Составители: А.А. Сидоренко, Р.Г. Ахматвалиев, Х.Ш. Газизов

УДК 539.4 (07)

ББК 30.121 (я7)

Расчет зубчатых передач. Методические указания к выполнению курсового проектирования по дисциплине «Прикладная механика». 4-е изд., испр. и доп. /Уфимск. гос. авиац. техн. ун-т; Сост.: А.А. Сидоренко, Р.Г. Ахматвалиев, Х.Ш. Газизов. – Уфа, 2006. – 35 с.

В работе представлены типовые задания, основы расчета параметров механического привода, помещены необходимые справочные материалы. Приведены примеры расчетов зубчатых передач, выполняемые студентами при курсовом проектировании по дисциплинам: «Прикладная механика», «Механика», «Основы конструирования и проектирования».

Методические указания предназначены для студентов немеханических специальностей ВТУЗов.

Ил. 5. Табл. 16. Библ.: 6 назв.

Рецензенты: канд. техн. наук, доц. Лукащук Ю.В.

канд. техн. наук, доц. Латыпов Р.Р.

© Уфимский государственный

авиационный технический университет, 2006

Содержание

Введение……………………………………………………………….4

1.Рекомендации по расчету привода с одноступенчатым 4

редуктором 4

2. Задания к курсовому проекту 9

3. Последовательность расчета привода с одноступенчатым редуктором 12

4. Порядок расчета зубчатых передач 13

5. Определение допускаемых напряжений 16

5.1. Допускаемые контактные напряжения 16

5.2. Допускаемые напряжения изгиба 17

для реверсивных передач необходимо уменьшить на 25%. 18

6. Пример расчета привода с одноступенчатым редуктором 21

6.1. Подбор электродвигателя 21

Рисунок 6.1 21

6.2. Проектировочный расчет закрытой передачи 24

6.3. Проверка зубьев на выносливость по контактным напряжениям 28

6.4. Проверка зубьев на выносливость по напряжениям изгиба 30

6.5. Проектный расчет шестерни открытой 31

цилиндрической передачи 31

Рис. 6.4 33

6.6. Проверка зубьев шестерни на выносливость по напряжениям изгиба 33

6.7. Проектный расчёт прямозубой конической шестерни открытой передачи 34

Список литературы 36

Введение

Методические указания к выполнению расчетной части курсового проекта предназначены для студентов немеханических специальностей всех форм обучения, учебным планом которых предусмотрено выполнение курсового проекта по прикладной механике, технической механике, механике, основам конструирования и проектирования и других контрольных мероприятий по указанным курсам.

Предлагаемые указания включают в себя задания на курсовые проекты с рекомендациями по выполнению расчетной части проекта. Кроме того, в них изложена последовательность расчета привода с одноступенчатым редуктором, показан порядок расчета зубчатых передач и дан пример расчета зубчатой передачи. Для сокращения времени, затрачиваемого студентом при выполнении расчетной части проекта на поиск информации в различных справочниках и другой специальной литературе, методические указания снабжены необходимыми пояснениями и справочными данными.

1. Рекомендации по расчету привода с одноступенчатым редуктором

Курсовой проект для студентов немеханических специальностей включает в себя расчет и проектирование приводов машин, работающих при длительной постоянной или слабоменяющейся нагрузке, например, транспортеров, вентиляторов, насосов, компрессоров и т.п. Проектируемый привод состоит из электродвигателя и одноступенчатого зубчатого редуктора, ведущий вал которого соединяется с валом электродвигателя посредством муфты (обычно муфты упругой втулочно-пальцевой по ГОСТ 21 424-75), а ведомый несет на себе консольно расположенную шестерню открытой передачи.

В заданиях и проектах исходными данными к проектированию привода служат:

1. схема редуктора (01, 02, ..., 07);

2. вращающий момент на ведомом валу редуктора T₂, Н·м;

3. частота вращения ведомого вала n₂, об/мин;

4. число зубьев шестерни открытой передачи z₃ или радиальная нагрузка от соединительной муфты F_M=125.

По этим данным прежде всего подбирается соответствующий электродвигатель. Выбор электродвигателя предусматривает определение типа, мощности, частоты вращения и основных размеров. При этом следует иметь в виду, что большая частота вращения вала электродвигателя при одинаковой мощности вызывает увеличение передаточного числа редуктора, а, следовательно, увеличение его длины и высоты. Меньшая частота вращения вызывает увеличение размеров электродвигателя и увеличение ширины зубчатых колес, а следовательно, уменьшение размеров редуктора. Одновременно необходимо учитывать рекомендуемые значения передаточных чисел различных типов передач (табл. 1.1). Значения передаточных чисел редуктора не должны выходить за пределы допускаемых отклонений, предусмотренных ГОСТ 12289-76.

Таблица 1.1

Рекомендуемые значения передаточных чисел

Тип передачи			Допускаемые отклонения
1. Зубчатая цилиндрическая	2…5	6,3	при u ≤ 4,5 ± 2,5% при u > 4,5 ± 4%
2. Зубчатая коническая	1…4	6,3	± 3%

При окружных скоростях более 6 м/с целесообразно применять колеса косозубые и шевронные.

При выборе материала для зубчатых колес следует учитывать назначение передачи, условия эксплуатации и возможную технологию изготовления колес. В табл. 1.2 приведены рекомендуемые материалы для изготовления зубчатых колес.

