- •ОГЛАВЛЕНИЕ
- •От Издателя
- •Предисловие к 9-му изданию
- •2.1. Расчет зубчатых передач
- •2.1.1. Расчет цилиндрических зубчатых передач
- •2.1.2. Расчет конических зубчатых передач
- •2.2. Расчет червячных передач
- •3.1. Диаметры валов
- •3.2. Расстояния между деталями передач
- •3.3. Выбор типа подшипника
- •3.4. Схемы установки подшипников
- •3.5. Примеры компоновочных схем редукторов
- •3.6. Составление компоновочной схемы привода
- •4.1. Общие положения
- •4.2. Основные базы типовых деталей
- •5.1. Цилиндрические зубчатые колеса внешнего зацепления
- •5.2. Цилиндрические зубчатые колеса внутреннего зацепления
- •5.3. Блоки зубчатых колес
- •5.4. Конические зубчатые колеса
- •5.5. Валы-шестерни
- •5.6. Червячные колеса
- •5.7. Червяки
- •6.1. Соединения вал — ступица
- •6.2. Основные способы осевого фиксирования колес
- •6.3. Регулирование осевого положения колес
- •7.1. Определение сил, нагружающих подшипники
- •7.1.1. Силы, действующие на валы
- •7.1.2. Определение радиальных реакций
- •7.1.3. Определение осевых реакций
- •7.2. Подбор подшипников
- •7.3. Выбор посадок подшипников
- •7.4. Монтаж и демонтаж подшипников
- •7.5. Конструкции подшипниковых узлов
- •7.6. Конструирование опор валов конических шестерен
- •7.7. Конструирование опор валов-червяков
- •7.8. Опоры плавающих валов
- •7.9. Опоры соосно расположенных валов
- •7.10. Опоры валов, расположенные в разных корпусах
- •7.11. Конструктивное оформление посадочных мест
- •7.12. Вычерчивание внутренней конструкции подшипников
- •7.13. Примеры конструкций подшипниковых узлов машин
- •8.1. Конструирование стаканов
- •8.2. Конструирование крышек подшипников
- •10.1. Концевые участки валов
- •10.2. Конструкции валов
- •10.3. Расчеты валов на прочность
- •11.2. Смазывание подшипников
- •11.3. Смазочные устройства
- •11.4. Уплотнительные устройства
- •11.5. Примеры конструкций современных уплотнений валов
- •12.1. Входные (быстроходные) валы редукторов
- •12.2. Промежуточные валы редукторов
- •12.3. Выходные (тихоходные) валы редукторов
- •13.1. Силовые соотношения
- •13.2. Расчет упругих элементов
- •14.1. Кинематический расчет
- •14.2. Силовой расчет
- •14.3. Конструирование планетарных передач
- •15.1. Основные схемы передач
- •15.2. Выбор параметров зацепления
- •15.3. Конструирование гибких и жестких колес
- •15.4. Конструирование генераторов волн
- •15.5. Тепловой режим и смазывание волновой передачи
- •15.6. Примеры конструкций волновых передач
- •16.1. Переводные камни и вилки
- •16.2. Направляющие скалки. Рычаги, оси и рукоятки управления
- •16.3. Устройства для фиксирования передвижных деталей
- •16.4. Блокировочные устройства
- •16.5. Однорычажные механизмы переключения
- •17.1. Общие рекомендации
- •17.2. Корпуса редукторов
- •17.3. Корпуса коробок передач
- •17.4. Оформление мест соединения корпуса с фланцем электродвигателя
- •17.5. Крышки люков
- •17.6. Сварные корпуса
- •18.1. Конструкции шкивов
- •18.2. Натяжные устройства
- •20.1. Установка полумуфт на валах
- •20.2. Смещения валов
- •20.3. Компенсирующие муфты
- •20.4. Муфты упругие и упругокомпенсирующие
- •20.4.1. Муфты с металлическими упругими элементами
- •20.4.2. Муфты с резиновыми упругими элементами
- •20.5. Сцепные муфты
- •20.6. Предохранительные муфты
- •20.7. Комбинированные муфты
- •20.8. Пусковые муфты
- •21.1. Рамы
- •21.2. Плиты
- •21.3. Крепление к полу цеха
- •22.1. Требования к рабочим чертежам
- •22.1.1. Общие положения
- •22.1.2. Задание размеров
- •22.1.3. Предельные отклонения размеров
- •22.1.5. Шероховатость поверхностей
- •22.1.6. Обозначение термической обработки
- •22.1.7. Обозначение сварных швов
- •22.1.8. Расположение на чертеже детали размеров, обозначений баз, допусков формы и расположения, шероховатости и технических требований
- •22.2. Рабочие чертежи типовых деталей
- •22.2.1. Валы, валы-шестерни, червяки
- •22.2.2. Зубчатые и червячные колеса
- •22.2.3. Стаканы
- •22.2.4. Крышки подшипников качения
- •22.2.5. Шкивы
- •22.2.6. Звездочки
- •22.2.7. Корпусные детали
- •23.1. Виды изделий и конструкторских документов, их обозначение
- •23.2. Основные надписи
- •23.3. Составление пояснительной записки
- •23.4. Составление спецификаций
- •23.5. Оформление сборочного чертежа
- •23.6. Оформление чертежа общего вида
- •Литература
82 |
Глава 5. Конструирование зубчатых, червячных колес и червяков |
Рис. 5.13
Однако при центрировании пo D0 выше жесткость стыка, поэтому наряду с центрированием пo D применяют конструкции, в которых центрирование зубчатого венца осуществляют пo D0.
