- 89 -

Министерство образования Российской Федерации

Рыбинская государственная авиационная технологическая академия им. П.А. Соловьева

В.В.Трусов, Д.В. Жуков

ПРОЧНОСТНЫЕ РАСЧЕТЫ ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ РЕДУКТОРОВ И КОРОБОК СКОРОСТЕЙ

(Примеры расчета)

Учебное пособие для студентов

Рыбинск 2002

УДК 621.01

Трусов В.В., Жуков Д.В. Прочностные расчеты зубчатых передач редукторов и коробок скоростей (примеры расчета): Пособие / РГАТА.– Рыбинск, 2002. – 93 с.

Данное пособие предназначено для студентов очной и заочной формы обучения по направлению 552900 «Технология, оборудование и автоматизация машиностроительных производств», и соответствует программе курса «Детали машин».

Учебное пособие содержит числовые примеры расчета цилиндрических и конических передач. Имеет необходимые справочные материалы, предлагает формулы для вычисления точного значения модуля зацепления. Приведены графические методы проектного расчета по номограммам авторов пособия.

Работа выполнена на кафедре «Основы конструирования машин» Рыбинской государственной авиационной технологической академии им. П.А. Соловьева.

Рецензенты: руководитель УМК Методического Совета РГАТА по

направлению 552900, д.т.н., профессор С.С. Силин

 В.В. Трусов, Д.В. Жуков, 2002

 Рыбинская государственная авиационная технологическая академия им. П.А. Соловьева, 2002

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 9

1. ПРОЕКТНО-ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ ПРЯМОЗУБОЙ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧИ 10

1.1. Исходные данные 10

1.2. Выбор материалов и расчет допускаемых напряжений 11

1.3. Проектный расчет зубчатой передачи 13

1.4. Проверка выполнения условий прочности 16

1.4.1. Условие прочности по контактным напряжениям 16

1.4.2. Условие прочности по напряжениям изгиба 17

1.4.3. Расчет на заданную (пиковую) перегрузку 18

2. ПРОЕКТНО-ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ КОСОЗУБОЙ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧИ 20

2.1. Исходные данные 20

2.2. Выбор материалов и расчет допускаемых напряжений 21

2.3. Проектный расчет передачи 23

2.3.1. Выбор модуля 24

2.3.2. Расчет делительных диаметров 25

2.4. Проверка выполнения условий прочности 26

2.4.1. Условие прочности по контактным напряжениям 26

2.4.2. Условие прочности по напряжениям изгиба 28

2.4.3. Проверочный расчет на заданную (пиковую) перегрузку 29

3. Проектно-проверочный расчет зубчатой конической передачи. 31

3.1. Исходные данные. 31

3.2. Выбор материалов и расчет допускаемых напряжений 32

3.3. Проектный расчет передачи 34

3.4. Проверка выполнения условий прочности 37

3.4.1. Условия прочности по контактным напряжениям 37

3.4.2. Условия прочности по напряжениям изгиба 39

3.4.3. Расчет на заданную (пиковую) перегрузку 40

4. ПРОЕКТНЫЙ РАСЧЕТ ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ С ПРИМЕНЕНИЕМ лучевых НОМОГРАММ 42

4.1. Определение межосевого расстояния 42

4.1.1. Исходные данные 42

4.1.2. Порядок расчета 42

4.2. Определение модуля зубчатой передачи 43

5. ПРОЕКТНО-ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ передач коробки скоростей с подвижным блоком шестерен (с угловой модификацией профиля) 45

5.1. Исходные данные 45

5.2. Выбор материалов и расчет допускаемых напряжений 47

5.3. Проектный расчет зубчатой передачи 49

5.4. Проверка выполнения условий прочности 54

5.4.1. Условие прочности по контактным напряжениям 54

5.4.2. Условие прочности по напряжениям изгиба 55

5.4.3. Расчет на заданную (пиковую) перегрузку 56

5.5. Расчет второй передачи коробки скоростей (z₁₁ – z₂₂) 56

5.5.1. Исходные данные 56

5.5.2. Расчет параметров передачи 57

6. ПРОЕКТНО-ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ прямозубой цилиндрической передачи внутреннего зацепления 59

6.1. Исходные данные 59

6.2. Выбор материалов и расчет допускаемых напряжений 60

6.3. Проектный расчет зубчатой передачи 62

6.4. Проверка выполнения условий прочности 65

6.4.1. Условие прочности по контактным напряжениям 65

6.4.2. Условие прочности по напряжениям изгиба 66

6.4.3. Расчет на заданную (пиковую) перегрузку 67

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 67

ПРИЛОЖЕНИЕ 69

Таблица П.1 Марки сталей, вид термообработки и допускаемые напряжения 70

Таблица П.2 Значение коэффициентов и для типовых режимов нагружения 71

Рисунок П.1. Графики типовых режимов нагружения: 71

Таблица П.3 Рекомендуемые значения для 72

Таблица П.4 Стандартные значения и рекомендуемые ряды чисел для 72

Таблица П.5 Формулы для расчета коэффициента 73

Таблица П.6 Расчетные формулы для 73

Таблица П.7 Формулы для расчета 74

Таблица П.8 Расчетные формулы для 75

Таблица П.9 Формулы для расчета коэффициента 76

Таблица П.10 Формулы к проектному расчету модуля цилиндрической зубчатой передачи (x = 0): 77

