Детали машин. Метод. указ. к практич. Ч

3

Содержание

Введение...........................................................................................

4

1 Критерии работоспособности зубчатых и червячной передач..

5

2 Порядок расчёта зубчатых и червячной передач........................

5

3 Расчет зубчатых передач...............................................................

6

3.1

Выбор материалов и определение допускаемых напряжений

для зубчатых передач...................................................................................

6

3.2

Проектные расчёты зубчатых передач......................................

8

3.3 Проверочные расчёты зубчатых передач.................................

11

4 Расчёт червячной передачи...........................................................

15

4.1

Выбор материалов и определение допускаемых напряжений

для червячной передачи...............................................................................

15

4.2

Проектный расчёт червячной передачи....................................

17

4.3

Проверочный расчёт червячной передачи................................

18

Список литературы..........................................................................

20

Приложение А..................................................................................

21

Параметры

Обозна-

Определение параметра

чение

1

2

3

Допускаемые контактные напряжения

Выбор материала и тер-

−

Материал и термообработка зубьев зубчатых

мообработки зубьев

колес назначается в зависимости от вида зубчатой

зубчатых колес

передачи по таблице А.1 [1, таблица 8.7].

Для прямозубых передач рекомендуется твер-

дость колеса и шестерни меньше 350 НВ, причём

твердость шестерни на 20−40 единиц по шкале HB

больше, чем для колеса. Термообработка – улуч-

шение, нормализация.

Для косозубых передач рекомендуется твер-

дость колеса меньше 350 НВ, а шестерни –

больше 350 НВ, следовательно, для колеса термо-

обработка – улучшение, нормализация, для ше-

стерни – закалка, азотирование и т. д.

Предел контактной вы-

H1 lim ,

Рассчитываем по формулам из таблицы А.2 в

носливости для ше-

H2 lim

зависимости

от

назначенной

термообработки

стерни и колеса

[1, таблица 8.8]

Циклическая долговеч-

NHG 1 ,

NHG 30 HB2,4 ,

ность для шестерни и

NHG 2

где HB − назначенная твёрдость поверхности зуба

колеса

(если твёрдость дана по шкале HRC или HV, то пе-

реводим в HB по графику на рисунке А.1 [1, рису-

нок 8.40]

Расчётный срок

t

t NГ NН NДН NСМ tСМ ,

службы в часах

где NГ –

количество

лет

службы привода;

NН – количество недель в году; NДН – количество

рабочих дней в неделю;

NСМ

– количество рабо-

чих смен в день;

tСМ – количество часов в смену.

Задаём по рекомендации преподавателя

Коэффициент режима

Н

Определяем по таблице А.3 в зависимости от

работы

заданного режима работы [1, таблица 8.9]

Эквивалентное число

NHЕ 1 ,

NHЕ i Н 60 с ni

t

циклов напряжений для

NHЕ 2

шестерни и колеса

1

2

3

Коэффициент долго-

ZN 1 ,

N

HG i

вечности для шестерни

Z

6

.

ZN 2

N

и колеса

NHЕ i

Если ZN < 1, то принимаем

ZN = 1; если

ZN > 1, то оставляем рассчитанное значение

Коэффициенты без-

SH 1 ,

Выбираем по таблице А.2 в зависимости от

опасности для ше-

SH 2

назначенной термообработки [1, таблица 8.8]

стерни и колеса

Допускаемые контакт-

H

,

H i

H i lim

ZN i

ные напряжения для

1

SH i

шестерни и колеса

H 2

Допускаемые контакт-

H

Для прямозубых цилиндрических передач

ные напряжения для

H min H , H .

передачи

1

2

Для косозубых цилиндрических передач

H H 1 H 2

1, 25 min H 1 , H 2 .

2

Для конических передач

H H 1 H 2 1,15 min H 1 , H 2

2

Допускаемые напряжения изгиба

Предел изгибной вы-

F1 lim ,

Рассчитываем по формуле из таблицы А.2 в за-

носливости для ше-

F2 lim

висимости от термообработки [1, таблица 8.8]

стерни и колеса

Циклическая долговеч-

NFG 1 ,

Для всех сталей NFG 4 106

ность для шестерни и

NFG 2

колеса

Коэффициент режима

F

Определяем по таблице А.3 в зависимости от

работы

заданного режима работы [1, таблица 8.9]

Эквивалентное число

NFЕ 1 ,

NFЕ i F 60 с ni t

циклов перемены

NFЕ 2

напряжений изгиба

Коэффициент долго-

YN 1 ,

Y

N

FG i

вечности для шестерни

6

.

