червячной передачи с цилиндрическим червяком

 

Таблица 3.5 – Уравнения для определения длины нарезаемой части червяка

Коэффициент смещения	Расчётные уравнения при
	1 и 2	4
-1
-0, 5
0
0, 5
1
Примечания: Для фрезеруемых и шлифуемых червяков при  < 10 мм  увеличивают на 25 мм, при  = 10…16 мм – на 35…40 мм в связи с возможным искажением профиля витка при входе и выходе режущего инструмента. При промежуточных значениях  величину  определяют для двух крайних значений   рассматриваемого диапазона и в качестве расчётной величины  принимают наибольшее из двух значений.

 

10. Проверочный расчёт зубьев червячного колеса по напряжениям изгиба. Эквивалентное число зубьев  по аналогии с косозубым цилиндрическим колесом при угле наклона зуба :    

.

Коэффициент формы зуба червячного колеса  (линейным интерполированием по табл. 3.6).

Нормальный модуль червячного зацепления (до стандартного значения не округляется)

мм.

Расчётные напряжения изгиба у оснований зубьев червячного колеса

,

где  – см.п. 5;  – см.п. 6.

Прочность зубьев колеса при их изгибе для длительной работы передачи обеспечена (исключается усталостная поломка зубьев при изгибе), так как выполняется условие

.

 

Таблица 3.6 – Коэффициент формы зуба червячного колеса  

 

20	1, 98	30	1, 76	40	1, 55	80	1, 34
24	1, 88	32	1, 71	45	1, 48	100	1, 30
26	1, 85	35	1, 64	50	1, 45	150	1, 27
28	1, 80	37	1, 61	60	1, 40	300	1, 24

 

11. Проверочный расчёт на контактную прочность активных поверхностей зубьев червячного колеса при действии пиковой нагрузки (при кратковременной перегрузке), не учитываемой в основном расчёте по контактным напряжениям. Предельные допускаемые контактные напряжения при проверке на пиковую нагрузку для безоловянной бронзы по формуле (3.17):

.

Для оловянной бронзы по формуле (3.16) .

Максимальные контактные напряжения при действии пиковой нагрузки

 

,

где  – см.п. 7;  – см. исходные данные.

Контактная прочность зубьев червячного колеса при действии пиковой нагрузки обеспечивается (предотвращаются пластические деформации), так как выполняется условие

.

12. Проверочный расчёт на изгибную прочность зубьев червячного колеса в момент действия пиковой нагрузки (при кратковременной перегрузке). Предельные допускаемые напряжения изгиба при проверке на пиковую нагрузку для оловянных и безоловянных бронз:

.

Максимальные напряжения у оснований зубьев червячного колеса при их изгибе в момент действия пиковой нагрузки

,

где – см.п. 10.

Изгибная прочность зубьев червячного колеса при действии пиковой нагрузки обеспечивается (исключается статическая поломка зубьев колеса), т.к. выполняется условие

.

13. Тепловой расчёт червячной передачи. Данный расчёт выполняется после разработки конструкции узла с червячной передачей, когда будут известны размеры его корпуса.

Значительное тепловыделение в зоне зацепления червячной передачи приводит к нагреву масла, температуру которого при непрерывной работе определяют по формуле:

,

где ;  – температура окружающего воздуха;  - КПД червячной передачи (см. п.4);  - мощность на червяке (Вт) при  ( ):

;

 - коэффициент теплоотдачи с поверхности корпуса, равный 12...18 Вт ; А - площадь поверхности теплоотдачи корпуса ( ) без учёта площади основания;  – коэффициент, учитывающий теплоотвод через основание (при установке корпуса на металлическом основании ; при бетонном основании ).

Нормальная работа червячной передачи обеспечивается при выполнении условия

 

,

где – для редукторных масел.

Вариант 2. Материал венца червячного колеса - оловянная бронза

При скорости скольжения в червячном зацеплении  м/с профессор Д.Н.Решетов [6] рекомендуют венец червячного колеса изготавливать из оловянной бронзы. По табл. 3.1 принимаем оловянную бронзу БрО10Ф1: способ отливки – в кокиль; ; .

Далее расчет червячной передачи для варианта 2 проводим в следующей последовательности.

1. Определение допускаемых контактных напряжений  при длительной работе передачи (для периода установившегося движения). Допускаемые контактные напряжения определяют только для зубьев червячного колеса.

