Расчет зубчатых и червячных передач в курсовом проектировании

колеса.

Ширина зубчатого венца, мм.

Число зубьев шестерни

колеса.

Внешний диаметр вершин зубьев колеса, мм

шестерни,мм

Степень точности

Силы в зацеплении, Н

Т₂

ω₁=

ω₂=

d_e1=

d_e2=

R_e=

m_e=

m=

δ₁=

δ₂=

b=

z₁=

z₂=

d_ae2=

d_ae1=

F_t=

F_r1= F_a2=

F_r2= F_a1=

6. Последовательность проектного расчета червячных

передач

6.1. Выбор материалов червяка и зубчатого венца колеса. Определение допускаемых напряжений

Для червяков принимают те же марки сталей, что и для зубчатых колес (см. табл. 1). Улучшенные червяки (<350HB) применяют для передач мощностью до 1 кВт при малой длительности работы.

Для длительно работающих передач большей мощности применяют червяки с твердостью >45HRC с шлифованной или полированной поверхностью витков.

Выбор материала для зубчатого венца колеса (см. табл.14) связан со скоростью скольжения, которую ориентировочно можно определить по формуле:

,

где n₁ – частота вращения червяка, мин^-1; Т₂ – момент на валу червячного колеса, Н·м.

Коэффициент С_υ учитывает интенсивность изнашивания материала, зависит от скорости скольжения:

v_s, м/с 4 5 6 7 8

С_υ 1,0 0,95 0,88 0,83 0,9

Допускаемые напряжения на изгиб

[σ]_F=(0,25 σ_T+0,08 σ_B)K_FL для 1 и П групп;

[σ]_F=0,22 σ_ВИK_FL для Ш группы.

Предельно допускаемые напряжения при кратковременных перегрузках:

[σ]_Нпр=4σ_T; [σ]_Fпр=0,8σ_T - для 1 группы;

[σ]_Нпр=2σ_T; [σ]_Fпр=0,8σ_T - для П группы;

[σ]_Нпр=1,65σ_ВИ; [σ]_Fпр=0,75σ_ВИ - для Ш группы.

K_НL- коэффициент долговечности при расчете на контактную прочность:

K_FL- коэффициент долговечности при расчете на изгиб:

Здесь N_HE и N_FE – число циклов нагружения зубьев колеса за весь срок службы передачи, определяются по формулам (3) или (4), но при определении N_HE в формуле (4) m=4, при определении N_FE m=9.

Значения K_НL, принимаемые к расчету, могут быть в пределах

Таблица 14

Материалы и допускаемые контактные напряжения для венцов червячных колес

Способы отливки: К – в кокиль, Ц – центробежный, З – в землю (единичное производство).

* Для закаленных ТВЧ червяков с шлифованными витками.

0,67< K_НL-<1,15, значения K_FL в пределах 0,543< K_FL-<1.

Для реверсивных передач значение [σ]_F уменьшают на 20%.

6.2. Определение межосевого расстояния

, мм,

где Т₂ – момент на валу червячного колеса, Н·мм.

По ГОСТ 2144-76 выбирают ближайшее значение а_w из ряда, мм: 80, 100, 125, 140, 160, 180, 200, 225, 250, 280, 315…

6.3. Назначение числа заходов червяка в зависимости от

передаточного отношения

i 3…14 15…30 30

z₁ 4 2 1

и определение числа зубьев червячного колеса z₂= z₁·i.

6.4. Определение значений модуля m=(1,4…1,7)a_w/z₂

и коэффициента диаметра червяка q=(2a_w/m)-z₂

По ГОСТ 2144-76 окончательно принимают значения m и q из рядов:

При этом из условия жесткости червяка должно выполняться условие

q> 0,212z₂.

6.5. Определение коэффициента смещения инструмента

x=(a_w/m) –0,5(z₂+q),

при этом должно выполняться условие

-1

6.6. Определение фактического передаточного отношения

i=u=z₂/z₁.

При этом отклонение не должно превышать +4% от ранее принятого.

