Курсовой проект вариант 5 (Косозубая цилиндрическая передача) / Detali_mashin_Kursovoe_proektirovanie_Dunaev_Lelikov_2004

6. Проверочный расчет передачи на контактную прочность.

Действительное значение окружной скорости на начальном диаметре червяка

-3,14- 540 • 6,3(12,5 - 2.0,44)/60 ООО = 2,07 м/с.

Угол подъема линии витка червяка на начальном цилиндре

(2.80)

у, = arctg [z, l{q + 2х)] = arctg [2/(l 2,5 - 2 • 0,44)] = 9,7659^ Скорость скольжения в зацеплении (2.79)

V, -V,,/cosy, =2,07/cos9,7659^= 2,1 м/с.

Уточним значение допускаемого контактного напряжения (2.59)

-300-25.2,1 = 247,5 Н/мм". Окружная скорость (м/с) на колесе

Vj = л d^n^ /60 ООО - 3,14 • 226,8 -30/60 ООО = 0,356 м/с.

Коэффициент нагрузки К = 1 при V2 < 3 м/с. Тогда расчетное контактное напряжение (2.81)

Z2 +q + 2x

1

что находится в допустимом диапазоне.

7. Коэффициент полезного действия т| червячной передачи. Приведенный угол трения по табл. 2.12 при скорости сколь-

жения Vv = 2,1 м/с равен р = 2°28' = 2,47°. Тогда (2.82)

Л - tgy Jtg(y, + р) = tg 9,76597tg(9,7659°+ 2,47°)= 0,794 .

80

8. Силы в зацеплении (см. рис. 2.7).

Окружная сила на колесе, равная осевой силе на червяке (2.83):

F^^ = F^, = 2Tjd^ = 2 • 800.107226,8 = 7055 Н. Окружная сила на червяке, равная осевой силе на колесе (2.84):

Радиальная сила (2.85)

iV = F^^ tga/cosy, = 7055 tg207cos 9,7659"" = 2606 Н.

9. Проверка зубьев колеса по папряжепиям изгиба. Коэффициент нагрузки = 1,0 (см. п. 6). Эквивалентное число зубьев червячного колеса

= zjcos' у, = 36/cos^ 9,7659° = 37,6.

Расчетное напряжение изгиба (2. 86)

что значительно меньше допускаемого [а]/г= 58,9 Н/мм^.

10. Тепловой расчет передачи.

Мощность на червяке (2.88)

7^=0,1 Г, /л = 0,1-800.30/0,794 = 3023 Вт.

Поверхность охлаждения корпуса (см. табл. 2.14)^ = 0,47 м^. Коэффициент теплоотдачи АГ^ = 13 ... 18 Вт/(м^-°С). Тогда по формуле (2.89) температура нагрева масла без искусственного охлаждения

= (1 - 0,794)3023 /[(13... 18)0,47(l + 0,3)]+ 20'' = 98... 77

что не превышает максимально допустимой температуры.

Для построения компоновочной схемы следует определить размеры отдельных участков валов, имея в виду, что будут применены конические роликовые подшипники.

Для входного вала червячного редуктора (3.1)

J = = 8 ^ / ^ = 30,5 мм.

81

Размерыдоугихучастков входного вала с циливдрическим концом: - длина посадочного конца /мб = 1,5(i = 1,5 • 30 = 45 мм; -длина промежуточного участка /кб = 2,0(in = 2,0 • 40 = 80 мм.

Для выходного вала червячного редуктора (3.1)

d = 6 l l l \ = 6 l f m = 5 5 J мм.

После округления принимаем d = 56 мм. Диаметры других участков вала (3.2) (см. рис. 3.1):

Диаметр t/к принимаем равным ^/бп, т.е. t/к = 71 мм.

Размеры других участков выходного вала с коническим концом: -длина посадочного конца /мт = l,5(i= 1,5 • 56 = 84 мм;

- длина цилиндрического участка конического конца 0,15(i = = 0,15 • 56 « 8 мм:

- диаметр dp и длина /р резьбы (3.9) dp « 0,9(<i- 0,1/мт) = 0,9(56 - -0,1 • 84) = 42,8 мм, ближайшее стандартное значение dp: М39 х 3; /р = 0,idp = 0,8 • 39 = 31,2 мм. Округляя, получим /р = 30 мм;

- длина промежуточного участка /кт = 1,2 (in = 1 ?2 • 60 = 72 мм; - длина ступицы колеса /ст = ^к = 71 мм.

Расчет ременной передачи. Согласно заданию движение на вал червяка передается ременной передачей. Исходные данные: мощность на ведущем шкиве Р = А кВт, частота вращения п = 1410 мин"^ Примем для расчета поликлиновой ремень. Результаты расчета выполненного по [7, 8]: ремень сечения Л; число клиньев 2 = 8; диаметры шкивов = 100 мм, d2 = 265 мм; ширина шкива В = 45 мм; передаточное число Wpn = 2,68; сила, нагружающая вал червяка, Fp = 968 Н.

Направление силы Fp принимают по линии центров передачи. На рис. 3.15 приведена эскизная компоновка червячного ре-

дуктора. Дальнейшую разработку конструкции см. разд. 13.3.

82

Г л а ва 4

КОНСТРУИРОВАНИЕ ЗУБЧАТЫХ, ЧЕРВЯЧНЫХ КОЛЕС, ЧЕРВЯКОВ, ШКИВОВ И ЗВЕЗДОЧЕК

По результатам разработки эскизного проекта были вычерчены контуры зубчатых или червячных колес и червяков. Следующим шагом является конструктивная отработка их формы.

4.1. Цилиндрические зубчатые колеса внешнего зацепления

Форма зубчатого колеса может быть плоской (рис. 4.1, а, б) или с выступающей ступицей (рис. 4.1, в). Значительно реже (в одноступенчатых редукторах) колеса делают со ступицей, выступающей в обе стороны.

