Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Расчёты механических передач приводов транспортно-технологических машин. Учебное пособие
.pdf
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Оренбургский государственный университет»
С.Ю. Решетов, Ю.А. Чирков, Г.А. Клещарёва
РАСЧЁТЫ МЕХАНИЧЕСКИХ ПЕРЕДАЧ
ПРИВОДОВ ТРАНСПОРТНО-
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН
Учебное пособие
Рекомендовано ученым советом федерального государственного бюджетного
образовательного учреждения высшего образования «Оренбургский
государственный университет» для обучающихся по образовательным программам
высшего образования по специальности 23.05.01 Наземные транспортнотехнологические средства
Оренбург
2025
1
УДК 621.83(075.8)
ББК 34.445я73
Р47
Рецензент – профессор, доктор технических наук С.Е. Крылова
Решетов, С.Ю.
Р47 Расчёты механических передач приводов транспортно-технологических
машин: учебное пособие / С.Ю. Решетов, Ю.А. Чирков, Г.А. Клещарёва;
Оренбургский гос. ун-т. Оренбург: ОГУ, 2025. 115 с.
ISBN 978-5-7410-3343-2
Учебное пособие предназначено для выполнения расчетов закрытых
механических зубчатых передач, используемых в приводах транспортнотехнологических машин, в курсовых проектах (работах) по дисциплине
«Детали машин и основы конструирования» для обучающихся по
образовательным программам высшего образования по специальности
23.05.01 Наземные транспортно-технологические средства. Данное учебное
пособие также может быть полезно при выполнении обучающимися
отдельных разделов выпускных квалификационных работ.
УДК 621.83(075.8)
ББК 34.445я73
ISBN 978-5-7410-3343-2
2
Решетов С.Ю.,
Чирков Ю.А.,
Клещарёва Г.А., 2025
ОГУ, 2025
Содержание
Введение ....................................................................................................................... 7
1 Расчет закрытых цилиндрических эвольвентных передач ................................. 9
1.1 Общие сведения о цилиндрических эвольвентных передачах................. ..9
1.2
Исходные данные для расчета цилиндрических эвольвентных передач
1.3 Выбор материала зубчатых колес, назначение упрочняющей
обработки……………….…………………………………...………………………12
1.4 Число циклов перемены напряжений ......................................................... 13
1.5 Определение допускаемых контактных напряжений для передачи ........ 13
1.6 Определение допускаемых изгибных напряжений для передачи ........... 15
1.7 Коэффициент ширины зубчатого венца и коэффициент нагрузки .......... 16
. ........... 11
1.8 Предварительное определение межосевого расстояния передачи .......... 17
1.9 Нормальный модуль зацепления передачи ................................................ 18
1.10 Определение ширины зубчатых венцов ..................................................... 19
1.11 Определение значения угла наклона зубьев для косозубой и шевронной
передач........................................................................................................................ 20
1.12 Определение значения суммарного числа зубьев ..................................... 20
1.13 Фактический угол наклона зубьев .............................................................. 21
1.14 Определение значений чисел зубьев шестерни и колеса.......................... 21
1.15 Фактическое передаточное число ............................................................... 21
1.16 Расчет основных геометрических параметров цилиндрических колес .. 22
1.17 Проверочные расчеты цилиндрической эвольвентной передачи на
контактную прочность .............................................................................................. 23
1.18 Проверочные расчеты цилиндрической эвольвентной передачи на
изгибную прочность .................................................................................................. 26
1.19 Расчет передачи на кратковременную пиковую нагрузку ........................ 30
1.20 Силы, действующие в зацеплении .............................................................. 31
3
2 Пример расчета цилиндрической косозубой передачи редуктора …………...33
2.1 Исходные данные для расчета ..................................................................... 33
2.2
Выбор материала зубчатых колес, назначение упрочняющей обработки
.......... 33
2.3 Число циклов перемены напряжений ......................................................... 34
2.4 Определение допускаемых контактных напряжений для передачи ........ 34
2.5 Определение допускаемых изгибных напряжений ................................... 35
2.6 Определение межосевого расстояния ......................................................... 36
2.7 Нормальный модуль зацепления передачи ................................................ 37
2.8 Определение ширины зубчатых венцов ..................................................... 37
2.9 Определение значения угла наклона зубьев для косозубой и шевронной
передач........................................................................................................................ 37
2.10 Определение значения суммарного числа зубьев ..................................... 37
2.11 Фактический угол наклона зубьев .............................................................. 38
2.12 Определение значений чисел зубьев шестерни и колеса.......................... 38
2.13 Фактическое передаточное число ............................................................... 38
2.14 Расчет основных геометрических параметров цилиндрических колес .. 39
2.15 Проверочные расчеты цилиндрической эвольвентной передачи на
контактную прочность .............................................................................................. 39
2.16 Проверочные расчеты цилиндрической эвольвентной передачи на
изгибную прочность .................................................................................................. 41
2.17 Расчет передачи на кратковременную пиковую нагрузку ........................ 43
2.18 Силы, действующие в зацеплении .............................................................. 43
2.19
