Федеральное агентство по образованию

Вологодский государственный технический университет

Кафедра теории и проектирования машин и механизмов

ДЕТАЛИ МАШИН

И ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ

Методические указания по выполнению

курсового проекта

Автоматизированное проектирование редукторов с червячными передачами

Факультет промышленного менеджмента, ФЗДО

Специальности:

190601 - автомобили и автомобильное хозяйство;

151001 - технология машиностроения;

220301 – автоматизация технологических процессов

и производств;

150405 – машины и оборудование лесного комплекса

Вологда

2007

УДК 621.831

Детали машин и основы конструирования: Методические указания по выполнению курсового проекта. Автоматизированное проектирование редукторов с червячными передачами.- Вологда: ВоГТУ, 2007.- 18c.

В работе содержатся формы подготовки исходных данных для расчёта на ЭВМ одно и многоступенчатых редукторов, состоящих только из червячных передач, а также сочетаний червячных и цилиндрических передач.

Даны необходимые рекомендации и справочные материалы. Изложена методика анализа полученных результатов с целью выбора наиболее рационального варианта.

Утверждено редакционно-издательским советом ВоГТУ

Составители: В.П.Полетаев, канд. техн. наук, доцент;

A.A.Усов, ст. преподаватель

Рецензент: Баринов А.А., канд. техн. наук, доцент

Введение

В механических приводах технологического, транспортного и другого оборудования передача мощности от электродвигателя к исполнительному органу рабочей машины, как правило, осуществляется через передаточный механизм, существование которого вызвано необходимостью решения ряда задач, причем, главной среди них является согласование скоростей и моментов двигателя и исполнительного органа машины. В качестве таких механизмов применяются одно- и многоступенчатые редукторы, мультипликаторы, коробки передач, ременные и цепные передачи и т.д. В свою очередь, широко распространенным элементом многих передаточных механизмов являются червячные передачи, а также червячные передачи в сочетании с цилиндрическими.

Целью расчета любого редуктора является определение геометрических размеров составляющих их передач, кинематических и точностных параметров, действующих напряжений и усилий в зацеплениях. При этом предусмотрено многовариантное решение с целью выбора рациональной конструкции с точки зрения возможности сборки, габаритов, массы, условий смазки, КПД и т.д. Главным критерием работоспособности передач служит контактная выносливость, в проверочных расчетах анализируется также выносливость при изгибе.

Методические указания включают в себя все справочные материалы, необходимые при подготовке исходных данных для расчетов с помощью вычислительной техники.

Методические указания предназначены для студентов всех форм обучения специальностей 190601, 151001, 220301, 150405 при выполнении курсового и дипломного проектирования.

1. Выбор материалов червяка и червячного колеса

Материалы червячной пары в соответствии с видами разрушения и повреждения зубьев должны обладать износостойкостью, пониженной склонностью к заеданию, хорошей прирабатываемостью и повышенной теплопроводностью.

Для изготовления червяков применяют углеродистые и легированные стали. Выбор марки стали зависит от назначаемой термообработки червяка и его габаритов (табл.1.1).

Червяки в силовых передачах, как правило, выполняют из сталей, термически обработанных до значительной твердости. Наилучшую нагрузочную способность передач обеспечивают червяки из цементируемых сталей. Преимущественно применяют сталь 18ХГТ, а также стали 20Х, 12ХН3А, 15ХФ, имеющие твердость после закалки 56…63 HRC_э. Широко применяют также червяки из сталей 40Х, 40ХН, 35ХГСА с поверхностной или объемной закалкой до твердости 45…55 HRC_э. При этом необходимо выполнить шлифование и полирование червяка. Применяют также червяки из азотируемых сталей 38Х2МЮА, 38Х2Ю и др., требующих только полирования (без шлифования).

Улучшенные червяки применяют вместо закаленных из-за ограниченных технологических возможностей (отсутствие оборудования для шлифования червяков) или ввиду необходимости взаимной приработки колеса и червяка. Кроме того, улучшенные и нормализованные червяки применяют в тихоходных и малонагруженных передачах. Для передач с колесами очень больших диаметров, возможно, применять бронзовые червяки, которые позволяют выполнять колеса чугунными.

Материалы, применяемые для червячных колёс (табл. 1.2), по убыванию их антизадирных и антифрикционных свойств можно разделить на три группы: группа I – высокооловянистые (1012%) бронзы, группа II – безоловянистые бронзы и латуни, группа III – мягкие серые чугуны. Ожидаемое значение скорости скольжения при выборе материалов I и II групп определяют по зависимости:

, м/с (1)

где n₁ – частота вращения червяка, об/мин; Т₂ – крутящий момент на валу червячного колеса, Нм.

Частота вращения червяка определяется по результатам знергокинематического расчета привода (см. распечатку). Она равна частоте вращения электродвигателя n_э/д, если червяк связан с ним через муфту. В другом случае

(2)

где u –передаточное число ступени, предшествующей рассматриваемой червячной передаче (см. распечатку).

Момент на валу червячного колеса вычисляется по формуле

(3)

где Р₂ – мощность на валу червячного колеса, Вт; ₂ – угловая скорость вала червячного колеса, с^-1.

В свою очередь Р₂ = Р_э/дв  _i , Вт (4)

где Р_э/дв – мощность электродвигателя (см. распечатку), Вт; _i – коэффициент полезного действия части привода, лежащей между электродвигателем и валом червячного колеса рассматриваемой передачи (см. материалы расчета общего КПД привода).

Угловая скорость вала червячного колеса ₂ вычисляется исходя из частоты его вращения n₂, найденной по результатам энергокинематического расчета, . (5)

Таблица 1.1