3229

В. А. Рябцев В. В. Елисеев В. Н. Потапов

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЗУБЧАТЫХ РЕДУКТОРОВ Ч. 1

Учебное пособие

Воронеж 2004

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Воронежский государственный технический университет

В. А. Рябцев В. В. Елисеев В. Н. Потапов

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЗУБЧАТЫХ РЕДУКТОРОВ Ч. 1

Утверждено Редакционно – издательским советом университета в качестве учебного пособия

ВОРОНЕЖ 2004

УДК 539.3/6

Рябцев В.А., Елисеев В.В., Потапов В.Н. Проектированиезубчатых редукторов ч. 1: Учеб. пособие. Воронеж: Воронеж. гос. техн. ун-т, 2004. 208 с.

В учебном пособии рассмотрены основные сведения о различных зубчатых передачах, определение допускаемых напряжений для материалов зубчатых колес и методы расчета зубчатых цилиндрических, конических, червячных и волновых передач.

Издание соответствует рабочим программам курсов «Прикладная механика» и предназначено для студентов специально-

стей 140601, 140604, 280103, 110302 всех форм обучения.

Учебное пособие подготовлено на магнитном носителе в текстовом редакторе MS WORD 97 и содержится в файле «PosobDM.rar».

Табл. 38. Ил. 43. Библиогр.: 3 назв.

Научный редактор д - р техн. наук, проф. Д.В. Хван

Рецензенты: кафедра инженерной графики Воронежской технологической академии (зав. кафедрой,

д-р техн. наук, проф. Ю. А. Цеханов) канд. техн. наук, доц. А.А. Воропаев

Рябцев В. А., Елисеев В.В., Потапов В.Н., 2004

Оформление. Воронежский государственный технический университет, 2004

ВВЕДЕНИЕ

Учебное пособие составлено в соответствии с разделом детали машин программ прикладной механики и механики для немашиностроительных специальностей вузов. В нем приведены сведения, необходимые для расчетов на выносливость основных видов зубчатых передач - эвольвентных цилиндрических косозубых и прямозубых, конических, червячных и волновых редукторов различного типа в рамках курсового проектирования по деталям машин. Рассмотрены примеры расчетов всех перечисленных передач.

Указания по расчетам и конструированию типовых и наиболее распространенных объектов курсового проектированиязубчатых и червячных редукторов, их деталей, муфт для соединения валов, подшипников и др. будут рассмотрены в следующем учебном пособии.

В пособии отражен многолетний опыт авторского коллектива кафедры прикладной механики в преподавании курса прикладной механики.

Пи составлении пособия авторам пришлось во многих случаях отдавать предпочтение информации из одного из литературных источников. Подобная информация часто противоречива, поскольку отражает конкретный опыт преподавания и проектирования составителей этих источников.

Считаем своим долгом предупредить, что формулы, таблицы и некоторые рекомендации, имеющиеся в различных литературных источниках, описывая одно и то же явление, могут выглядеть по разному. Поэтому при проектировании не следует использовать рекомендации, таблицы и формулы из одних источников в расчетах по методикам и формулам других источников.

Авторы будут благодарны за замечания по содержанию пособия и пожелания по его улучшению.

При составлении учебного пособия использовались источ-

ники [1] - [3].

3

ОСНОВНЫЕ УСЛОВИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЯ Расчеты, приводимые в главе 3, распространяется на

стальные прямозубые, косозубые и шевронные зубчатые передачи редукторов, прямозубые открытые передачи и реечные прямозубые передачи при соблюдении следующих условий:

а) для редукторов:

1)валы опираются на подшипники качения;

2)корпус защищен от проникновения внутрь грязи, воды

иобладает достаточной жесткостью;

3)зубья смазываются маслом;

4)окружающая среда химически неагрессивная;

5)температура масла в корпусе не выше 95 С;

6)степень точности по нормам плавности и контакта 6 - 9 по ГОСТ 1643 - 81;

7)окружная скорость точек делительных окружностей зубчатых колес - до 16 м/с;

8)параметр шероховатости рабочих поверхностей зубьев

Ra < 2,5 мкм;

9)исходный контур по ГОСТ 13755 - 81;

б) для открытых передач:

1)зубья смазываются пластичной смазкой;

2)степень точности по нормам контакта 9 – 10 по ГОСТ 1643 - 81;

3)передачи прямозубые;

4)окружная скорость до 2 м/с;

5)ширина венца зубчатого колеса - не более 10 модулей.

