Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Расчет зубчатых и червячных передач. Цилиндрические зубчатые передачи

.pdf
Скачиваний:
1
Добавлен:
12.11.2023
Размер:
3.71 Mб
Скачать

Т ак как Ьа,

113 (5.19)

получим

 

 

 

 

т=-3,6

/

УшГп

Г1Р

(5.20)

 

 

I.® |

г«+ип**»Р|

 

 

 

 

 

 

 

 

В (5.19) п (&.2П) Т|р — расчет!1ыП

крутящий момент на

шестерне,

кгс-м;

арг и <глч —соответственно расчетное и допускаемое напря­

жение,

кгс/мм*; Л1— модуль, мм;

— рабочая ширина колеса, яш;

Уя — коэффициент,

которым

учитывается перекрытие зубьев (для

прямозубых колес У* ^1); У/ч ^-коэффициент формы зуба

шестерни.

В общем случае для внешнего зацепления при различных значе­

ниях коэффициента

смещения

х коэффициент ||юрмы зуба У* для

шестерни или колеса Уг является функцией числа зубьев экви­ валентного колеса и определяется ло графику рис. 5.12. В прямо­ зубых колесах эквивалентное число зубьев га равно фактическому числу зубьео г. Для внутреннего зацепления

 

 

 

 

__

.

 

 

(5.21)

 

 

 

 

<*о+20) *

 

 

Расчетная нагрузки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р’м ^ / Ь р К л .

 

 

(5.22)

Физический смысл величин,

входящих

в (5.22), и

методика их

определения

в основном

такие

же,

как

и в контактной задаче.

Различие состоит только

в том,

что

ДОр

при Т, = уаг

и

НВ=^Д50

определяются

по

номограммам,

графикам

п схемам

(рис. 5.13).

Приближенно

 

можно определять по зависимости (5.10).

Допускаемое папряженнс изгиба

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(5.23)

Здесь

О/? пп»* — базовый предел выносливости зубьев по напряжению

изгиба

(значения

бР[[тЬ определяют

экспериментально

на зубча­

тых колесах; рекомендации, выработанные на базе таких экс­

периментальных исследовании, приведены

в табл. 5.7); $р — коэф­

фициент

безопасности (этим

коэффициентом

учитываются

особен­

ности

структуры

материала

и

степень

ответственности

переда­

чи);

 

1,7-4-2,2 — меньшие

 

значения принимают

для поковок,

ббльшне— для

литых заготовок; Кгс —коэффициент,

которым учи­

тывается

влияние

двустороннего

приложения

нагрузки (/Срс = 1—

для

зубьев,

работающих

одной

стороной,

Кгс*= 0.7-+-0,8 — для

зубьев,

работающих двумя

сторонами); Кн. — коэффициент

долго­

вечности.

При НВ<360, а также для зубчатых колес со шлифованной переходной поверхностью зубьев (1)

61

Т а б л и ц а 5.7 Значения базового прадеда изжбиоИ выносливости

Термическая или термохкик* ческая обра­ ботка

Нормализация,

улучшение

Объемная за­ калил

Закалиа т. в. ч.

по несиу кон­ туру

Закалка т. в. ч. скьозная с охо4тои впадинм

Твердость зубьев

Группы к марки

 

 

 

а Р1\тЬ •

 

 

сталей

па Поверхности

а середине

кге/ыы1

 

 

НВ 160—350

40,45, 4ОХ.40ХН

0 ,16НВ

 

 

ОДН.45ХЦ, 35ХЛ1

 

НДС 45—55

40ХГ4ШГ, 35ХМ

50-60

НДС 56-53

НЯСс 27-35

55ПП, У6,

90

НДС 45-55

 

35ХМ, ЧОХ, 40ХН

65

НДС

45-55

40Х, 35ХМ, 40ХН

55

Азотирование

НУ 700-95В

3&Х2Ю, 38Х2М10А, Гзндсй^б

 

 

 

НУ 500-700

ЧОХ, 40ХФД.

 

 

 

 

 

40Х2НМЛ

 

Цементация

с

 

 

 

автоматическим,

 

 

85—95

регулированием

НДС 57-62

Легированные

пронесся

 

 

 

 

 

 

Цементации

 

 

НКОс 25-40

75—ВО

Ннтропемента-

 

25ХГМ

100

1111Я с

оитдмптл-

 

25ХГТ, Э0ХГТ,

75

ческии

регудн-

НДС 56—63

35Х

 

роилпнем

про

 

 

несед

 

 

 

 

 

Нтродаценгацнт

 

23ХГТ, ЗОХГТ, 35Х|

70

При НВ>350 н нешлифованной переходной поверхностью (II)

К « = |/ ^ Г - .