Вопросы для самопроверки и контроля по цилиндрическим передачам
............ 44
3 Расчет закрытых конических зубчатых передач ................................................ 45
3.1 Общие сведения о закрытых конических передачах ................................ 45
3.2 Исходные данные для расчета конических передач ................................. 47
3.3
Выбор материала зубчатых колес, назначение упрочняющей обработки
.... 48
3.4 Число циклов перемены напряжений ......................................................... 48
3.5 Определение допускаемых контактных напряжений для передачи ........ 49
4
3.6 Определение допускаемых изгибных напряжений для передачи ........... 50
3.7 Определение геометрических параметров конического зацепления ...... 51
3.8 Проверочные расчеты конической передачи на контактную прочность зубьев .. 56
3.9 Проверочные расчеты конической передачи на изгибную прочность
зубьев ......................................................................................................................... 58
3.10 Расчет передачи на кратковременную пиковую нагрузку ........................ 60
3.11 Определение сил, действующих в коническом зацеплении ..................... 61
4 Пример расчета конической прямозубой передачи редуктора ........................ 62
4.1 Исходные данные для расчета ..................................................................... 62
4.2 Выбор материала зубчатых колес, назначение упрочняющей
обработки ................................................................................................................... 63
4.3 Число циклов перемены напряжений ......................................................... 63
4.4 Определение допускаемых контактных напряжений для передачи ........ 64
4.5 Определение допускаемых изгибных напряжений ................................... 65
4.6 Определение геометрических параметров конического зацепления ...... 66
4.7 Проверочные расчеты конической передачи на контактную прочность
зубьев ......................................................................................................................... 69
4.8 Проверочные расчеты конической передачи на изгибную прочность
зубьев ......................................................................................................................... 70
4.9 Расчет передачи на кратковременную пиковую нагрузку ........................ 72
4.10 Определение сил, действующих в коническом зацеплении ..................... 73
4.11 Вопросы для самопроверки и контроля по коническим передачам ........ 73
5 Расчет закрытых червячных передач…………………………………………... 75
5.1 Общие сведения о закрытых червячных передачах .................................. 75
5.2 Исходные данные .......................................................................................... 79
5.3 Выбор материала червячной пары .............................................................. 80
5.4 Определение допускаемых напряжений..................................................... 83
5.5 Определение геометрических параметров червячного зацепления ........ 86
5.6 Проверочные расчеты червячной передачи ............................................... 90
5
5.7 Определение коэффициента полезного действия передачи и тепловой
расчет червячного редуктора ................................................................................... 94
5.8 Уточнение мощности на валу червяка ........................................................ 95
5.9 Уточнение установленной мощности на валу электродвигателя ............ 96
5.10 Тепловой расчет червячного редуктора ..................................................... 96
5.11 Силы, действующие в червячном зацеплении ........................................... 97
5.12 Расчет червячной передачи на кратковременную пиковую нагрузку ..... 98
6 Пример расчета червячной передачи редуктора .............................................. 100
6.1
6.2
Исходные данные для расчета .................................................................100
Назначение материала червячной пары.................................................. 100
6.3 Определение допускаемых напряжений……………………………..….101
6.4 Определение геометрических параметров червячного зацепления…...102
6.5 Проверочные расчеты червячной передачи……………………………..104
6.6 Определение коэффициента полезного действия передачи и тепловой
расчет червячного редуктора……………………………………………………..108
6.7 Уточнение мощности на валу червяк……………………………………109
6.8 Тепловой расчет червячного редуктора…………………...…………….109
6.9 Силы, действующие в червячном зацеплении…………………………..110
6.10 Расчет червячной передачи на кратковременную пиковую нагрузку…111
6.11 Вопросы для самопроверки и контроля по червячнымм передачам…..112
Заключение ………………………………………………………………………...113
Список использованных источников……………………………………………. 114
6
Введение
Достаточно часто при организации технического обслуживания автомобилей
поточным методом используются различные конвейеры, транспортеры и
подъемники. Конечно, перемещение автомобилей может осуществляться, кроме
того, собственным ходом или перекатыванием. Однако перемещение собственным
ходом имеет ряд недостатков. Например, ввиду частых пусков двигателя
загрязнение воздуха производственных помещений отработавшими газами.
Возникает необходимость в специальных рабочих для перегона автомобилей с поста
на пост. Увеличивается время на перемещение автомобилей, так как часть времени
затрачивается на пуск двигателей. Поэтому вопросы расчета и проектирования
механического привода для транспортно-технологического оборудования
предприятий автотранспортного комплекса всегда будут актуальными.
Кроме того, сами автомобили содержат большое количество деталей и узлов
общемашиностроительного применения: валы, подшипники, зубчатые колеса,
сварные рамы, пружины и рессоры, следовательно, изучение дисциплины «Детали
машин и основы конструирования» является актуальным и необходимым при
подготовке специалиста в области автомобильной техники и транспортных
технологий.