Для венцов червячных колёс из оловянной бронзы основная причина выхода из строя – усталостное выкрашивание активных поверхностей зубьев. Поэтому для оловянной бронзы допускаемые контактные напряжения определяют по формуле (3.7) из условия сопротивления контактной усталости активных поверхностей зубьев колеса в условиях неизбежного износа.

Определим коэффициенты  и , входящие в данную формулу.

Для скорости скольжения  м/с коэффициент . 

Эквивалентное число циклов нагружения  зубьев червячного колеса в течение требуемого ресурса  по формуле (3.9):

,

где  для типового режима нагружения 2 (см. исходные данные).

 Коэффициент долговечности  определяем по формуле (3.8):

,

что соответствует рекомендуемому диапазону 0, 67…1, 15.

Тогда по формуле (3.7) допускаемые контактные напряжения  для оловянной бронзы:

.

2. Подбор основных параметров червячной передачи. Число витков (заходов) червяка   при  (см. вариант 1 п.2)

Число зубьев червячного колеса

.

Принимаем . Уточняем : .

Приведённый модуль упругости  материалов контактируемых витков червяка и зубьев червячного колеса (сталь-бронза)  (см. вариант 1 п.2).

Коэффициент диаметра червяка  для силовых передач рекомендуется в диапазоне

.

Минимальное допустимое значение  из условия жёсткости червяка по данным [3], [6]:

.

По табл. 3.2 принимаем стандартное значение . Тогда .

При вращающем моменте на червячном колесе  предварительная величина межосевого расстояния  червячной передачи:

мм.

Полученное значение  округляем до ближайшего из ряда Ra 40 нормальных линейных размеров (см. вариант 1 п.2) и принимаем мм.

Предварительная величина модуля зацепления

мм.

По табл. 3.3 принимаем ближайшее стандартное значение мм.

Коэффициент смещения режущего инструмента

.

Коэффициент смещения  должен находиться в пределах от -1 до +1 (для червячных передач со всеми типами червяков, кроме ZT). На практике предпочтение отдают положительным смещениям  (реже ), при которых одновременно повышается прочность зубьев червячного колеса.

В нашем варианте расчета полученная величина  значительно превышает рекомендуемые значения.

Изменить коэффициент смещения  можно, изменяя число зубьев червячного колеса  на 1…2 зуба. Однако при этом фактическое передаточное отношение , не должно отличаться от ранее принятого  (в нашем случае ) более, чем на 5%, т.е.:

.

С целью уменьшения коэффициента смещения  в данном варианте расчета изменим число зубьев червячного колеса .

Принимаем . Тогда

,

что не допускается.

Примем . Тогда

,

что находится в допустимых пределах от -1 до +1.

При этом: ;

,

Если принять , то , однако , что превышает .

Поэтому окончательно принимаем  и коэффициент смещения . В дальнейших расчетах используем фактическое передаточное отношение . При этом фактическая частота вращения червячного колеса

.

3. Определение действительного значения скорости скольжения  в зацеплении и уточнение допускаемых контактных напряжений . Начальный диаметр червяка  при коэффициенте смещения  (подставляется со своим знаком):

мм.

Угол подъёма витка червяка на начальном цилиндре

.

Окружная скорость на начальном диаметре червяка

м/с.

Действительное значение скорости скольжения  в червячном зацеплении:

м/с.

Уточняем допускаемые контактные напряжения . Предварительно уточним коэффициенты  и , так как изменились величины  и .

Для м/с коэффициент .

При  уточняем :

.

Тогда коэффициент долговечности :

.

Как и ранее, коэффициент находится в рекомендуемом диапазоне 0, 67…1, 15.

Уточненная величина допускаемых контактных напряжения :

.

КПД червячной передачи

.

где  по табл. 3.4 для оловянной бронзы при м/с.

5. Определение сил, действующих в червячном зацеплении. Окружная сила на колесе , равная по модулю осевой силе  на червяке:

 Н,

где мм – начальный диаметр червячного колеса.

Окружная сила на червяке , равная осевой силе  на колесе:

 Н,

Радиальная сила , раздвигающая червяк и колесо:

 Н.

6. Определение коэффициента нагрузки К. Коэффициент  концентрации нагрузки по длине зуба червячного колеса для типового режима нагружения 2 (см. вариант 1 п.6).

Окружная скорость червячного колеса

м/с,

где  мм.

При  м/с динамический (скоростной) коэффициент .

Тогда коэффициент нагрузки:

.

7. Проверочный расчет червячной передачи по контактным напряжениям. Расчетные контактные напряжения  при контакте в полюсе зацепления W:

.

