значениях m и q

Определим основные геометрические размеры червяка

Делительный диаметр:

Начальный диаметр

Диаметр вершин витков

Диаметр впадин витков

Делительный угол подъема линии витков

Длина нарезной части червяка

Определим основные геометрические размеры венца червячного колеса

Делительный диаметр

Диаметр вершин зубьев

Наибольший диаметр колеса

Диаметр впадин зубьев

Ширина венца

Принимаем b₂ = 52мм

Условный угол обхвата червяка венцом колеса 2δ:

Определим фактический КПД червячной передачи

где γ – делительный угол подъема линии витков червяка

φ – угол трения. Определяется в зависимости от фактической скорости скольжения:

Тогда

Тогда вращающий момент на валу колеса