3 Расчет внутренней передачи
3.1 Выбор материала и допускаемых напряжений
При мощности P1 = 3 кВт червяк изготавливается из стали 40Х с твёрдостью ≥ 45HRCЭ, термообработка – улучшение и закалка ТВЧ; для стали 40Х – твёрдость 45…50 HRCЭ, предел прочности σ1в = 900 Н/мм2, предел текучести σ1т = 750 Н/мм2.
Определяем скорость скольжения
(3.1)
В соответствии со скоростью скольжения для изготовления венца червячного колеса выбираем бронзу БрА10Ж4Н4, полученную способом центробежного литья, для которой предел прочности σ2в = 700 Н/мм2, предел текучести σ2т = 460 Н/мм2.
Для материала венца червячного колеса определяем допускаемые контактные [σ]H и изгибные [σ]F напряжения, при твёрдости червяка ≥45 HRCЭ
(3.2)
где
– скорость скольжения;
Определяем допускаемое изгибное напряжение для нереверсивной передачи
(3.4)
где KFL – коэффициент долговечности при расчёте на изгиб.
(3.5)
где N - число нагружения зубьев червячного колеса на весь срок службы, принимаем N = 25 ∙ 107. Тогда
По формуле (3.4) найдём допускаемое изгибное напряжение для червячного колеса
Для всех червячных передач при расположении червяка вне масляной ванны значения [σ]Н уменьшают на 15 %:
3.2 Определение параметров передачи
Определим главный параметр – межосевое расстояние
(3.1)
Для нестандартных передач округляем полученное значение межосевого расстояния до ближайшего значения из ряда нормальных линейных размеров (Ra 40) aw = 210 мм [3].
Выберем число витков червяка z1, зависящее от передаточного числа редуктора u. Для u свыше 30, число витков z1 = 1 [3].
Определим число зубьев червячного колеса
(3.2)
Определим модуль зацепления
(3.3)
Принимаем стандартное значение модуля зацепления m = 7 мм [3].
Из условия жёсткости определяем коэффициент диаметра червяка
(3.4)
Полученное значение округляем до стандартного q = 11,2 [3].
Определим коэффициент смещения инструмента
(3.5)
Полученное
значение коэффициента смещения
инструмента удовлетворяет условию
неподрезания и незаострения зубьев
колеса
.
Определим фактическое передаточное число и его отклонение
(3.6)
Так
как uф=u,
то
%, что не превышает 4 %.
Определим фактическое значение межосевого расстояния
(3.7)
Принимаем аW = 210 мм.
Определим основные геометрические размеры передачи. Основные размеры червяка: делительный диаметр d1, начальный диаметр dw1, диаметр вершин витков da1, диаметр впадин витков df1, делительный угол подъёма линии витков г, длина нарезаемой части червяка b1 [3].
(3.8)
(3.9)
(3.10)
(3.11)
(3.12)
(3.13)
где
, так как x≤0
.
Основные размеры венца червячного колеса: делительный диаметр d2, начальный диаметр dw2, диаметр вершин зубьев da2, наибольший диаметр колеса daм2, диаметр впадин зубьев df2, ширина венца b2, радиусы закругления зубьев Ra и Rf, условный угол обхвата червяка венцом 2δ определим по следующим формулам [3]:
(3.14)
(3.15)
(3.16)
(3.17)
При z2=1, ширина венца рассчитывается по формуле
(3.18)
Принимаем стандартное значение модуля зацепления b2 = 75 мм.
(3.19)
(3.20)
(3.21)
Угол 2δ удовлетворяет условию 2δ = 90…120 °.