Уточнённая величина допускаемых контактных напряжений  (см. п.3).

Так как , то ранее найденные размеры червячной передачи принимаем за окончательные. При этом обеспечивается отсутствие усталостного выкрашивания активных поверхностей зубьев червячного колеса, выполненных из оловянной бронзы.

Если получилось , то превышение  над  должно быть не более 5%, т.е.

При  следует увеличить межосевое расстояние .

Дальнейший расчёт червячной передачи для варианта 2 проводят по методике, изложенной для варианта 1 (п.п. 8…13). При этом в соответствующих формулах следует принимать значения  и  для оловянной бронзы БрО10Ф1, используемой в качестве материала венца червячного колеса для варианта 2.

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Таблица А1 – Габаритные, установочные и присоединительные размеры, мм, двигателей серии АИР исполнения IM 1081

Типоразмер двигателя	Число полюсов	Габаритные размеры			Установочные и присоединительные размеры
											h
АИР71А АИР71В	2, 4, 6, 8	272, 5	188	170	40	90	46	19	(7/10)	112	71
АИР80А		296, 5	204, 5	190	50	100	50	22	(10/12)	125	80
АИР80В		320, 5
АИР90L		337	224, 5	210		125	56	24		140	90
АИР100S		360	246, 5	240	60	112	63	28	(12/16)	160	100
АИР100L		391				140
АИР112M	2, 4	435	285	246	80	140	70	32	12	190	112
АИР112MA	6, 8
АИР112MB	6, 8
АИР132S АИР132M	4, 6, 8	460	325	288	80	140	89	38	12	216	132
	2, 4, 6, 8	498				178
АИР160S АИР160S	2	630	385	334	110		108	42	15	254	160
	4, 6, 8							48
АИР160M	2	660				210		42
	4, 6, 8							48
АИР180S	2	630	448	375	110	203	121	48	15	279	180
	4							55
АИР180M	2	680				241		48
	4, 6, 8							55

 

 

Таблица А2 – Габаритные, установочные и присоединительные размеры, мм, двигателей серии АИР исполнения IM 3081

Типоразмер двигателя	Число полюсов	Габаритные размеры			Установочные и присоединительные размеры
АИР71А АИР71В	2, 4, 6, 8	272, 5	200	117	40	19	165	12	130
АИР80А		296, 5	200	124, 5	50	22	165	12	130
АИР80В		320, 5
АИР90L		337	250	134, 5		24	215	15
АИР100S		360	250	146, 5	60	28	215	15	180
АИР100L		391
АИР112M	2, 4	435	300	173	80	32	265	15	230
АИР112MA	6, 8
АИР112MB	6, 8
АИР132S	4, 6, 8	460	350	193	80	38	300	19	250
АИР132M	2, 4, 6, 8	498
АИР160S	2	630	350	225	110	42	300	19	250
	4, 6, 8					48
АИР160M	2	660				42
	4, 6, 8					48
АИР180S	2	630	400	260	110	48	350	19	300
	4					55
АИР180M	2	680				48
	4, 6, 8					55

 

ЛИТЕРАТУРА

1. Иванов М.Н. Детали машин. – М.: Высш. шк. 1998. - 383 с.

2. Курмаз Л.В., Скойбеда А.Т. Детали машин. Проектирование. – Мн.: УП «Технопринт», 2002. – 290 с.

3. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин. – М.: Высш. шк., 2004. – 496 с.

4. Детали машин/ Л.А. Андриенко, Б.А. Байков, И.К. Ганулич и др.; Под ред. О.А. Ряховского. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004. – 520 с.

5. Скойбеда А.Т., Кузьмин А.В., Макейчик Н.Н. Детали машин и основы конструирования. – Мн.: Выш. шк., 2000. – 584 с.

6. Решетов Д.Н. Детали машин. – М.: Машиностроение, 1989. – 496 с.

7. Леликов О.П. Основы расчёта и проектирования деталей и узлов машин. Конспект лекций по курсу “Детали машин”. – М.: Машиностроение, 2002. – 440 с.

8. Санюкевич Ф.М. Детали машин. Курсовое проектирование. – Брест: БГТУ, 2004.– 488 с.

9. Производство зубчатых колёс: Справочник / С.Н. Калашников, Г.И. Коган и др.: Под общ. ред. Б.А. Тайца. – М.: Машиностроение, 1990. – 464 с.

