3. Выбор материала червячных передач определение допускаемых напряжений

Сталь в настоящее время — основной материал для изготовления зубчатых колес и червяков. Одним из важнейших условий совершенствования редуктостроения является повышение контактной прочности активных (рабочих) поверхностей зубьев и их прочности на изгиб. При этом снижается масса и габаритные размеры зубчатой передачи, а это повышает ее технический уровень.

3.1 Выбор материала червяка и червячного колеса

Выбираем материал червяка - сталь 40Х. Для передач малой мощности (Р<1 кВт) применяют термообработку - улучшение с твердостью Н<350 НВ Материл для изготовления зубчатых венцов червячных колёс выбираем группу III - серые чугуны

1. Определение допускаемых контактных и изгибных напряжений.

Допускаемые напряжения определяют для зубчатого венца червячного колеса по формулам:

= 175 – 35vs=175-35*1,13 = 135,45 Н/мм²,

Где vs – скорость скольжения, м/с

Vs = (4,3 ₂u_зп)/10³= 1,12 м/с

где vs- скорость скольжения, м/с

Т2 — вращающий момент на валу червячного колеса, Н м

2 - угловая скорость тихоходного вала, 1/с,

u_зп — передаточное число закрытой передачи,

F = 0,12 buKFL = 0,12*315*1 = 37,8

Kfl — коэффициент долговечности при расчёте на изгиб

Kfl= 0,7

где N — число циклов нагружения зубьев червячного колеса за весь срок службы

N= 573 * * Lh I 573 * 3,29 * 15 * 10²= 28277550 ;

N=28,28 * 10

где Lh - срок службы приводного устройства

- угловая скорость тихоходного вала, 1/с.

Составим ответ к задаче 3. Табл. 3.1

Таблица 3.1 Механические характеристики материалов червячной передачи

Элемент передачи	Марка материала	□пред	Термообработка	HRCэ	в	m		-1
			Способ отливки		H/мм
Червяк	40 X	125	У	Н<350	900		750		410		-		-
Колесо	СЧ15	-	3		15						135,45		37,8

3. Расчет зубчатых передач редукторов.

Расчёт червячной закрытой передачи производится 6 06а этапа пербый расчёт - проектный, Второй - проверочный. Проектный Выпускается по допус­каемым контактным напряжениям с целью определения геометрических пара­метров редукторной пары. После окончательного определения параметров за­цепления Выполняют проверочный расчёт.

Расчет закрытой цилиндрической зубчатой передачи.

1. Определяем главный параметр – межосевое расстояние a_w, мм.

аw= 114.02≈115

Т2 – вращающий момент на тихоходном валу при расчете редуктора, Нм;

[]н – допускаемое контактное напряжение колеса с менее прочным зубом;

Полученное значение межосевого расстояния aw округляем до 115 по таблице 13.15.

2. Выбираем число витков червяка z1. z1 зависит от передаточного чис­ла редуктора u_зп. Значение u_зп смотрим в таблице 2.5.

u_зп = 16 значит z1 = 2

3. Определяем число зубьев червячного колеса:

z2 = z1 * u_зп = 2*16 = 32

Из условия подрезания зубьев рекомендуется z2>26

4. Определяем модуль зацепления m, мм:

m = (1,5...1,7)a_w / z2 = 1,6 a_w / 32 = 5,75

Значение модуля т округляем в большую сторону до стандартного m = 6,3.

5. Из условия жесткости определяем коэффициент диаметра червяка.

q ≈ (0,212 0,25)z2 = 0,212 * 32 = 6,78

Полученное значение q округлить до стандартного q = 6,3

6. Определяем коэффициент смещения инструмента х:

х = (aw/m) - 0,5 (q+z2) =18,25-19,15 = -0,9

По условию неподрезания и незаострения зубьев колеса значение х до­пускается до -1 < х < 1.

7. Определяем фактическое передаточное число u_ф и проверить его отклонение ∆u от заданного u:

u_ф = z2/z1 = 16

∆u=(( u_ф – u_зп)/u)*100% ≤4%

∆u=((16-16)/16)*100%= 0

8. Определяем фактическое значение межосевого расстояния aw, мм:

aw = 0,5 m(q + z2+ 2х ) = 115

9. Определяем основные геометрические размеры передачи, мм

При корригировании исполнительные размеры червяка не изменяются; у червячного колеса делительный d2 и начальный dw2 диаметры совпадают, но изменяются диаметры вершин da2 и впадин df2.

а) Основные размеры червяка:

делительный диаметр d1= qm= 6,3 * 6,3= 39,69

начальный диаметр dw1= m (q+2x) = 6,3 (6,3 -2 0,9) = 28,35

диаметр вершин витков da1 = d1 + 2m = 39,69 +2 * 6,3= 52,29

диаметр впадин витков df1= d1 - 2,4m = 39,89 - 2,4* 6,3=24,57

делительный угол подъёма линии витков

у = arctg(z1/q) = arctg(2/6,3)= 17°36'

длина нарезаемой части червяка

b1 = (10 + 5,51x1 +z1)m= (10+5,5 0,9 + 2) 6,3= 108

б) Основные размеры венца червячного колеса;

делительный диаметр

d2= dw2 = mz2 = 6,3 * 32 = 201,6

диаметр вершины зубьев

da2 = d2 + 2m(1+х) = 201,6 + 2 * 6,3*(1-0,9)= 202,86

набольший диаметр колеса dам2≤da2 + 6m/z1

dам2≤221,76

диаметр впадин зубьев df2 = d2 – 2m*(1,2 - х) = 201,6 - 2 *6,3 * 1,1 = 197,82

ширина венца при z1=2 * Ь2=0,355 aw= 0,355 * 115 = 40,8 ≈41

радиусы закруглений зубьеб Ra=0,5d1 - m = 0,5 * 39,69 - 6,3= 13,55

Rf = 0,5d1 + 1,2m = 0,5 +39,69+1,2 * 6,3=27,41

Значение Ь1 и Ь2 округляем до ближайшего числа по Таблице 13.15

b1=108 мм

Ь2= 41 мм

условный угол обхвата червяка венцом колеса 2  δ:

sin δ = b2/(da2 - 0,5m) = 0,21

δ =arcsin (0,21) = 12°12' → 2 δ = 24°24'