6.7. Определение основных параметров червячной передачи

делительный диаметр червяка d₁=mq;

делительный диаметр червячного колеса d₂=mz₂;

начальный диаметр червяка d_w1=m(q+2x);

диаметр вершин витков червяка d_а1= d₁+2m;

диаметр впадин витков червяка d_f1= d₁-2,4m;

длина нарезной части червяка: при z₁=1; 2 b₁>(11+0,06 z₂)m;

при z₁=4 b₁>(12,5+0,09 z₂)m;

угол подъема витков червяка γ=arctg(z₁/q);

диаметр вершин зубьев колеса d_а2=m(z₂+2+2x);

диаметр колеса наибольший d_ам2< d_а2+6m(z₁+2);

диаметр впадин зубьев колеса d_f2=m(z₂-2,4+2x);

ширина зубчатого венца колеса при z₁=1; 2 b₂=0,335а_w;

при z₁=4 b₂=0,315а_w;

6.8. Определение окружных скоростей на червяке и колесе υ₁=0,5ω₁d₁·10^-3, м/с; υ₂=0,5ω₂d₂·10^-3, м/с и скорости скольжения

v_s= v₁/cosγ

Если скорость скольжения отличается от ранее принятой, необходимо уточнить значение допускаемого напряжения для материала колеса.

6.9. Назначение степени точности

Степень точности червячных передач определяется в зависимости от скорости скольжения:

v_s, , м/с 2 5 10

степень точности 9 8 7.

6.10. Определение КПД передачи

η=(0,95…0,96)tq(γ+φ΄),

где φ΄ - приведенный угол трения [2], c.35; [3], табл.4.4.

6.11. Силы в зацеплении

Окружная на колесе и осевая на червяке F_t2= F_a1=2T₂/d₂; окружная на червяке и осевая на колесе F_t1= F_a2=2T₁/d₁; радиальные силы F_r1= F _r2= F_t2tgα; где α – угол профиля витка червяка.

6.12.Расчетное контактное напряжение

,

где К – коэффициент нагрузки. При υ₂<3м/с К=1; при υ₂>3м/с К=1,1…1,3; [σ]_Н – уточненное по действительной скорости скольжения υ_s значение допускаемого напряжения.

6.13. Проверка зубьев колеса на изгиб

,

где Y_F – коэффициент формы зуба, выбираемый по эквивалентному числу зубьев колеса z_υ2=z₂/cos³γ:

z_υ2 20 26 30 35 40 45 50 60 80 100 150

Y_F 1,98 1,85 1,76 1,64 1,55 1,48 1,45 1,40 1,34 1,3 1,27.

ξ – коэффициент, учитывающий износ зубьев. Для закрытых передач ξ=1.

6.14. Проверка прочности зубьев колеса при кратковременных перегрузках

где σ_Н, σ_F – расчетные напряжения (см. пп. 6.12, 6.13).

6.15. Сведение в таблицу основных параметров передачи (табл. 15)

Таблица 15

Основные параметры червячной передачи

Библиографический список

1. Баранцов В.Я. Методические указания к разработке и оформлению курсовых проектов и работ по дисциплинам «Механика», «Прикладная механика», «ДМ и основы конструирования» / Баранцов В.Я., Зайцева Т.Г. Липецк: ЛГТУ, 2002,-32 с.,(№2782).

2. Дунаев П.Ф. Конструирование узлов и деталей машин. Учебное пособие для техн. спец. вузов/П.Ф.Дунаев, О.П.Леликов.-М.: Высш. шк., 2000.- 447с.

3. .Чернавский С.А. Курсовое проектирование деталей машин/Под ред. С.А. Чернавского. М.: Высш. шк., 1988.- 416 с.

4. Иосилевич Г.Б. и др. Прикладная механика. Учебник для вузов/ Г.Б.Иосилевич, Г.Б. Строганов, Г.С. Маслов. Под ред. Г.Б. Иосилевича.-М.: Высш. шк. – 1989.- 315 с.

Владимир Яковлевич Баранцов

Тамара Герасимовна Зайцева

Расчет зубчатых и червячных передач в курсовом проектировании

Методические указания

Редактор Бирлева Н.Ю.

Подписано к печати. Формат 60х801/16.Ризография. Бесплатно. Объем 2,0 п.л. Тираж 800 экз. Заказ. Бумага газетная.

Липецкий государственный технический университет. 398600. Липецк, ул. Московская, 30. Типография ЛГТУ. 398600. Липецк,

ул. Московская, 30.