2. Выбор марки материала и определение допускаемых напряжений

2.1 Для червяка назначаем нормализованную сталь 45 с поверхностной закалкой токами высокой частоты (ТВЧ) до твердости ≥HRC45 и последующей шлифовкой витков червяка.

По таблице ПЗ [1] предел прочности для стали 45 (нормализация) при d 100мм

Предел выносливости:

Определяем допускаемое напряжение изгиба для вала-червяка при симметричном цикле напряжений:

,

где [n] - коэффициент запаса прочности, [n]= 1,3 …3

К_σ - эффективный коэффициент концентрации напряжений

К_σ =-1,2 … 2,5

k_рн - коэффициент режима нагрузки при расчете на изгиб

k_рн = 1, … 1,65

Принимаем: ; К_σ =…; k_рн=1

2.2 По таблице П38 [1]принимаем для венца червячного колеса безоловяную бронзу марки АЖ9-4, отливка в землю, получаем:

Скорость скольжения червяка: ,

где w₁ - угловая скорость вала ротора быстроходного вала

Ориентировочно принимаем м/с.

2.3 Находим допускаемое контактное напряжение для зубьев червячного колеса по таблице П38 [1]

σ_нр=295-25 =… МПа

3 Расчет передачи

3.1 Определяем число зубьев червячного колеса и значение коэффициента диаметра червяка. Число заходов червяка Z₁=1-4

Принимаем Z₁=…

По таблице П38 принимаем коэффициент диаметра червяка q=…

3.2 Уточняем значение частоты вращения и определяем вращающий момент

об/мин

об/мин

T₁=9,55 H·м

Т₂=Т₁ H·м

Т₃= H·м

3.3 Вычисляем межосевое расстояние

=… мм

по ГОСТ 2185-66 принимаем:

3.4 Определяем расчетный модуль

По таблице П33 принимаем стандартный модуль m=…мм

3.5 Вычисляем делительные диаметры, диаметры вершин витков и зубьев, а также диаметры впадин червяка и червячного колеса.

3.6 Уточняем межосевое расстояние:

мм

3.7 Определяем ширину венца и наибольший диаметр червячного колеса

_ПРИ Z₁=1-3

_ПРИ Z₁=4

Принимаем b₂ = …мм

мм

Принимаем d_aм2=…мм

3.8 Уточняем скорость скольжения червяка, допускаемое контакт­ное напряжение, КПД редуктора и мощность на его быстроходном валу (червяке), назначаем степень точности передачи.

МПа

По таблице П34 [1] получаем

По таблице П36 [1] при Z₁=…, g=… угол подъема витка червяка

Вычисляем КПД редуктора:

Мощность и вращающий момент на червяке:

кВт

Р₂= кВт

рад/c

Т₁=9,55 Н·м

По таблице 2 [1] принимаем 8-ю степень точности

3.9 Определяем силы, действующие в зацеплении: окружная сила на колесе и осевая сила на червяке

кН

Окружная сила на червяке и осевая сила на колесе

кН

Радиальная (распорная) сила

кН

- угол профиля в осевом сечении червяка.

3.10 Проверка прочности и жесткости червяка.

Чтобы повысить жесткость и снизить производственные затраты, червяк изготавливаем вместе с валом, причем расстояние между центрами подшипников вала-червяка ориентировочно принимаем равным наибольшему диаметру червячного колеса

d_aм2 = …мм

В случае установки радиально-упорных подшипников точки приложения реакций F_A и F_B на оси вала смещают от середины подшипников к его внутренних торцам. Принимая точки прило­жения реакций примерно на уровне внутренних; торцов подшипников, ориентировочно получаем

Принимаем 2а₁=…мм d₁=…мм

3.10.1 Вычерчиваем схему нагружения червяка и определяем реакции опор в вертикальной плоскости от сил (рисунок 2)

Рисунок 2

Н

H

3.10.2 Находим реакции опор в плоскости ХОZ от силы F_t1

H

3.10.3 Для построения эпюр определяем размер изгибающих моментов в характерных сечениях А, С, В в плоскости YOZ.

Hм Hм

в плоскости XOZ _; Hм

3.10.4 Крутящий момент М_К1=Т₁=23 Нм

Эпюры изгибающих и крутящих моментов построены на рисунке 2

3.10.5 Вычисляем суммарный изгибающий момент и определяем напряжение изгиба в опасном сечении С:

_{= =…} Hм

Па

3.10.6 Определяем напряжение сжатия от силы F_а1 в сечении С:

Па

3. 10. 7 Находим напряжение кручения в сечении С:

Па

3. 10. 8. По третьей теории прочности вычисляем эквивалентное напряжение и сравниваем его с допускаемым:

3. 10. 9. Проверяем червяк на жесткость. Сила, изгибающая червяк:

Н

Растяжение между точками приложения реакций.

Допускаемый прогиб червяка.

мм

Наименьший осевой момент инерции поперечного сечения С червяка.

м⁴

Прогиб червяка при (таблица П2 )

м

3.11 Проверяем зубья червячного колеса на контактную и изгибную выносливость.

3. 11. 1 Определяем коэффициенты:

- при постоянной нагрузке,

таблица П35 [1]

Коэффициент нагрузки

Z_М= Па^1/2 – для стали-бронзы (таблица П22 [1])

,

где

Вычисляем расчетные / рабочие / напряжения:

3. 11. 2 Определяем коэффициенты:

Вычисляем эквивалентное число зубьев:

По таблице П27[1] при , интерполируя, определяем коэффициент формы зуба