10. Проектирование механических передач: Учебно-спровочное пособие для втузов / С.А.Чернавский, Г.А. Снесарев, Б.С. Козинцов и др. – М.: Машиностроение, 1984. – 560 с.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение…………………………………………………………………………………………………… 3

1. Выбор двигателя. Кинематический и силовой расчеты механического привода…  3

1.1. Общие рекомендации…………………………………………………………..…………… 3

1.2. Примеры расчета……………………………………………………………………..……… 12

24

24

2. Расчет закрытых цилиндрических и конических зубчатых передач с эвольвентным зацеплением……………………………………………………………………………..........

2.1. Общие сведения……………………………………………………….……………………...

2.2. Краткие сведения по геометрии и кинематике……………………….………………….  25

2.2.1. Цилиндрические зубчатые передачи………………………..……………………  25

2.2.2. Конические зубчатые передачи………………………………………..………….. 34

2.3. Силы в зацеплении зубчатых передач……………………………………….…………..   36

2.3.1. Цилиндрические зубчатые передачи……………………………………..………  36

2.3.2. Конические зубчатые передачи……………………………………………..……..  38

2.4. Виды разрушения зубьев зубчатых передач……………………………………….……. 38

2.5. Выбор варианта термообработки зубчатых колес…………………………….………… 41

2.6. Критерии работоспособности зубчатых передач…………………………………….….  43

2.7. Режимы нагружения зубчатых передач……………………………………………….…..  44

2.8. Допускаемые напряжения при расчёте зубчатых передач……………………….……  46

2.9. Передаточное отношение и передаточное число………………………………….……  53

2.10. Примеры расчёта закрытых цилиндрических и конических зубчатых передач…...  54

      Пример 2.1. Расчёт косозубой цилиндрической зубчатой передачи……………… 54

      Пример 2.2. Расчёт прямозубой цилиндрической зубчатой передачи…………… 66

      Пример 2.3. Расчёт конической зубчатой передачи с круговыми зубьями……… 72

94

      Пример 2.4. Расчёт прямозубой конической зубчатой передачи………………..... 88

Пример 2.5. Расчёт зубчатых передач цилиндрического соосного                двухступечатого редуктора………………………………………………………………..

3. Расчет закрытых червячных передач с цилиндрическим червяком………………….. 95

3.1. Общие сведения о червячной передаче…………………………………………………... 95

3.1.1. Особенности конструкции, применение, достоинства и недостатки……...…. 95

3.1.2. Типы цилиндрических червяков и обработка их витков……………………..… 96

3.1.3. Материалы червяка и червячного колеса………………………………….…….. 100

3.1.4. Характер и причины отказов червячных передач…………………………..…… 100

3.1.5. Критерии работоспособности и расчет червячной передачи………….……… 101

3.2. Выбор допускаемых напряжений……………………………………………………..…….. 101

104

103

3.2.1. Допускаемые контактные напряжения  при длительной работе

    передачи………………………………………………………………………..……...

3.2.2. Допускаемые напряжения изгиба  при длительной работе

     передачи……………………………………………………………………………….

104

3.2.3. Предельные допускаемые контактные напряжения  и напряжения изгиба  при проверке зубьев червячного колеса на контактн\ую и изгибную прочности в момент действия пиковой нагрузки (при кратковременной перегрузке)…… …………………………………………………………………..

3.3. Пример расчета закрытой червячной передачи с цилиндрическим червяком……… 104

Приложение А……………………………………………………………………………………….………. 116

Литература ……………………………………………………………………………………….…………. 118

 

 

Учебное издание

 

 

Санюкевич Федор Михайлович

 

 

ДЕТАЛИ МАШИН

Методическое пособие к практическим занятиям и курсовому

проектированию по курсу «Детали машин»

для студентов механических специальностей

 

 

Ответственный за выпуск: Санюкевич Ф.М.

Редактор: Строкач Т.В.

Компьютерная верстка: Боровикова Е.А.

Корректор: Никитчик Е.В.

______________________________________________________________________________

 

Лицензия №02330/0148711 от 30.04.2004 г.

Подписано к печати 18.07.2008 г. Бумага «Снегурочка».

Усл. п. л. 1, 4. Уч.-изд. л. 1, 5. Формат 60х84 ¹/₈.

Гарнитура Arial Narrow. Тираж 100 экз. Заказ № 717.

Отпечатано на ризографе учреждения образования

«Брестский государственный технический университет».

Лицензия №02330/0133017 от 30.04.2004 г.

224017, г. Брест, ул. Московская, 267.

⇐ Предыдущая11121314151617181920

Поделиться: