5. Выбор материала зубчатой и червячной передачи. Определение определяемых напряжений

Открытая зубчатая передача

Таблица 5.1. Механические характеристики материалов зубчатой передачи

Элемент передачи	Марка стали	Dпред	Термообработка	HBср1	σв	σ-1
		Sпред		HBср2
шестерня	45	Любые размеры	нормализация	193	600	260	414.4	149.0925
колесо	45Л	200	улучшение	221	680	285	464.8	170.72

Закрытая червячная передача

1. Выбираем параметры:

Червяк материал – сталь 40ХН

Термообработка - улучшение + закалка ТВЧ

H ≥ 45HRC_э

V_s = ,

где V_s - скорость скольжения, м/с; - угловая скорость тихоходного вала, 1/с; -передаточное число редуктора; -вращательный момент на валу червячного колеса, H*м;

Материал червячного колеса СЧ18, способ отливки “З” - в землю,

σ_в = 355 Н/мм², σ_т= -

2. Определяем допускаемые контактные и изгибные напряжения [σ]h, [σ]f, h/мм2:

[σ]_H = 200-35* V_s = 200-35*1.88 = 133 Н/мм²

[σ]_F = 0.075*σ_вн*K_FL = 0.075*355*1 = 26.625 H/мм²,

где K_FL = , коэффициент долговечности при расчете на изгиб.

[σ]_F = 22.63 Н/мм², т.к. передача работает в реверсивном режиме.

Таблица 5.2. Механические характеристики материалов червячной передачи

Элемент передачи	Марка стали	Dпред	Термообработка	HRCэ	σв	σт	σ-1
			Способ заливки
червяк	40ХН	200	Улучшение + закалка ТВЧ	48…53	920	750	420	-	-
колесо	СЧ18	-	З	-	355	-	-	133	26.625

6. Расчет закрытой червячной передачи

1. Определяем межосевое расстояние a_w, мм:

a_w = ,

где T₂ = 2192.8 H*м; [σ]_H = 133 H/мм²;

2. Выбираем число витков червяка z₁:

z₁ = 2

3. Определяем число зубьев червячного колеса z₂:

z₂ = z₁*U_зп = 2*16 = 32

4. Определяем модуль зацепления m, мм:

m = 1.6* a_w// z₂ = 1.6*303/32 = 15.15 ≈ 16

5. Определяем коэффициент диаметра червяка q:

q ≈ 0.23* z₂ = 0.23*32 = 7.36 ≈ 8

6. Определяем коэффициент смещения инструмента:

x = ( a_w/m)-0.5*(q+ z₂) = (303/16)-0.5*(8+32) = -1.07

7. Определяем фактическое передаточное число и проверяем его отклонение ΔU от заданного U:

U_ф = z₂/ z₁ = 32/2 = 16

ΔU_ф =

8. Определяем фактическое значение межосевого расстояния a_w, мм:

a_w = 0.5*m*(q+ z₂+2*x) = 302.88

9. Определяем основные геометрические размеры передачи:

а) делительный диаметр d₁ = q*m = 8*16 = 128 мм;

диагональный диаметр d_w1 = m*(q+2*x) = 16*(8-2.14) = 93.76 мм;

диаметр вершин витков d_a1 = d₁+2*m = 128+2*16 = 160 мм;

диаметр впадин витков d_f1 = d₁-2.4*m = 128-2.4*16 = 89.6 мм;

-делительный угол подъема линии витков червяка;

длина нарезаемой части червяка b₁ = (10+5.5*|x|+z₁)*m+C = (10+5.5*1.07+2)*16+0 = 286.16 ≈ 287 мм ≈ 290 мм;

б) d₂ = d_w2 = m* z₂ = 16*32 = 512 мм-диаметр вершины зубьев;

d_a2 = d₂+2*m*(1+x) = 512+2*16*(1-1.07) = 482.24 мм- делительный диаметр;

наибольший диаметр колеса d_aw2 ≤ d_a2+(6*m/(z₁+2)) = 482.24+(6*16/(2+2)) = 506.24 мм;

диаметр впадин зубьев d_f2 = d₂-2*m*(1.2-x) = 512-2*16*(1.2+1.07) = 439.39 мм;

ширина венца z₁ = 2, b₂ = 0.355*a_w= 0.355*302.88 = 107.52 мм ≈ 108 мм;

радиусы закрепления зубьев R_a = 0.5*d₁-m = 0.5*128-16 = 48 мм;

R_f = 0.5* d₁+1.2*m = 0.5*128+1.2*16 = 83.2 мм;

условный угол обхвата червяка венцом колеса: sinδ = b_2//( d_a1-0.5*m)=108/(160-0.5*16) = 0.71=>δ≈45˚;

2 δ = 90˚ в диапозоне 90˚…125˚;