Широкое применение имеют конические колеса с круговыми зубьями, которые наравкеезают. резцовыми головками, закрепляя заготовку на оп
При этом необходимо предусмотреть свободный выход инструмента — раз-
мер a ≥ 0,5mte (рис. 5.13), где mte — внешний окружной модуль.
5.5. ВАЛЫ-ШЕСТЕРНИ
Возможны два конструктивных исполнения шестерен зубчатых передач: за одно целое с валом (вал-шестерня) и отдельно от него (насадная шестерня). Качество (жесткость, точность и т. д.) вала-шестерни оказывается выше, а стоимость изготовления ниже, чем вала и насадной шестерни,
Рис. 5.14
5.5. Валы-шестерни |
83 |
Рис. 5.15
Рис. 5.16
поэтому все шестерни редукторов выполняют за одно целое с валом. Насадные шестерни применяют, например, в тех случаях, когда по условиям работы шестерня должна быть подвижной вдоль оси вала.
На рис. 5.14 показаны конструкции вала-шестерни: a— быстроходной (с небольшим передаточным числом) и б — тихоходной (промежуточный вал) ступеней двухступенчатого редуктора. Обе конструкции обеспечивают нарезание зубьев со свободным входом и выходом инструмента.
При больших передаточных числах наружный диаметр шестерни, как правило, мало отличается от диаметра вала, и валы-шестерни конструируют поa,рис. 5.15, б. В этом случае зубья нарезают на поверхности вала. Выход фрезы определяют графически по ее наружному диаметру Dф. Желательно избегать врезных шестерен, так как в этом случае затруднено зубофрезерование и шлифование зубьев. По возможности следует предусмотреть вход инструмента со стороны заплечика вала (рис. 5.15, б).
На рис. 5.16 показан вариант исполнения конического вала-шестерни.
84 |
Глава 5. Конструирование зубчатых, червячных колес и червяков |
5.6. ЧЕРВЯЧНЫЕ КОЛЕСА
Основные геометрические размеры червячного колеса определены по расчету.
Чаще всего червячные колеса изготовляют составными: центр — из серого чугуна или стали, зубчатый венец — из бронзы. Соединение венца с центром должно обеспечивать передачу большого вращающего момента и сравнительно небольшой осевой силы.
Конструкция червячного колеса и способ соединения венца с центром зависят от объема выпуска. При единичном и мелкосерийном производстве,
когда годовой объем выпуска менее 50 шт., и небольших размерах колес (d ae2 < 300 мм) зубчатые венцы соединяют с центром посадкой с натягом. Посадку выбирают по методике, изложенной в главе 6. При постоянном направлении вращения червячного колеса на наружной поверхности центра предусматривают бортик, на который направляют осевую силу (риса . 5.17, ). Соединение венца с центром можно выполнять без бортика (рис. 5.17, б). В соединениях с относительно небольшим натягом в стык зубчатого венца и центра устанавливают винты (обычно 3 шт. по окружности).
При большихd размерах колес ( ae2 > 300 мм) крепление венца к центру можно осуществлять болтами, поставленными без зазора (рис. 5.17, в). В этом случае венец предварительно центрируют по диаметру D; сопряжение
dae2
b2 |
f × 45° |
|
|
|
|
S |
|
|
|
|
|
S |
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
S |
~S1,5 |
|
|
|
|
|
h |
0 |
|
|
|
S |
|
|
C |
|
|
|
|
ae2 |
|
|
C |
d |
C |
|
|
б
7/js6 |
d |
ст |
7/js6 |
d |
ст |
D...H |
|
d |
D...H |
|
d |
l |
lст |
ст |
|
а |
в |
|
Рис. 5.17
5.6. Червячные колеса |
85 |
центрирующих поверхностей выполняют по переходной посадке. Окончательно положение зубчатого венца определяет сопряжение его отверстий со стержнями болтов, поставленных без зазора. В этой конструкции необходимо предусматривать надежное стопорение гайки от самоотвинчивания,
пружинные стопорные шайбы применять не рекомендуют.