происходит
В процессе выполнения курсового проекта по дисциплине «Детали машин и
основы конструирования» обучающиеся получают теоретические знания по расчету
и конструированию деталей и узлов общего назначения, встречающихся в
различных механизмах и машинах. Полученные знания закрепляются выполнением
курсового проекта, в котором обучающиеся выполняют практические расчеты и
конструирование передаточных механизмов, входящих в приводы транспортнотехнологических машин, которые содержат наибольшее количество деталей и узлов
общего назначения, которые и являются объектом изучения в курсе «Детали машин
и основы конструирования».
Полученные знания пригодятся обучающимся при изучении таких
специальных дисциплин, как «Основы технологии производства и ремонт
автомобилей», «Экономика предприятия» и других.
7
Расчет механических передач приводов транспортно-технологических машин
является неотъемлемой частью расчетов, выполняемых обучающимися в процессе
работы над курсовым проектом. Результаты расчета являются исходными данными
для дальнейшей работы при проектировании и конструировании механических
приводов.
В настоящем учебном пособии даны рекомендации, справочный материал и
примеры расчетов основных механических передач, применяемых в различных
приводах транспортно-технологического оборудования. Общие вопросы расчета и
конструирования механических передач с непосредственным контактом звеньев
представлены в различных источниках [1 – 3]. Обобщая опыт, предложенный в
вышеупомянутых работах, коллектив авторов представляет данное учебно-
методическое пособие с целью ускорения и унификации расчетов механических
передач, применяемых в приводах транспортно-технологических машин
предприятий транспортного комплекса и не только.
Условные обозначения величин приняты в соответствии с рекомендациями
международных стандартов (например, ISO R31) и отечественных государственных
(ГОСТ Р) и межгосударственных (ГОСТ) стандартов. При этом использована
международная система (SI) единиц величин, а внесистемная единица частоты
вращения (об/мин) применяется лишь дополнительно к единице угловой скорости
(рад/с).
В учебном пособии опущены кинематические расчеты транспортно-
технологических машин, которым посвящены отдельные методические указания.
Данное учебное пособие должно способствовать реализации части следующих
компетенций: ОПК-1 способен ставить и решать инженерные и научно-
технические задачи в сфере своей профессиональной деятельности и новых
междисциплинарных направлений с использованием естественнонаучных,
математических и технологи-ческих моделей; ОПК-5 способен применять
инструментарий формализации инженерных, научно-технических задач,
использовать прикладное программное обеспечение при расчете, моделировании и
проектировании технических объектов и технологических процессов.
8
1 Расчет закрытых цилиндрических эвольвентных передач
1.1 Общие сведения о цилиндрических эвольвентных передачах
Цилиндрические зубчатые эвольвентные передачи применяют при
необходимости передачи вращающего момента между валами, оси которых
параллельны. Они составляют наиболее распространенную группу механических
передач, применяемых в приводах транспортно-технологического оборудования.
Они обладают следующими достоинствами: малыми габаритами, высоким КПД,
большой надежностью в работе, постоянством передаточного числа из-за отсутствия
проскальзывания, возможностью применения в широком диапазоне моментов,
скоростей и передаточных отношений. Среди недостатков зубчатой цилиндрической
передачи следует отметить ограничение передаточного числа передачи из-за
значительного увеличения ее габаритов, шум при работе с повышенными
окружными скоростями, а также высокие требования к точности изготовления и
монтажа.
Наиболее распространённые разновидности цилиндрических передач
приведены на рисунке 1.1.
а) прямозубые б) косозубые в) шевронные г) с внутренним
зацеплением
Рисунок 1.1 – Передачи цилиндрические эвольвентные
Наибольшее распространение в редукторах и мультипликаторах имеет
цилиндрическая передача с косыми зубьями, так как, по сравнению с прямозубой
передачей, обладает большей нагрузочной способностью и плавностью хода, ее легче
9
вписать в заданное межосевое расстояние благодаря изменению угла наклона зубьев
при постоянном модуле зацепления. В высоконагруженных передаточных
механизмах с цилиндрическими передачами могут применяться шевронные колеса и
многопоточные передачи (чаще всего передачи с раздвоенным потоком мощности). В
коробках передач различных транспортных и транспортно-технологических машин
напротив применяются прямозубые передачи, т.к. косозубые колеса невозможно
вводить в зацепление и выводить из него осевым перемещением. Открытые
цилиндрические передачи в подавляющем большинстве случаев изготавливают с
прямыми зубьями, за исключением быстроходных передач, работающих с частотами
вращения от 900 об/мин и выше.
Цилиндрические редукторы (рисунок 1.2) применяют в приводах тянущих,
толкающих пластинчатых, ленточных и конвейеров автотранспортных предприятий,
а также в конструкциях различных мешалок, измельчителей, а также металлообрабатывающего оборудования самых разнообразных конструкций.
а) в собранном виде
б) со снятой крышкой прямозубый в) со снятой крышкой косозубый
Рисунок 1.2 – Редукторы цилиндрические
10
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]