2336

А.И. Руппель

КРАТКИЙ КУРС МЕХАНИКИ

ТОМ II

Дополнительные главы по деталям машин

1

Федеральное агентство по образованию РФ

Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)

А.И. Руппель

Краткий курс механики

Том II

Дополнительные главы по деталям машин

Учебное пособие для студентов немашиностроительных

специальностей вузов

Омск Издательство СибАДИ

2005

2

УДК 621.031 ББК 30.12 Р 86

Рецензенты: д-р техн. наук, проф. И.Г. Браилов д-р техн. наук, проф. В.Т. Швецов

Работа одобрена редакционно-издательским советом академии в качестве учебного пособия по дисциплине «Механика» для немеханических специальностей дневной и заочной форм обучения: экономике, организации движения, управлении на транспорте, управлении качеством, стандартизации, менеджменте и др.

Руппель А.И. КРАТКИЙ КУРС МЕХАНИКИ: Т. II. Дополнительные главы по деталям машин: Учеб. пособие. – Омск: Изд-во СибАДИ, 2005. – 162 с.

Настоящее пособие является дополнением и окончанием пособия «Краткий курс механики», изданном в 2002 г. В дополнительных главах освещается теория и расчет червячного редуктора, цилиндрической косозубой и конической зубчатых передач, подшипников качения. Даны понятие об усталости материалов и расчет деталей на выносливость. Приведены краткая теория и применение допусков и посадок, шероховатости поверхностей. Изложены общие сведения о системах смазки, способы смазки и устройства. Теоретический материал в пособии изложен в простой доходчивой форме, приводится большое количество иллюстраций и примеров решения задач. Это способствует объяснению теоретического материала и обеспечивает наглядность в раскрытии физической сущности явлений. Примеры решения задач служат пособием для выполнения студентами контрольных работ и курсового проекта. Пособие может применяться для студентов механических специальностей и использоваться как учебник, а также может быть полезно инженерам.

Табл. 44. Ил. 90. Библ.: 14 назв.

3

Учебное издание

Александр Иванович Руппель

КРАТКИЙ КУРС МЕХАНИКИ

Том II

Дополнительные главы по деталям машин

Учебное пособие

Редактор Н.И. Косенкова

Лицензия ИД №00064 от 16.08.99.

Подписано к печати .09.2005. Формат 60×90 1/16. Бумага писчая.

Гарнитура Times New Roman.

Оперативный способ печати Усл.п.л. 10,25, уч. - изд.л.10,25. Тираж 250 экз. Заказ

Цена договорная.

Издательство СибАДИ 644099, Омск, ул. П. Некрасова, 10

Отпечатано в ПЦ издательства СибАДИ 644099, Омск, ул. П. Некрасова, 10

4

Червяки изготовляют из конструкционных сталей марок 45, 40Х, 50 с последующей закалкой до твердости 46…56 HRC или 20Х с цементацией и закалкой до твердости 57…64 HRC. После этого шлифуют и полируют рабочие поверхности витков. Червячные передачи склонны к заеданию, поэтому материалом червячного колеса служат бронзы оловянистые и алюминиево-железистые. Высокая твердость и гладкость витков червяка обеспечивают большую стойкость червячных колес против изнашивания и усталостного разрушения. Интенсивность износа зависит от величины контактных напряжений, поэтому расчет по контактным напряжениям является основным. Расчет на изгибную прочность червячного колеса является проверочным.

1.2. Геометрия червячной передачи

Червячная передача относится к числу зубчато-винтовых, которая имеет признаки, характерные для зубчатых и винтовых передач. Она состоит (рис. 1.1) из червяка 1, представляющего собой винт, и червячного колеса 2, которое является разновидностью косозубого колеса. Червяк, изготовленный заодно с валом, вращает червячное колесо, расположенное на другом валу. Движение осуществляется по принципу винтовой пары: винтом является червяк, а червячное колесо – это длинная полоска полугайки, которую свернули в кольцо резьбой наружу (рис. 1.3).

Червячная передача имеет только одно направление движения – от червяка к колесу, поэтому эта передача необратимая. У однозаходных червяков угол подъема винтовой линии 50 . Такая передача – самотормозящая. Силы трения не позволяют червячному колесу вращаться, если червяк неподвижен. Это используется в грузоподъемных устройствах, где барабан лебедки связан с червячным колесом непосредственно либо через зубчатую передачу, что позволяет обходиться без дополнительного тормоза при выключении приводного двигателя. Груз остается висеть на тросе, намотанном на барабан лебедки, когда двигатель выключен.

Червяки бывают однозаходные и многозаходные. Червяк – это винт. У однозаходного винта на цилиндрический стержень намотана одна нитка резьбы виток к витку. Шаг резьбы t и ход винта h совпадают и равны расстоянию между соседними витками. Многозаходные винты наматываются одновременно двумя, тремя или четырьмя нитками, число которых обозначается буквой z. За один оборот многониточной резьбы винтовая линия уходит не на один шаг t, а на h z t, где h называется ходом винта, или ходом винтовой линии, а z называют числом заходов. Если смотреть на винт или червяк с торца, то две, три или четыре нитки смотрятся как два, три или четыре зуба колеса. Число заходов червяка в передаточном отношении играет ту же роль, что и число зубьев шестерни.

В основу геометрии червячного колеса и червяка положена формула

6

Если придерживаться этих рекомендаций, то число зубьев червячного колеса будет z2 z2min . Однозаходные червяки z1 1 следует применять

для самотормозящей передачи ( 50), т.к. КПД ее низкий 0,5. Делительный диаметр червяка определяют из формулы (1.3)

При малых значениях q делительный диаметр червяка получается меньше для одного и того же модуля m. Окружная скорость также имеет меньшие значения, что благоприятно сказывается на работе передачи. Но уменьшение диаметра червяка уменьшает его изгибную жесткость, что увеличивает прогиб червяка и нарушает правильность зацепления.

Из условия жесткости червяка минимальное значение коэффициента q ориентировочно равно

Поэтому рекомендуется принимать значение

Стандартный угол профиля червяка 200 (рис. 1.1). Он измеряется в осевом сечении червяка.

Высота головки и ножки витка червяка

Диаметр вершин витков червяка

Диаметр впадин червяка

Длина нарезанной части червяка предполагает использование одновременного зацепления наибольшего числа зубьев колеса и определяется по формулам:

– для z1 1 и z1 2

– для z1 4

b1 (12,5 0,09 z2)m.

8

Длина нарезанной части червяка при коэффициенте смещениях 0

При положительном смещении х 0 размер b1 уменьшают на величину (70 60x)m/ z2. В любом случае значение b1 округляют до стандартного ряда Ra 40.

Делительный диаметр червячного колеса находят по известной форму-

ле

где d2 – делительный диаметр колеса мм; z2 – число зубьев колеса. Рекомендуют, чтобы z2 z2min , где z2min – наименьшее число зубьев колеса, которое допускается из условия отсутствия подрезания ножки зуба и обеспечения достаточной длины поверхности зацепления. В силовых переда-

чах z2min 28.

При z2 80 происходит уменьшение модуля и ширины червячного колеса, что ослабляет зубья червячной передачи. Поэтому рекомендуют принимать число зубьев червячного колеса в пределах 28 z2 80.

Высота головки ha2 и ножки hf 2 зуба некорригированного червячного

9