<5 25)

где N^0 — базовое число циклов напряжений. Для большинства углеродистых сталей

№ ■ -4-10'.

Для постоянлото режима нагрузки эквивалентное число циклов

или ряжений

ЛГ/- определяется

по формуле

(5.13);

для переменпого —

по формуле

(5.14). При атом

в формуле

(6Д4)

вместо показателя

степени 3 в случае (1) подставляется показатель степени 6, а в случае

(II) показатель степени 9. Для

любого режима

работы передачи

(постоянного или переменного),

при

Если эако-

63

иомерностъ изменения нагрузки во времени неизвестна, для типовых гтереме!Iнмх режимов Кги или К щ с известной степенью точности определяют па табл. 5.4.]

5.3. Расчет зубьев ля прочность при воздействии пиковой (максимальной) нагрузки

При расчете зубьев на выиаслшюсть кратковременно действующие пиковые нагрузки продолжительностью не более чем 3 с, которые за весь срок службы передачи вызывают суммарное число циклов напряжений в зубьях, не превышающее 5 1СНГ не принимались во внимание, поскольку они не оказывают заметного влияния на уста­ лостные явления в материале зубьев. Однако под воздействием этих нагрузок возможны пластическая деформация от контактных напря­ жений и хрупкое разрушение от напряжений изгиба. Чтобы этих явлений не наблюдалось, пиковые контактные напряжения и напря­ жения изгиба не должны выходить за пределы допускаемой вели­ чины, т. е. должны выполняться следующие соотношения:

 

Ццм\ = о ‘я I у

г,

 

<5.26)

 

 

 

 

 

 

 

]

/

< 0 » Р М 2 ,

|

 

 

1 2Н

I

 

_

ТММ .

 

 

0>л«1 = В р\ --- *

 

 

 

 

т \р

 

<5.27)

 

&РЛ12 =Ор2 Г2Ц2< &ГРМ11

 

 

 

 

 

 

 

где 7*|я;

Т 2ц \ Т 2Р расчетная

нагрузка, принятая при расчете

на выносливость соответственно на шестерне и колесе; Тщ, Т2м — пи­

ковая

нагрузка соответственно на шестерне и на колесе; <гш ; ст^,; о^2;

а?р — напряжения, полученные при расчете па выносливость;

о^*п ;

<^ли;

<*нм21

орм*— расчетные ликовые

напряжения,

т. е. напряже­

ния,

соответствующие

пиковой нагрузке;

нрлп\

о?р м \\

&нрм2г

&ррм2 — допускаемые пиковые напряжения.

 

 

 

Г1 рл нормализации,

улучшении или объемной закалке

 

 

 

 

&НРМ=*2,8 (ТТ

 

 

 

(а7 —‘предел

текучести

материала).

При

цементации зубьев и

закалке т. в.

ч.

 

 

 

 

 

‘сгллл1=4НЦС.

При азотировании зубьев

*нгы = 0,30НУ;

0/*рл)~О.8от при НЕ) <350; ярли—0,6ов при НВ >350

(<г_ — предел прочности материала). Соотношения между твердостями НКС, НУ и НВ приведено на стр. 33. В расчете зубьев на проч* цосгь при воздействии пиковой нагрузки обычно ограничиваются проверкой прочности зубьев шестерни. Зависимости (5.26) и (5.27) остаются без изменения для леек видов передач зацеплением.

Глава шестая

ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ зу бч аты е кол еса

скосыми И ШЕВРОННЫМИ ЗУБЬЯМИ

6.1.Цилиндрические зубчатые колеся с косыми зубьями

иих расчет

Вотличле от прямозубых цилиндрических колес, у которых зубья располагаются параллельно осп вращения, и косоэубых коле­ сах зубья располагаются по шштовым линиям. При этом если о прямозубых колесах зубья входят в зацепление мгновенно по всей

1*ис. €.1. Осевая сила о косозубых каткая.

длине, ю в косозубых колесах посте­ пенно. Благодаря этому при одинаковых неточностях в зацеплении косазубыо ко­ леса работают более плавно, чем прямо­ зубые. Кроме того, косозубые колеса по сравнению с прямозубыми обладают большей нагрузочной способностью как по контактным напряжениям, так и по напряжениям изгиба.

