ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕКСТИЛЬНЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ имени А.Н. КОСЫГИНА»
____________________________________________________________________
Учебно-методический комплекс
по направлениям 150400, 200500,
260700 и специальностям 150406.65,
200503.65, 260704.65
Методические указания
К расчёту на прочность
Цилиндрических зубчатых передач
Составитель: профессор с.В. Палочкин
Москва 2010
Методические указания охватывают проектный и проверочные расчёты на прочность широко распространённых в машинах цилиндрических зубчатых передач. Приведены алгоритмы расчётов, необходимые теоретические зависимости и справочные данные, а также пример численного расчёта передачи.
Подготовлено к печати на кафедре прикладной механики.
___________________________________________________________________
Введение
Настоящие указания должны служить основным методическим пособием студентам по расчётам цилиндрических зубчатых передач при выполнении домашних заданий по разделу «Передачи» и проектировании по курсу «Детали машин».
Методические указания разработаны на базе учебной литературы [1…4], рекомендуемой студентам при изучении данного курса, с учётом материалов [5] и ГОСТа по расчёту на прочность цилиндрических зубчатых передач [6], а также методических разработок базовой кафедры «Детали машин» МГТУ имени Н.Э.Баумана.
Работа охватывает основные виды расчетов и определение геометрических параметров некоррегированных цилиндрических зубчатых передач, работающих при различных режимах нагружения. Приведены алгоритмы расчётов, необходимые теоретические зависимости и справочные данные, а также пример численного расчёта передачи.
1. Общие положения
Зубчатые передачи – это механизмы, которые с помощью зубчатого зацепления передают, в основном, вращательное движение с одного вала на другой вал машины с изменением угловых скоростей и вращающих моментов.
Широкое распространение в машинах цилиндрических (с параллельными осями вращения валов) зубчатых передач обусловлено целым рядом их достоинств:
высокая по сравнению с другими механическими передачами нагрузочная способность и малые габариты;
высокий КПД (до 0,97);
большая долговечность (20000 часов и более) и надёжность в работе;
постоянство передаточного отношения;
возможность использования в широком диапазоне вращающих моментов, скоростей и передаточных отношений, как правило.
.
Основными критериями работоспособности и расчёта закрытых зубчатых передач, т.е. передач, работающих в закрытом корпусе при жидком смазочном материале, являются:
Контактная выносливость зубьев колёс, условие которой имеет вид
,
(1)
где
- контактное напряжение в полюсе
зацепления;
- допускаемое контактное напряжение.1)
1) Здесь
и далее индекс
относится к контактной, а индекс
- к изгибной прочности.
Выносливость зубьев колёс по напряжениям изгиба, условие которой имеет вид
,
(2)
где
- напряжение изгиба в опасном сечении
зуба;
- допускаемое напряжение изгиба зуба.
Контактная прочность при действии максимального (пикового) вращающего момента, условие которой имеет вид
,
(3)
где
- контактное напряжение при максимальной
(пиковой) нагрузке;
- допускаемое контактное напряжение
при максимальной (пиковой) нагрузке
.
Изгибная прочность при действии максимального (пикового) вращающего момента, условие которой имеет вид
,
(4)
где
- напряжение изгиба зуба при максимальной
(пиковой) нагрузке;
- допускаемое напряжение изгиба зуба
при максимальной (пиковой) нагрузке.
Алгоритм проектного расчёта зубчатой передачи включает в себя:
Выбор материалов шестерни и колеса.
Определение допускаемых контактных напряжений в передаче.
Определение допускаемых напряжений изгиба зубьев колёс передачи.
Вычисление основных размеров и конструктивных параметров шестерни и колеса.
Расчёт сил в зацеплении передачи.
Выполнение проверочных расчётов передачи по основным критериям её работоспособности, т.е. проверка выполнения условий (1)…(4) для спроектированной передачи при заданных условиях её изготовления и эксплуатации.