- •Министерство образования и науки
- •Конспект лекций по дисциплине Прикладная механика
- •Часть 2
- •§ 12. Виды изделий машиностроения
- •§ 13. Надежность и условия ее обеспечения
- •§ 14. Общие требования к современным машинам, их деталям и сборочным единицам
- •§ 15. Стадии разработки и этапы работ при проектировании
- •§ 16. Стандартизация и взаимозаменяемость деталей машин
- •§ 17. Основные понятия теории допусков и посадок
- •§ 34. Качество поверхностей обрабатываемых деталей
- •§ 18. Валы и оси
- •§ 19. Опоры валов и осей
- •§ 20. Смазочные материалы, применяемые в машиностроении (до хуя масла)
- •§ 21. Уплотнительные устройства
- •§ 22. Неразъемные соединения деталей
- •§ 23. Разъемные соединения деталей
- •§ 24. Фрикционные передачи
- •Вычислив межосевое расстояние, определяем размеры катков по формулам:
- •§ 25. Передачи гибкой связью: ремённые, цепные
- •§ 26. Передачи зацеплением
- •Цилиндрические прямозубые зубчатые передачи
- •Все основные параметры зубчатых колес выражают через модули, а именно: шаг зубьев
- •Межосевое расстояние цилиндрической передачи с внешним и внутренним зацеплением
- •Коэффициент осевого перекрытия косозубой передачи
- •Конические зубчатые передачи
- •Внешний диаметр вершин зубьев равен
- •Гипоидная и спироидная передачи
- •Общие сведения о цилиндрических и конических редукторах
- •Планетарные зубчатые передачи
- •Волновые передачи
- •Материалы для изготовления зубчатых колес
- •Конструкция цилиндрических колес
- •Межосевое расстояние червячной передачи
- •Следовательно, передаточное число червячной передачи
- •Крутящие моменты на валах червяка и червячного колеса связаны зависимостью
- •При ведомом червяке кпд червячной передачи определим по формуле
- •§ 27. Рычажные механизмы
- •§ 28. Кулачковые механизмы
- •Наибольшее напряжение сжатия на внутренней кромке пружины
- •§ 30. Механические муфты
- •Момент трения
- •§ 31. Корпусные детали
- •§ 12. Виды изделий машиностроения 48
Материалы для изготовления зубчатых колес
Критерием работоспособности зубчатых передач является износостойкость активных поверхностей зубьев и их изгибная прочность.
В машиностроении для изготовления зубчатых колес широко применяются стали, чугуны и пластмассы; в приборостроении зубчатые колеса изготовляют также из латуни, алюминиевых сплавов и др. Выбор материала определяется назначением передачи, условиями ее работы, габаритами колес и даже типом производства (единичное, серийное или массовое) и технологическими соображениями.
Общая современная тенденция в машиностроении – стремление к снижению материалоемкости конструкций, увеличению мощности, быстроходности и долговечности машины. Эти требования приводят к необходимости уменьшения массы, габаритов и повышения нагрузочной способности силовых зубчатых передач. Поэтому основные материалы для изготовления зубчатых колес – термообработанные углеродистые и легированные стали, обеспечивающие высокую объемную прочность зубьев, а также высокую твердость и износостойкость их активных поверхностей.
В зависимости от твердости активных поверхностей зубьев стальные колеса делятся на две группы, а именно: колеса с твердостью Н<350 НВ, зубья которых хорошо прирабатываются; колеса с твердостью Н>350 НВ, зубья которых прирабатываются плохо, а при твердости активных поверхностей обоих колес Н>HRC, полагаются неприрабатывающимися.
Кроме способности к приработке эти группы различны по технологии механической обработки, а также по нагрузочной способности.
Колеса первой группы, изготовляемые из средне- и высокоуглеродистых сталей, подвергают нормализации или улучшению; чистовое нарезание зубьев производят после термообработки и применения отделочных операций не требуется. Эти технологические преимущества колес первой группы обеспечивают их широкое применение при единичном или мелкосерийном производстве мало- и средненагруженных передач, а также передач с крупногабаритными колесами.
Колеса второй группы изготовляют из легированных сталей, подвергаемых различным видам термической и химико-термической обработки (цементация, объемная или поверхностная закалка, азотирование, цианирование, нитроцементация) и применяют для быстроходных и высоконагруженных передач.
Зубья колес второй группы нарезают до термической обработки, при которой происходит коробление зубьев и снижение точности зубчатого венца. Для исправления формы зубьев требуются дорогостоящие отделочные операции (шлифовка, обкатка, притирка зубьев и др.), поэтому колеса с зубьями высокой твердости применяют в изделиях крупносерийного и массового производства. При прочих равных условиях масса колес второй группы в 3–4 раза меньше, чем первой.
Для изготовления тихоходных, преимущественно открытых передач, работающих с окружной скоростью до 3 м/с, применяют серые, модифицированные и высокопрочные чугуны, обладающие хорошими литейными свойствами, низкой стоимостью при минимальных отходах материала в стружку.
Нагрузочная способность зубчатых колес из неметаллических материалов значительно ниже, чем стальных, поэтому их используют в слабонагруженных передачах, к габаритам которых не предъявляется жестких условий, но требуется снижение шума и вибраций, самосмазываемость или химическая стойкость. Зубчатые колеса из неметаллических материалов чаще всего используют в паре с металлическими. Для изготовления неметаллических колес применяют текстолит, древеснослоистые пластики, капрон, нейлон и др.
При выборе материалов и назначении их термообработки необходимо учитывать, что зуб шестерни в i (передаточное число) раз чаще входит в зацепление, чем зуб колеса. Поэтому для стальных колес первой группы в целях выравнивания долговечности и улучшения прирабатываемости следует твердость активных поверхностей зубьев шестерни делать большей, чем у колеса, причем рекомендуется иметь
H1cp–H2cp>20.
Для изготовления шестерни и колеса первой группы целесообразно использовать сталь одной марки, а разность твердости обеспечивать за счет термообработки.
Для колес с неприрабатывающимися зубьями обеспечивать разность твердостей зубьев шестерни и колеса не требуется.