Таблица 1.2

Материалы для зубчатых колес

Марки стали	(сердцевины)	(поверхности)	, МПа	, МПа	Термическая обработка
35	163…192	-	550	270	нормализация
45	179…207	-	600	320	то же
45	235…262	-	780	540	улучшение
45	269…302	-	890	650	то же
40Х	235…262	-	790	640	то же
40Х	269…302	-	900	750	то же
40Х	269…302	45…50	900	750	улучшение, закалка ТВЧ
35ХМ	235…262	-	800	670	улучшение
35ХМ	269…302	-	920	790	то же
35ХМ	269…302	50…56	920	790	улучшение, закалка ТВЧ
40ХМ	235…262	-	800	630	улучшение
40ХН	269…302	-	920	750	то же
40ХН	269…302	50…56	920	750	улучшение, закалка ТВЧ
45ХЦ	235…262	-	830	660	улучшение
45ХЦ	269…302	-	950	780	то же
45ХЦ	269…302	50…56	950	780	улучшение, закалка ТВЧ
20ХШМ	300…400	56…63	1000	800	улучшение, цементация, закалка
18ХГТ	300…400	56…63	1000	800	то же
12ХНЗА	300…400	56…63	1000	800	то же
25ХГНМ	300…400	56…63	1000	800	улучшение, цементация, закалка
40ХНМА	269…302	50…56	980	780	улучшение, азотирование
35Л	163…207	-	550	270	нормализация
45Л	207…235	-	680	440	улучшение
50ГЛ	235…262	-	850	600	то же

*При расчете ив расчетную формулу подставлять среднее значение твердости.

В закрытых передачах не рекомендуется принимать модули меньше 1 мм и применять передачи 9 – 12 степени точности, значения стандартных модулей приведены в табл. 1.3.

Таблица 1.3

Модули, мм (ГОСТ 9563-81)

Ряд 1: 1; 1,5; 2; 2,5; 3; 4; 5; 6; 8; 10; 12; 16; 20

Ряд 2: 1,25; 1,375; 1,75; 2,25; 2,75; 3,5; 4,5; 5,5; 7; 9; 11; 14

Примечание. Ориентировочное определение величины модуля:

m = (0,01…0,02)  - улучшенные зубчатые колеса;

m = (0,016…0,035)  - закаленные зубчатые колеса.

Межосевые расстояния цилиндрических зубчатых передач, а также диаметры колес конической зубчатой передачи, полученные при проектировочном расчете, рекомендуется округлять до стандартных значений, приведенных в табл. 1.4., 1.5.

Таблица 1.4

Межосевые расстояния зубчатых передач (ГОСТ 2185-75), внешние делительные диаметры зубчатых колес конических передач (ГОСТ 6636-69), мм

Ряд 1: 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250; 315; 400; 500; 630; 800; 1000.

Ряд 2: 71; 90; 112; 140; 180; 225; 280; 355; 450; 560; 710; 900.

Примечание. Фактические диаметры колес конической передачи не должны отличатся от номинальных более чем на 3%

Число зубьев шестерни прямозубой передачи рекомендуется принимать больше 17; при получении z₁ < 17 необходимо применять корригирование зубьев с соответствующим расчетом. После определения делительных диаметров шестерни d₁ и колеса d₂ необходимо уточнить величину межосевого расстояния по формуле

,

для того чтобы убедиться в отсутствии необходимости корригирования зубчатых колес. При определении ширины зубчатого венца цилиндрических колес b по формулам:

или

полученное значение следует округлить по стандартному ряду чисел 20 или40 согласно ГОСТ 6636-69 (табл. 1.5).

Таблица 1.5

Нормальные линейные размеры по ГОСТ 6636-69

10	20	40	10	20	40	10	20	40
10	10	10	50	50	50	250	250	250
		10,5			52			260
	11	11		55	55		280	280
		11,5			60			300
12	12	12	60	60	63	320	320	320
		13			65			340
	14	14		70	70		360	360
		15			75			380
16	16	16	80	80	80	400	400	400
		17			85			420
	18	18		90	90		450	450
		19			95			480
20	20	20	100	100	100	500	500	500
		21			105			530
	22	22		110	110		560	560
		24			120			600
25	25	25	125	125	125	630	630	630
		26			130			670
	28	28		140	140		710	710
		30			150			750
32	32	32	160	160	160	800	800	800
		34			170			850
	36	36		180	180		900	900
		38			190			950
40	40	40	200	200	200	1000	1000	1000
		42			210
	45	45			220
		48			240

При выборе значения коэффициента учитывается твердость рабочих поверхностей зубьев и расположение колес относительно опор (табл. 1.6).

При проверочном расчете передач желательное отклонение расчетных напряжений σ_H и σ_F от допускаемых должно быть в пределах ± 5%, причем нагрузка более 5% недопустима.

Таблица 1.6

Рекомендуемые значения коэффициента ширины венца

зубчатых колес

Расположение колес относительно опор	Твердость рабочих поверхностей зубьев.
	HB2 ≤ 300 или HB1, HB2 ≤ 350	HB2, HB1>350
Симметричное	0,8 - 1,4	0,4 - 0,9
Несимметричное	0,6 - 1,2	0,3 - 0,6
Консольное	0,3 - 0,4	0,2 - 0,25

Примечание. Коэффициенты ширины венца зубчатого колеса по диаметру _ba и по межосевому расстоянию _ba связаны зависимостью .

Если перегрузка по контактным напряжениям превысит 5%, следует при расчете цилиндрической зубчатой передачи либо увеличить значение a_w до ближайшей большей стандартной величины, либо увеличить ширину зубчатого венца, приняв больший коэффициент ширины _ba, либо выбрать для шестерни к колеса новый материал, обладающий более высокими прочностными свойствами. При расчете конической зубчатой передачи следует увеличить модуль или назначить более качественный материал. Если перегрузка по напряжениям изгиба превысит 5%, то следует увеличить модуль до ближайшего большего стандартного значения.