Таблица П.11 78

Таблица коэффициентов для определения , и при значении для цилиндрической прямозубой передачи внешнего зацепления 78

78

10 78

11 78

12 78

13 78

14 78

15 78

16 78

78

0.415 78

0.357 78

0.300 78

0.240 78

0.181 78

0.123 78

0.060 78

78

78

u 78

78

78

78

78

A 78

B 78

C 78

A 78

B 78

C 78

A1 78

B1 78

C1 78

A1 78

B1 78

C1 78

1.0 78

6.21 78

6.52 78

3.69 78

6.26 78

6.39 78

3.83 78

0.834 78

0.679 78

17.0 78

0.717 78

0.630 78

15.1 78

1.6 78

4.94 78

5.07 78

3.05 78

4.97 78

5.04 78

3.40 78

0.724 78

0.800 78

10.9 78

0.659 78

0.645 78

15.1 78

2.5 78

3.90 78

4.15 78

2.61 78

3.98 78

4.01 78

3.18 78

0.637 78

0.851 78

9.33 78

0.679 78

0.725 78

20.5 78

4.0 78

3.08 78

3.23 78

2.40 78

3.18 78

3.02 78

3.14 78

0.519 78

0.992 78

7.48 78

0.395 78

0.935 78

7.64 78

6.3 78

2.38 78

2.62 78

2.26 78

2.55 78

2.29 78

3.15 78

0.367 78

1.36 78

5.25 78

0.260 78

1.45 78

5.66 78

Пример: 78

Таблица П.12 Эмпирическая формула для расчета коэффициента торцевого перекрытия цилиндрической прямозубой передачи внешнего зацепления () 78

Рисунок П.3. Схемы расположения зубчатых колес относительно опор 81

Рисунок П.4. Номограмма к проектному расчету зубчатых цилиндрических передач 82

Рисунок П.5. Номограмма к проектному расчету передачи внутреннего зацепления 83

Рисунок П.6. Номограмма по расчету модуля прямозубой цилиндрической передачи (“по колесу”) 84

Рисунок П.7. Номограмма по расчету модуля косозубой цилиндрической передачи (“по колесу”) 85

Рисунок П.8. Номограмма к проектному расчету зубчатых конических передач 86

Рисунок П.9. Номограмма по определению числа зубьев шестерни конической передачи с круговым или прямым зубом 87

Рисунок П.10. Номограмма по расчету модуля прямозубой цилиндрической передачи внутреннего зацепления (“по колесу”) 88

Рисунок П.11. Номограмма для определения угла зацепления и коэффициента уравнительного смещения прямозубой цилиндрической передачи внешнего зацепления 89

ВВЕДЕНИЕ

Порядок и содержание этапов расчета на прочность зубчатых цилиндрических передач внешнего зацепления определяет ГОСТ 21354-87. Прямое использование стандарта в курсовом проектировании затруднено из-за обилия различных графиков, уточняющих коэффициентов и ограничений. Поэтому учебники по дисциплине "Детали машин" излагают методику расчета передач в несколько упрощенном виде за счет непринципиальных отступлений. Однако и здесь рекомендуемое количество уточняющих факторов велико и задаются они также в форме объемных таблиц и графиков. Все вместе это делает задачу расчета зубчатых передач плохообозримой, не позволяет использовать возможности домашней вычислительной техники для расчета передач по алгоритму, выстроенному самим студентом.

Предлагаемое учебное пособие содержит числовые примеры расчета цилиндрических и конических передач эвольвентного зацепления. Для устранения вышеуказанных недостатков пособие снабжено приложением с необходимыми справочными материалами. Последние не используют графиков, а рекомендуют соответствующие формулы, полученные из графиков ГОСТа и других источников.

Большую помощь в деле проектного расчета передач, с возможностью минимизации их размеров, могут оказать номограммы. При помощи последних можно быстро оценить мероприятие, необходимое для отыскания нужного сочетания основных характеристик передач, особенно при решении обратной задачи.

Методическое пособие поможет студентам получить необходимый положительный опыт расчета зубчатых передач на основе самостоятельной проработки числовых примеров. Последние отличаются один от другого используемыми материалами зубчатых колес, видом термообработки, режимом нагружения, схемой расположения колес относительно опор, числом циклов нагружения и т.д. Причем в учебных целях схема цилиндрического редуктора выбрана такой, какая дает возможность рассмотреть консольную схему расположения шестерни относительно опор, осознать особенность соосного расположения входного и выходного валов редуктора и др.

Авторы методического пособия надеются, что проделанная ими работа поможет более качественному усвоению студентами учебного материала.

Февраль, 2002