YN 2

и колеса

N

NFЕ i

Если YN < 1, то принимаем YN 1; если YN > 1,

то оставляем рассчитанное значение

Коэффициент двусто-

YA

YA = 1 – односторонняя нагрузка;

роннего приложения

YA = 0,7−0,8 – реверсивная нагрузка

нагрузки

Коэффициенты без-

SF 1 ,

Выбираем по таблице А.2 в зависимости от

опасности для ше-

SF 2

назначенной термообработки [1, таблица 8.8]

стерни и колеса

Допускаемые напряже-

F

,

F i

F i lim

YA i YF i

ния изгиба для ше-

1

SF i

стерни и колеса

F

2

Параметры

Обозна-

Определение параметра

чение

1

2

3

Коэффициент ширины

ba

Выбирается по таблице А.4 в зависимости от

относительно межосе-

расположения колёс относительно опор редуктора

вого расстояния

и от твердости поверхности зубьев [1, таблица 8.4]

Коэффициент ширины

bd

bd

0,5 bа (u 1)

относительно дели-

тельного диаметра

Степень точности

nСТ

Выбирается по таблице А.5 [1, таблица 8.2]

Коэффициент распре-

KH

Для прямозубой передачи

деления нагрузки

KH 1 0,06 (nСТ 5) .

между зубьями

Для косозубой передачи

KH 1 0, 25 (nСТ 5)

Коэффициент концен-

KH

Выбираем по графикам, представленным на ри-

трации нагрузки

сунке А.2 [1, рисунок 8.15], в зависимости от твер-

дости поверхности зубьев, вида редуктора и коэф-

фициента bd

Модуль упругости

Eпр

Для стали Eпр = 2,1·1011 Па

Делительный диаметр

d1

Для прямозубой передачи

шестерни

d1 1,35 3

EПР T1 KH KH

u 1

.

H

2

bd

u

Для косозубой передачи

d1 1, 2 3

Eпр T1 KH KH

u 1

H

2

bd

u

(«плюс» при внешнем зацеплении; а «минус» − при

внутреннем)

Ширина шестерни

bW1

bW1 d1 bd

Коэффициент модуля

m

Выбираем по таблице А.5 в зависимости от твер-

дости поверхности зубьев [1, таблица 8.5]

Модуль передачи

m

m

bW 1

.

m

После расчёта из ГОСТ 9563-80 и по таблице А.8

выбираем ближайший стандартный модуль [1, таб-

лица 8.1]

1

2

3

Коэффициент осевого

1,1

перекрытия (только

для косозубой пере-

дачи)

Угол наклона зубьев

arcsin

m

.

(только для косозубой

передачи)

bW 1

8 < < 22º; если значение выходит из пределов,

изменяем

Число зубьев ше-

z1

Для прямозубой передачи z

d1

.

стерни

1

m

Для косозубой передачи z

d1 cos

1

m

Число зубьев колеса

z2

z2

z1 u

Межосевое

aW

Для прямозубой передачи a

m (z1 z2 )

.

расстояние

W

2

Для косозубой передачи aW

m (z1 z2 )

2

cos

Делительные диа-

d1 ,

Для прямозубой передачи di

m zi .

метры шестерни и

d2

m zi

колеса

Для косозубой передачи di

cos

Диаметры вершин

dа1 ,

dа i di 2 m

зубьев шестерни и

dа 2

колеса

Диаметры впадин

df 1 ,

df i di 2,5 m

зубьев шестерни и

df 2

колеса

Параметры

Обозна-

Определение параметра

чение

1

2

3

Коэффициент ширины

Кbe

Кbe < 0,3.

относительно внеш-

Наиболее распространено Кbe = 0,285

него конусного рас-

стояния

1

2

3

Коэффициент концен-

KH

Выбираем по графикам на рисунке А.4 в зависи-

трации нагрузки

мости от твердости поверхности зубьев, вида редук-

тора и отношения

(Кbe u) / (2 Кbe ) [1, рису-

нок 8.33]

Коэффициент, харак-

Н

Н 0,85

теризующий пониже-

ние прочности зубьев

конической передачи

по сравнению с ци-

линдрической

Модуль упругости

Eпр

Для стали Eпр = 2,1·1011 Па

Внешний делитель-

dе2

E

ПР

T u K

H

ный диаметр колеса

dе2 1, 7 3

2

Н H 2

(1 Кbe )Кbe

Внешнее конусное

Re

0,5 de2

u

2

1

расстояние

Re

u

Коэффициент модуля

m

Выбираем по таблице А.5 в зависимости от твер-

дости поверхности зубьев [1, таблица 8.5]

Ширина колеса

b

b Kbe Re

Углы делительных ко-

1 ,

2 arctg u ;

нусов

2

1

90 2

Внешний делитель-

dе1

dе1

dе2

ный диаметр ше-

u

стерни

Среднее конусное рас-

R m

Rm Re 0,5 b

стояние

Эквивалентное число

z

Определяем по графикам на рисунке А.5 в зави-

зубьев шестерни

1

симости от передаточного отношения u и внешнего

делительного диаметра шестерни dе1 [1, рису-

нок 8.36]

Число зубьев ше-

z

z

= 1,6· z

стерни

1

1

1

Число зубьев колеса

z2

z2 z1 u

Модуль во внешнем

mе

После расчёта из ГОСТ 9563-80 и по таблице А.8

сечении

выбираем ближайший стандартный модуль [1, таб-

лица 8.1]

Модуль в среднем се-

mm

mm

me

Rm

чении

Re

Делительные диа-

dm1 ,

dm i zi mm

метры шестерни и ко-

dm2

леса в среднем сече-

нии

Делительные диа-

de1 ,

de i

zi

me

метры шестерни и ко-

de2

леса во внешнем сече-

нии