M02020 КП цилиндр перед

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ Запорізький національний технічний університет

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до розрахунку циліндричних передач редукторів з дисципліни “Деталі машин”

для студентів спеціальностей

8.090202; 8.090203; 8.090205; 8.090206; 8.090211; 8.090214; 8.092301; 8.092303

усіх форм навчання

Видання друге Перероблене та доповнене

2006

2

Методичні вказівки до розрахунку циліндричних передач редукторів з дисципліни “Деталі машин ” для студентів спеціальностей

8.090202; 8.090203; 8.090205; 8.090206; 8.090211; 8.090214; 8.092301; 8.092303 усіх форм навчання. Видання друге. Перероблене та доповнене. / Укл. О.І.Вільчек.- Запоріжжя: ЗНТУ,- 2006. - 28с.

Рекомендовано до видання НМО спеціальності, як методичні вказівки до виконання розрахунку циліндричних передач редукторів з дисципліни “Деталі машин ” усіх форм навчання.

Укладач: Олександр Іванович Вільчек, доц., к.т.н.

Рецензент: Михайло Іванович Носенко, доц., к.т.н.

Відповідальний за випуск:

Леонід Максимович Мартовицький, доц, к.т.н.

Викладач виражає подяку за технічну допомогу в оформленні студенту гр. ІФ-212 Шаршавому В’ячеславу Станіславовичу.

Затверджено на засіданні кафедри

“Деталі машин та ПТМ”

Протокол № 4

від “ 28” грудня 2006р.

4

ОСНОВНІ УМОВНІ ПОЗНАЧЕННЯ

Р – потужність, кВт ; Т- обертовий (крутний) момент, Нм ;

Ft, Fr, Fa – відповідно колова, радіальна та осьова складові сили у зачепленні, Н ;

V – колова швидкість, м/с; n – частота обертання, хв−1 ;

ω– кутова швидкість , с−1 ; U – передаточне число ; σв – границя міцності, МПа;

σт – границя текучості, МПа; HB – твердість по Бріннеллю; HRC – твердість по Роквеллу; HV – твердість по Віккерсу;

[σ]н , σн - відповідно допустимі і дійсні контактні напруження, МПа; [σ]н max ,σн max - відповідно допустимі та дійсні граничні контактні

напруження, МПа;

[σ]F , σF - відповідно допустимі та дійсні напруження згину, МПа; [σ]F max, σF max - відповідно допустимі та дійсні граничні напруження при згині, МПа;

σн lim - границя контактної витривалості, що відповідає базі випробувань Nно, МПа ;

σF lim - границя витривалості при згині, що відповідає базі випробувань

NF0, МПа;

S – коефіцієнт безпеки ;

KL – коефіцієнт довговічності;

KE – коефіцієнт еквівалентності;

N0, NЕ – базове та еквівалентне число циклів навантаження;

аW' , аW – відповіднорозрахунковатастандартнаміжосьовавідстань, мм;

Z – число зубців зубчастого колеса ;

Zv – еквівалентне число зубців зубчастого колеса;

m`, m – відповідно розрахунковий та стандартний модуль,мм ; da – діаметр вершин зубчастого колеса, мм ;

df - діаметр впадин зубчастого колеса, мм ; d – ділильний діаметр зубчастого колеса, мм ;

dw – початковий діаметр зубчастого колеса, мм;

5

b – ширина зубчастого вінця колеса, мм ; β - кут нахилу зуба, град. ;

α- кут профілю початкового контура, α= 20° ; x – коефіцієнт зміщення зубчастого колеса ;

ψв - коефіцієнт ширини зубчастого колеса ;

Zн - коефіцієнт, що враховує форму спряжених поверхонь зубців ;

Zм – коефіцієнт, що враховує механічні властивості матеріалів спряжених коліс, МПа 12 ;

Z ε – коефіцієнт, що враховує сумарну довжину контактних ліній;

Кα - коефіцієнт розподілу навантаження між зубцями ;

Кβ - коефіцієнт розподілу навантаження по ширині зубчастого вінця;

Кv – коефіцієнт динамічного навантаження;

εα - коефіцієнт торцевого перекриття ;

εβ - коефіцієнт осьового перекрит

Уβ - коефіцієнт нахилу зубця

УF – коефіцієнт форми зубця;

Уε- коефіцієнт, що враховує перекриття зубців.

штрих – попередньо вибране (розраховане) значення, що підлягає уточненню або узгодженню із стандартом; Н – відноситься до розрахунків на контактну втому та міцність;

F – відноситься до розрахунків на втому та міцність при згині; пік – піковий; ном – номінальний;

∑- сумарний;

і– поточне значення.

6

1 ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ

За допомогою циліндричної передачі здійснюється передавання обертового руху між валами, осі яких паралельні.

Силова циліндрична передача складається з ведучого колеса, яке називають «шестірня» та веденого зубчатого колеса - далі колесо(рис.1.1).

Рисунок 1. 1 - Геометричні параметри циліндричної передачі

За допомогою однієї циліндричної передачі можна реалізувати передаточне число до 7,1.

Порівняно з іншими механічними передачами циліндричні передачі мають такі переваги:

-високий ККД ( 0.96…0,98);

-високу надійність та довговічність роботи;

-великий діапазон навантаження та компактність конструкції;

-незначні навантаження на вали передачі.

До недоліків передачі відносять:

-відносно високі вимоги до точності виготовлення та монтажу;

-шум при роботі з високими швидкостями;

-потреба в постійному змащуванні.

7

2 ПОЧАТКОВІ ДАНІ

2.1 Індивідуальний графік навантаження (рис. 2.1а) або типовий графік навантаження (рис. 2.1б).

а) індивідуальний б) типовий

Рисунок 2.1 - Режими навантажень

На рис.: Тпік, максимальний - короткочаснодіючий момент (N<5·104 циклів навантаження) використовується при розрахунках зубців коліс на статичну міцність при перевантаженнях;

Ti - тривалодіючі моменти, (N> 5 104 циклів навантажень) на і-х ступенях навантаження - використовуються при розрахунках зубців коліс на контактну втому та втому при згині;

Т1 – найбільший із тривалодіючих моментів; Ni – число циклів навантажень на і-х ступенях;

N Σ = ∑ Ni – сумарне число циклів навантажень;

NЕ = КЕ N Σ - еквівалентне число циклів навантажень;

Розрахунок N Σ , NЕ – див. розділ 3.

T2 – обертовий (крутний) номінальний момент на колесі (на рис.1а Т2 відповідає більшому із тривалодіючих моментів ТІ);

U – передаточне число передачі;

8

ω2 - кутовашвидкістьколеса, с-1, абоn2 - частотаобертання, хв−1 ; Передача реверсивна або нереверсивна;

Ресурс передачі t∑ , год.

За відомого строку служби передачі (L, рік) ресурс розраховують за формулою:

тут Кр, Кд – коефіцієнти використання передачі протягом року та доби;

ψ - коефіцієнт короткочасного перевантаження ;

Характер виробництва – одиничний, мілкосерійний, крупносе-

рійний.

3 ВИБІР МАТЕРІАЛУ

Вибір матеріалів для зубчастих коліс передачі – відповідальний етап проектування. Вибір марки сталі та її термообробка залежать від габаритних розмірів, несучої здатності, вартості передачі, а також від технічного рівня виробництва та кількості вироблених коліс.

В залежності від твердості робочих поверхонь зубців після термообробки зубчасті колеса відносять до двох груп :

1 – колеса із твердістю робочих поверхонь зубців Н≤ НВ350 (у більшості Н≤ НВ 300): щоб одержати таку твердість колеса піддають термічній обробці (ТО) – нормалізації або поліпшенню. Зубці коліс нарізують після кінцевої термічної обробки. Колеса з такою ТО умовно називають “м’якими”.

2 – колеса із твердістю робочих поверхонь зубців Н > НВ350. Зубці нарізають до ТО або ХТО (хіміко-термічної обробки) – об’ємне та поверхневе гартування, цементація, нітроцементація, азотування. ТО або ХТО, що застосовується після нарізування зубців, спричиняє короблення та спотворення іх профелів. Тому після ТО зубці шліфують або обкочують з використанням спеціальних паст. Вартість таких колес значно більша, ніж вартість колес першої групи. Умовно такі колеса називають “твердими”.

Якщо твердість колеса Н2≤ НВ350 – передача припрацьовується, якщо Н2 > НВ350 – ні.

“ М’які ” колеса (НВ≤ 350) використовують в передачах, маса і

9

габаритні розміри котрих жорстко не обмежені, “тверді” зубчасті колеса з твердістю поверхонь зубців Н > НВ350 застосовують для середньо та високонавантажених передач.

Марку сталі для зубчастих коліс необхідно вибирати з урахуванням їх очікуваних розмірів, а саме – діаметра і найбільшої товщини перерізу колеса з припуском на механічну обробку після нормалізації або поліпшення ( табл.2.1).

В залежності від умов експлуатації та вимог до габаритних розмірівпередачізастосовуютьнаступніматеріалиіваріантиТОабоХТО:

1– марки сталей, однакові для колеса та шестірні: 45, 40Х, 40ХН, 35ХМ, 45ХЦ :

ТО колеса – поліпшення, НВ235…262; ТО шестірні – поліпшення, НВ269…302;

2– марки сталей, однакові для колеса та шестірні: 40Х, 40ХН, 35ХМ, 45ХЦ :

ТО колеса – поліпшення, НВ235…262; ТО шестірні – поліпшення та гартування після нагріву СВЧ,

HRC 45…50, 48…53, 50…56 (залежить від марки сталі);

3– марки сталей, однакові для колеса та шестірні: 40Х, 40ХН, 35ХМ, 45ХЦ :

ТО колеса та шестірні – поліпшення та гартування після нагріву СВЧ, HRC 45…50, 48…53, 50…56 (залежить від марки сталі);

4– марки сталей для колеса:

40Х, 40ХН, 35ХМ, 45ХЦ :

ТО колеса – поліпшення та гартування після нагріву СВЧ,

HRC 45…50, 48…53, 50…56 (залежить від марки сталі); - марки сталей для шестірні :

20Х, 20ХНМ, 18ХГТ, 12ХНЗА, 25ХГНМ :

ТО шестірні – поліпшення, цементація і гартування, HRC 56…63; 5 – марки сталей, однакові для колеса і шестірні :

20Х, 20ХНМ, 18ХГТ, 12ХНЗА, 25ХТНМ:

ТО колеса і шестірні однакова – поліпшення, цементація і гарту-

вання, HRC 56…63;

6– марки сталей, однакові для колеса і шестірні: 25ХГМ, 25ХГТ :

ТО колеса і шестірні однакова – поліпшення, нітроцементація і гартування, HRC 58…63;

7– марки сталей, однакові для колеса і шестірні: