Андросов Расчёт Деталей машин / 3_(61-68)

3. КОНСТРУИРОВАНИЕ ОТКРЫТЫХ ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ

3.1. Конструирование открытых цилиндрических зубчатых передач

Открытые цилиндрические передачи выполняют с прямыми зубьями и применяют при окружных скоростях колес м/с. Вследствие по­вышенного изнашивания зубьев открытые передачи считают прирабаты­вающимися.

Проектировочным расчетом открытых зубчатых передач считается расчет зубьев на выносливость при изгибе.

Несмотря на различие в расчете открытых передач от закрытых, в нем много общего, поэтому следует руководствоваться при расчетах фрагментами предыдущего материала, обозначенного ссылками.

3.1.1. Описание блок-схемы алгоритма расчета открытых

цилиндрических передач (рис.29)

Исходные данные (получены из кинематического расчета привода):

- крутящий момент на шестерне цилиндрической открытой пере­дачи, Нмм;

- передаточное число открытой цилиндрической передачи;

- частота вращения шестерни, об/мин.

1. Выбрать материал по табл. 13. Для открытых передач следует применять дешевые марки стали типа 45, 45Л с термообработкой Н<350 НВ.

2. Назначить число зубьев шестерни =17-24.

Определить число зубьев колеса .

3. Определить допускаемое напряжение изгиба для шестерни (см. §2.1).

4. Определить коэффициент формы зуба в зависимости от (см. табл. 19).

5. Определить коэффициенты:

- коэффициент неравномерности нагрузки по ширине венца (см. табл. 17), вспомогательный параметр определить по табл.16;

- коэффициент динамической нагрузки. Для тихоходных передач =1...1,1.

Рис. 29. Блок-схема расчета открытой цилиндричес­кой передачи

6. Определить модуль передачи

, мм.

Полученный модуль округлить до ближайшего стандартного значения согласно ГОСТ 9563-60 (см.табл.18).

7. Определить основные размеры зубчатой пары:

- диаметр начальных окружностей , мм; , мм

- ширину зубчатого венца колеса , мм;

- ширину шестерни мм.

8. Осуществить проверочный расчет для предотвращения оста­точной деформации или хрупкого излома зубьев при действии максимальной нагрузки (см. § 2.2, п. 23-25).

Провести сравнение :

- если "нет", то необходимо вернуться к блоку 2 и выбрать более прочный материал;

- если "да", то перейти к следующему блоку.

9. Определить размеры зубчатой пары:

- диаметры вершин зубьев ; , где - высота головки зуба;

- диаметры окружностей впадин ; , где - высота ножки зуба;

- межосевое расстояние .

10. Определить силы, действующие в зацеплении:

окружную силу

, H;

радиальную силу

, H,

где - угол зацепления.

Осевая сила для прямозубой передачи равна нулю: .

3.1.2. Конструкция открытых

цилиндрических зубчатых колес

Поскольку открытые цилиндрические передачи в приводе исполь­зуются для передачи больших крутящих моментов при малых частотах вращения, то, как правило, они имеют значительные габаритные раз­меры. Поэтому зубчатые колеса открытых передач изготавливают ков­кой, штамповкой или литьем. Кроме того, для уменьшения стоимости изделия возможно зубчатое колесо изготавливать из двух частей, т.е. центр делать из дешевых материалов, а бандаж из конструкци­онных сталей (рис. 30).

Ступицу колес цилиндрической передачи располагают или симмет­рично относительно венца, или асимметрично в зависимости от зада­чи конструирования сборочной единицы. С целью облегчения колеса необходимо предусматривать максимально возможное снятие лишнего металла, но не в ущерб его прочности. На основании опыта констру­ирования на рис. 30 представлены оптимальные размеры для колес различных способов изготовления. Изготовление колеса по рекомендуемым параметрам дает равнопрочность конструкции и не требует дополнительных расчетов отдельных его элементов.

ковка; штамповка	литье составные
мм; ; ; где d – диаметр вала; ; ;	мм; ; ; ; ; ; где d – диаметр вала; ; ;
(- минимальная толщина ступицы)

Рис. 30. Конструкции открытых цилиндрических зубчатых колес

Что касается изображения открытых колес на чертеже, то здесь можно воспользоваться теми же рекомендациями, что и для закрытых (см. рис. 9).

3.2. Конструирование открытых конических

зубчатых передач

Проектировочный расчет открытой конической передачи ведется так же, как и для открытой цилиндрической передачи, только не выносливость зубьев при изгибе. Поэтому рекомендации, данные для открытых ци­линдрических передач, можно использовать и для открытых конических передач.

3.2.1. Описание блок-схемы расчета

открытых конических передач (рис. 31)

Рис. 31. Блок-схема расчета открытой конической зубчатой передачи

Исходные данные (получены из кинематического расчета привода):

- крутящий момент на шестерне, Нмм;

- крутящий момент на колесе, Нмм;

U - передаточное число открытой конической передачи;

- частота вращения шестерни, об/мин.

1. Выбрать материал для шестерни и колеса (см. табл. 13).

2. Выбрать число зубьев шестерни и определить :

= 17…20; .

3. Определить допускаемые напряжения изгиба для шестерни и для колеса (см. § 2.1).

4. Определить коэффициенты формы зуба , по эквивалент­ному числу зубьев (см. табл. 19).

; ,

где , - углы начальных конусов, ; при .

5. Определить слабый элемент передачи по минимальному соотношению

.

6. Определить коэффициенты:

- вспомогательный параметр, отражающий зависимость рабочей ширины зацепления относительно среднего диаметра шестерни, при (см. §2.3, п. 2);

- коэффициент неравномерности нагрузки по ширине венца (см. табл. 17);

- коэффициент динамической нагрузки (для тихоходных передач ).

7. Определить средний нормальный модуль по наиболее слабому элементу передачи (см. п. 5):

, мм.

8. Определить внешний окружной модуль , мм. Полученный модуль округлить до ближайшего большего значения сог­ласно ГОСТ 9563-60 (см. табл. 18).

9. Определить основные размеры зубчатой пары:

- по гостированному модулю уточнить средний модуль :

, мм;

- внешнее конусное расстояние: , мм;

- ширину зубчатого венца: ;

- средние диаметры: шестерни , мм;

колеса , мм.

10. Осуществить проверочный расчет для предотвращения остаточ­ной деформации или хрупкого излома зубьев при действии максималь­ной нагрузки (см. §2.2, п. 23-26).

Провести сравнение:

- если "нет", то вернуться к блоку № 2 и выбрать более прочный ма­териал;

- если "да", то перейти к следующему блоку.

11. Определить параметры передачи (см. §2.3, п.9).

12. Определить силы в зацеплении (см. § 2.3, п. 10).

3.2.2. Конструкция открытых

конических зубчатых колес

Все особенности конструирования, перечисленные для откры­тых зубчатых цилиндрических колес, можно отнести и к открытым зуб­чатым коническим колесам. Выработанные практикой параметры конструк­ции для конических колес представлены на рис. 32.

		, мм , мм , мм
а)	б)

Рис. 32. Конструкции открытых конических зубчатых колес:

а – литое; б - составное

3.3. Система смазки открытых передач

Для открытых зубчатых передач, работающих при окружных скоростях до 4 м/с, обычно применяют периодическое смазывание весьма вязкими маслами или пластичными смазками типа ЦИАТИМ 201 или ЛИТОЛ 24, которые наносят на зубья через определенные промежутки времени. В некоторых случаях применяют капельное смазывание из корыта (при м/с), наполненного вязким маслом и расположен­ного под зубчатым колесом.

69