Торцы ступицы определяют положение колеса на валу. Торцы зубчатого венца используют для установки заготовки при нарезании зубьев.

На рис. 4.1, а-в показаны простейшие формы колес, применяемые при единичном и мелкосерийном производстве. При небольших диаметрах колес их изготовляют из прутка, а при больших - заготовки получают свободной ковкой с последующей токарной обработкой. Чтобы уменьшить объем точной обработки резанием, на

Рис. 4.

84

дисках колес выполняют выточки (рис. 4.1, б, в). При диаметре < 80 мм эти выточки, как правило, не делают (рис. 4.1, а).

Длину /ст посадочного отверстия колеса желательно принимать равной или больше ширины bi зубчатого венца (/^ > 62). Принятую длину ступицы согласуют с расчетом соединения (шлицевого, с натягом или шпоночного), выбранного для передачи вращающего момента с колеса на вал, и с диаметром посадочного отверстия d:

/ст = (О, 8 ... 1,5К обычно /ст = (1,0 ... \,2)d.

При /ст > />2 выступающую часть ступицы располагают по направлению действия осевой силы Fa в зацеплении.

Диаметр d^ назначают в зависимости от материала ступицы: для стали d^ = (1,5 ... l,55)(i; чугуна d^r = (1,55 ... \,6)d\ легких сплавов <icT = (1,6 ... \J)d\ меньшие значения для шлицевого соединения колеса с валом, большие - для шпоночного и соединения с натягом.

Ширину S торцов зубчатого венца принимают:

S = 2,2т + 0,05/)2,

где т - модуль зацепления, мм.

На торцах зубчатого венца выполняют фаски. Размеры фасок принимают/а (0,5 ... 0,6)т с округлением до стандартного значения (табл. 4.1).

fMj*

Рис. 4.2

Рис. 4.3

На прямозубых зубчатых колесах фаску выполняют под углом аф = 45"^, на косозубых и шевронных колесах при твердости рабочих поверхностей менее 350 НВ - под углом аф = 45° (рис. 4.1, а, б), а при более высокой твердости - аф = 15"^ (рис. 4.1, в).

Острые кромки на торцах ступицы, углах обода также притупляют фасками, размеры/которых (мм) принимают по табл. 4.1.

При объеме годового выпуска более 100 шт. применяют двусторонние штампы. Форму зубчатых колес для этих случаев проектируют по рис. 4.2, а, б. Тонкими линиями показана заготовка колеса после штамповки. Для свободной выемки заготовки колес из штампа принимают значения штамповочных уклонов у > и радиусов закруглений R>6 мм.

86

Для снижения массы колес, что особенно важно, например, Е авиастроении, колеса делают с более тонким диском (С » 0,25Z?2)- радиусы закруглений принимают минимальными, в дисках выполняют 4 ... 6 отверстий большого диаметра. Однако шумовые характеристики передачи при этом существенно выше. Для быстроходных колес (« > 1000 мин"') после механической обработки проводят балансировку. Если произвести механическую обработку кругом, как показано на рис. 4.2, а, то специальную балансировку можно не делать.

Шевронные зубчатые колеса (рис. 4.4) отличает от других цилиндрических увеличенная ширина. Наиболее часто шевронные колеса изготовляют с канавкой посередине, предназначенной для выхода червячной фрезы, нарезающей зубья. Диаметр фрезы зависит от модуля зубьев, поэтому ширину а (мм) канавки назначают в зависимости от модуля т (мм) (табл. 4.2).

87

4.2. Цилиндрические зубчатые колеса внутреннего зацепления

Основные конструктивные элементы /сг, 5',/(рис. 4.5, а, б) в колесах внутреннего зацепления принимают по соотношениям для колес внешнего зацепления, которые приведены на стр. 85. Конструктивное исполнение колес внутреннего зацепления может быть выполнено по одному из вариантов, показанных на рис. 4.5 и отличающихся расположением ступицы относительно зубчатого венца:

о) ^ст

Рис. 4.

88

ступица расположена внутри колеса (рис. 4.5, а\ что обеспечивает лучшие условия работы зацепления по сравнению с вариантом по рис. 4.5, б, в котором ступица вынесена за контур зубчатого венца. Вариант по рис. 4.5, а можно применять в том случае, когда расстояние от наружной поверхности ступицы до внутренней поверхности зубчатого венца больше наружного диаметра А долбяка, которым изготовляют зубья. Кроме того необходимо, чтобы шестерня, находящаяся в зацеплении с колесом, свободно размещалась между зубчатым венцом и ступицей.

Контур долбяка показан на рис. 4.5, а, б. В табл. 4.3 для прямозубых колес приведены (мм) в зависимости от модуля т диаметры De долбяков, размеры а канавок для выхода долбяка и размещения стружки, образующейся при долблении зубьев.

4.3. Размер а канавки для выхода долбяка

4.3.Блоки зубчатых колес

Вкоробках передач автомобилей, тракторов и металлорежущих станков применяют зубчатые колеса, имеющие два, три или четыре зубчатых венца. Такие конструкции называют блоками зубчатых колес. Выполняют их по форме, показанной на рис. 4.6, а, б. Между отдельными венцами предусматривают канавки для выхода режущего инструмента (долбяка) при изготовлении зубьев. Ширину а канавки принимают в зависимости от диаметра De долбяка по табл. 4.3. Глубина канавки h > 2,5т.

Для размещения передвижных камней или вилок между венцами колес делают кольцевые канавки шириной более аи с полем допуска HI 1, которое в случае закалки колеса обеспечивают шлифованием боковых стенок паза. Зубья венцов блоков со стороны входа в

89