Наряду с указанными достоинствами косозубые колеса имеют серьезный недо­ статок, который состоит в следующем. В результате винтового расположении зубьев возникает оревая сила Га (рис. 6.1)

где р — угол

наклона зуба к осп вращении на делительном цилилд*

ре. Величина

этой осевой составляющей, так

же как

плавность

работы п нагрузочная способность передачи,

зависит

от угла на­

клона зубьев р. С увеличен нем угла наклона повышается плавность работы и нагрузочная способность передачи, ко увеличивается осе­ вая сила /*д, При больших значениях осевой силы Га приходится предусматривать сложные конструкции опорных-узлов, которые вос­

принимали бы эти силы. При этом конструкция передач

значитель­

но усложняется.

ГОСТ 2185 — 55

для косоэубых колес предусмат­

ривался угол пахлона р= 8 — 150,

При таких значениях этого угла

обеспечивается,

с одной стороны,

достаточно высокая

плавность

работы и нагрузочная способность передачи! с другой — небольшая осевая составляющая Ра, для восприятия которой нс требуется предусматривать опоры сложной конструкция. Новым ГОСТ 2185—

66

66 угол наклона Р нс регламентируется.

Если нет необходимости

б дальнейшем увеличении плавности и

нагрузочной способности

косозубых передач, то при выборе р можно использовать рекоменда­ ции старого ГОСТа.

13косозубых колесах различают (рис. 6.2):

1)шаг нормальный ря, измеренный в плоскости, нормальной к

линии зуба

л — я, и соответствующий ему модуль

нормальный /пд;

2) шаг

окружной р,щ измеренный к плоскости,

перпендикуляр­

ной к оси вращения колеса, и соответствующий ему модуль окруж­

ной тг Модуль

нормальный та является

 

модулем расчетным и чаще всего стандарт­

 

ным. Из

А

1—2—3 (рис. 6.2)

 

 

 

 

 

Р.=Л «о М.

 

 

соответственно

 

 

 

 

 

 

тяш*тЛсоз р.

 

 

Делительный диаметр

 

 

 

 

 

 

«Ир

 

 

Получение основных расчетных зави­

 

симостей.

Расчет

косозубого колеса

сво­

Рис. 6.3. К определению нор­

дится

к

расчету

прямозубого эквивалент­

мального н окружного ша­

ного

колеса,

расчетные зависимости

для

гов в кОСозубых колес ад.

 

которого были получены ранее. При этом профиль зуба эквивалентного прямозубого колеса должен соответство­

вать профилю зуба косозубого колеса в его нормальном сечении. Рассе­ чем косозубое колесо (рис. 6.3) нормальной плоскостью л — л. В сече­ нии колеса получится эллипс, в нормальном сеченпн зуба —некоторый профиль. Радиусом р через точку К эллипса опишем окружность. Если, приняв эту окружиостьза начальную, построить соответствующий ей звольлеитный профиль такого жс модуля, как и модуль косозубого колеса в нормальном сечении и — я, то окажется, что эти профили получатся одинаковыми. Отсюда можно сделать вывод, что описан­ ная радиусом р окружность является начальной окружностью экви­ валентного прямозубого колеса, к которому сводится расчет косо­ зубого колеса. На рис. 6.3. тонкими линиями показано прямозубое колесо, жирными линиями —кбсоэубос колесо. Все величины, отно­ сящиеся к прямозубому колесу, обозначим с индексом о. Устано­ вим связь между величинами, относящимися к прямозубому и косозубому колесам. Радиус кривизны эллипса и точке /( (см. рис. 6.3}

где Д 1—2—3

.

= 8со5р’ ' = т : Р“ Т -

67

откуда

",р

со^р'

 

 

 

 

 

 

(6. 1)

Межосевое расстояние

^д4-^ц>г

а^.

 

 

 

 

 

^аш+^-оз

 

 

 

 

(6.2)

2

2 со$*Р

соз8р*

 

 

 

 

 

 

 

 

В ЗПППСПМОСГН

(6.1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сй* р

 

откуда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2=1

СО»* Р

 

(6-3)

 

 

 

 

 

 

Из

д 4 - 5 - 6

 

 

 

 

 

 

 

^яв= "

 

 

(6.4)

 

 

 

 

0050

 

 

 

Расчетный крутящий момент

 

 

 

т = р

^

^

'

 

 

 

 

г /о

 

 

 

где

 

 

 

 

 

 

 

 

7?