Частота вращения червячных колес, как правило, невелика, и их балансировку не проводят. Поэтому нерабочие поверхности обода, диска, ступицы колеса оставляют необработанными и делают конусными с большими радиусами закруглений. Острые кромки на торцах венца притупляют фасками f≈ 0,5m с округлением до стандартного значения, где m — модуль зацепления. Размеры других основных конструктивных элементов:
S ≈ 2m + 0,05b2; S0 ≈ 1,25S; С = (1,2...1,3)S0; h ≈ 0,15b2; t ≈ 0,8h.
Остальные конструктивные элементы червячных колес следует принимать такими же, как для цилиндрических зубчатых колес (см. 5.1).
При серийном производстве
(годовой объем выпуска более 100 шт.) экономически выгоднее применять наплавленный венец: снижаются требования к точности обработки сопрягаемых поверхностей венца и центра, не нужны прессы для их соединения, не требуется крепление винтами.
Чугунный или стальной центр, нагретый до 700...800 °С, закладывают в металлическую форму, подогревают ее до 150...200 °С и заливают расплавленной бронзой. При остывании между центром и венцом возникает натяг, вызываемый усадкой затвердевающего жидкого металла венца. На ободе центра предусматривают 6–8 углублений различной формы; после наплавки образуются выступы, которые дополнительно воспринимают как окружную, так и осевую силы.
Толщину наплавленного венца принимают S ≈ 2m.
Наружную поверхность центра получают либо обработкой
b2
S |
b |
|
h
|
а |
b2 |
Dф ≈ 2b 2 |
|
|
|
S |
б
b2
S
в
d ≈ (0,4...0,5)b2 (0,4d ...0,5)
Рис. 5.18
86 Глава 5. Конструирование зубчатых, червячных колес и червяков
b2 |
|
A – A |
резанием, либо при отливке в ко- |
|
|
|
b |
киль. |
|
S |
|
h |
|
|
|
На рис. 5.18 показаны конструк- |
|||
A |
|
|
||
|
|
ции червячных колес, центры ко- |
||
|
|
|
||
|
|
|
торыхобработкойполучены |
резани- |
|
|
|
ем. Вогнутую поверхность центра |
|
|
|
|
(рис. 5.18, а, б) получают обработ- |
|
|
|
а |
кой на токарном станке. Различие |
|
A |
|
между этими двумя вариантами — |
||
|
|
|||
b2 |
|
b |
в форме поперечных пазов, которые |
|
|
|
получают радиальной подачей фре- |
||
|
S |
h |
||
|
|
зы: a — дисковой (ось вращения |
||
|
|
|
||
|
|
|
фрезы перпендикулярна оси враще- |
|
|
|
|
ния колеса); б — цилиндрической |
|
|
|
|
(ось вращения фрезы параллельна |
|
|
|
|
оси вращения колеса). Размеры па- |
|
|
|
|
зов: b ≈ (0,3...0,5)b2; h = (0,3...0,4)b. |
|
|
|
б |
По технологичности и трудоемко- |
|
b2 |
|
b |
сти оба варианта равноценны. На |
|
S |
|
ободе центра высверливают углу- |
||
|
h |
|||
|
|
|
бления (рис. 5.18, в). |
|
|
|
|
На рис. 5.19 показаны конструк- |
|
|
|
|
ции колес, центры которых получе- |
|
|
|
|
ны отливкой в кокиль. Механическую |
|
|
|
|
обработку наружной поверхности |
|
|
|
|
не проводят. Перед заливкой брон- |
|
|
|
в |
зой центр очищают от жировых и |
|
|
|
оксидных пленок химической об- |
||
|
|
|
||
|
|
Рис. 5.19 |
работкой. В варианте а конструк- |
|
|
|
|
ция кокиля проще, он состоит толь- |
|
ко из двух частей. В вариантах б и в кокиль состоит из отдельных сегментов, число которых соответствует числу пазов. Такая сложная конструкция кокиля обусловлена необходимостью извлечь заготовку после затвердевания металла. Размеры b и h пазов центра назначают такими же, как и при обработке резанием.
Зубья червячных колес имеют вогнутую форму. Поэтому оптимальна форма наружной поверхности центра, повторяющая форму зубьев, такая, например, как на рис. 5.18, a, б или на рис. 5.19, б, в. Но на практике в равной степени применяют и остальные формы.
При любой конфигурации зубчатого венца механическую обработку и нарезание зубьев выполняют после соединения венца с центром.
Размеры других конструктивных элементов принимают по зависимостям, приведенным в 5.1.