Основные обозначения:

F - относящийся к расчету на прочность при изгибе; Н - относящийся к расчету на контактную прочность; t - время, с;

d - делительный диаметр колеса, мм;

- коэффициент полезного действия передачи;

p - коэффициент полезного действия пары подшипников;

4

z- коэффициент полезного действия зацепления;

м- коэффициент полезного действия упругой муфты;

KH , K F - расчетные коэффициенты нагрузки для расчета на контактную выносливость и выносливость при изгибе;

K HL , KFL - коэффициент долговечности; K Hv , K Fv - коэффициент динамичности;

K H , K F- коэффициент распределения нагрузки; KH , KF- коэффициент концентрации нагрузки;

x - коэффициент смещения исходного контура; YF - коэффициент формы зуба;

- коэффициент учета износа зубьев;

Y- коэффициент влияния наклона зуба;

- коэффициент торцового перекрытия передачи; s - коэффициент осевого перекрытия;

q - коэффициент диаметра червяка;

ba - коэффициент ширины венца зубчатого колеса по межосевому расстоянию;

bd - коэффициент ширины венца зубчатого колеса по делительному диаметру;

aw - межосевое расстояние, мм;

mn , mt , ms - модули, нормальный, торцовый (окружной),

осевой, мм;

E - модуль упругости материала (модуль Юнга), МПа; M x , M y - моменты, изгибающие, Н*м;

M- момент, крутящий, Н*мм;

N- мощность, кВт;

-напряжение нормальное, МПа;

-напряжение касательное, МПа;

u - передаточное число одной пары зубчатых колес, или какой либо из простейших передач;

i - передаточное число сложной передачи, состоящей из нескольких простейших передач;

Nд - потребная мощность двигателя, кВт;

Nном - номинальная мощность двигателя, кВт;

m - показатель степени кривой усталости;

HB - символ измерения твердости способом Бринеля; HRC - символ измерения твердости способом Роквелла; HV - символ измерения твердости способом Виккерса; Ft - сила в зацеплении, окружная, Н;

нагрузки на передачу;

v- скорость, окружная, точек зубьев находящихся

вполюсе зацепления, м/с;

s - скольжение, равное отношению разности синхронной частоты nc (частоты вращения магнитного поля) и частоты

вращения ротора электродвигателя, отнесенной к nc ; vs - скорость скольжения точек зубьев находящихся

в полюсе зацепления, м/с;

Ra - средняя арифметическая высота неровностей поверхности детали;

Rz - средняя высота неровностей поверхности детали,

измеренная по десяти точкам; Т - срок службы, часы;

n - степень точности изготовления передачи или зубчатого колеса;

6

- угол зацепления; - угол наклона линии оси зуба по делительному

цилиндру колеса; - угол подъема линии зуба;

n - частота вращения, об/мин;

nc - частота вращения вала двигателя, синхронная, об/мин; nном - частота вращения вала двигателя, номинальная, об/мин; z - число зубьев;

zv - число зубьев, эквивалентное или биэквивалентное;

NHE , N FE - числа циклов нагружения зубьев эквивалентные;

Основные индексы:

1 - относящийся к шестерне - зубчатому колесу передачи с меньшим числом зубьев;

2 - относящийся к колесу - зубчатому колесу с большим числом зубьев;

(штрих) - предварительно выбранное значение величины, подлежащее уточнению;

t - окружной или торцовый; r - радиальный;

а - осевой;

n - нормальный;

- относящийся к нормальным напряжениям;

- относящийся к касательным напряжениям; max - максимальный;

min - минимальный; ном - номинальный;

- суммарный, знак суммирования; i , j - порядковый номер величины.

7

Глава 1. СВЕДЕНИЯ О РЕДУКТОРАХ

§ 1.1. Общие сведения

Редуктором называют механизм, состоящий из зубчатых передач одного или нескольких типов, выполненный в виде отдельного агрегата и служащий для передачи мощности от приводного механизма или двигателя к исполнительному механизму. Кинематическая схема привода может включать, помимо редуктора, открытые зубчатые передачи, цепную или ременную передачу (см., например, рис.

1.1).

Назначение редуктора - понижение угловой скорости и повышение вращающего момента на выходном валу по сравнению с входным валом. Механизмы, выполненные в виде отдельных агрегатов и предназначенные для увеличения угловой скорости, называют ускорителями или мультипликаторами.

Редуктор состоит из литого чугунного (или стального) или сварного стального корпуса, в котором помещают элементы передачи - зубчатые колеса, валы, подшипники и т. д. В отдельных случаях в корпусе редуктора размещают также устройства для смазки деталей зацеплений и подшипников (например,

8