-

р* .

Л

 

= _^1_

 

соз^'

 

::1‘

соз10*

 

откуда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

т - - =

?

 

 

<6 -5>

Установив таким образом связь между величинами, относящи­

мися к эквивалентному прямозубому к косозубому

колесам,

перей­

дем к получению основных зависимостей

для расчета

зубьев

косо-

зубых колес па выносаипость по контактным напряжениям и напря­ жениям изгиба.

Расчет зубьев на выносливость по контактным напряжениям. Для

эквивалентной прямозубой

шестерни

 

 

 

 

0//1 —22,362//о.2я»-2дгр аар

 

но1“± ]У

 

V

6*гс^

 

С учетом (6.1)— (6.6) д^я косозубой

шестерни

 

О/л =22,362^в

У

Г|«с°>‘Р (и ± 1)>

(0.6)

 

 

<»НР1

 

где к 2лг— имеют такое же зиачские. как и в прямозубых колесах, л

Для стальных зубчатых колес ^€^2,15.104 52; у=0,3^ с углом

зацепления а ш=20в

г.,,=86,6; 2« = 1 .7 7 /с < к |» .2 « ~ |/ ^

Тогда

 

 

ло 1

1 1 ^ ’Р

(6.7)

^цвя

и

II при

 

 

аг = 2 2 7 .3 (н ± 1 )1 /

(6.8)

При расчете стальных

косозубых

колес с углом Р =8-*- 15е, с

достаточной степенью точности можно пользоваться формулами, полученными для еа —1,6; р=8°

О/П

7 1Н <и±1>*

<<*ЯР1

(6.9)

Ьа

а

 

 

 

 

а*= 192,5 <п±1) ] / - Ь И —

(6.10)

 

Расчет зубьев на выносливость по напряжениям нагиба. Для внвцвалентяей прямозубой шестерик

я у 6»,бГ1Л Ол “ УI / П —~

С учетом (6.1 -*-6,5) для косозубой шестерни

 

636,(Г|/-оозР

(6Л1)

ОР1=-Уе Уп *

Л'2*1*«У

'Вследствие наклонного расположения контактных линий нэгнб^

.язя прочность зубьев косозубых колес по сравнению с изгибной

прочностью прямозубых колес выше. Эго обстоятельство учиты­ вается введением в зависимость (6.11) поправочного коэффициента

Здесь угол Р в градусах.

С достаточной степенью точности для технических расчетоп можно принимать Урусовр. Тогда

 

бзб.бГ.х.со^В

(б-12>

 

0/С1 =Уе Ур\

■. ---------- < 0 ^1

‘I яри

.

 

 

 

 

Я й 1 /^ У V

рС03»Р

(6.13)

 

л= 8 , б у

У.УГ>-

 

 

 

 

*мЧ-Ьтврр1V

 

Для Р=8-*-15и

и ев ^1,6

 

 

 

 

38»,ОГ^

 

(6.М)

 

(Тр1 = Гр1— ------- <»?Р1

 

« и -7 ,3

Т1ГУП

(6 .1 5 )

 

*РР\ г1^Л1У

 

 

V

 

В зависимостях

(6.6) — (6.15)

 

 

 

 

Кщк — 12Кл§п, Л>0к — Л’г^п

 

где К& и /Срл — коэффициенты

распределения нагрузки

по шири­

не колеса соответственно для косозубого н прямозубого колес. Такое увеличение коэффициента концентрации нагрузки б косозубых

колесах объя^яется

тем, что вследствие наклонного расположения

контактных линий на

поверхности зубьев возникает дополнительная

концентрация нагрузки [11]

 

 

ев

со»' р

(см. ркс. 5.12). Остальные величины определяются так же, как и для прямозубых передач. ей — коэффициент торцевого перекрытия. В общем случее

V(*|+ 2 / ои Р)* — (г. а и а ,* ) 1 -\-У(*а+2/ соз Р)> — (г, соза,в )» —

ел = ________________________________ — ( ^ + 7 , ) 51п а (к , ________________________________

?ло(иа^

где а/9 — торцовый

угол зацепления;

/ — хоэффицп-

ент высоты головки

зуба.

003 р

 

79

Соседние файлы в папке книги