- •Мета і завдання курсового проектування
- •1. Завдання на курсовий проект
- •2. Силовий розрахунок привода механізму
- •2.1. Вибір двигуна привода механізму
- •3 Кінематика привода
- •4 Розрахунок елементів привода із умови міцності
- •4.1 Проектувальний (попередній) розрахунок валів
- •4.2 Проектувальний розрахунок валів
- •5 Зубчасті передачі
- •6. Матеріал зубчастих коліс
- •7 Розрахунок передачі
- •7.1 Сили, які діють на зубці коліс
- •7.2 Проектувальний і перевірний розрахунок циліндричних зубчатих передач на контактну витривалість
- •8 Обчислення геометричних параметрів зубчатих коліс
- •9 Вибір підшипників кочення
6. Матеріал зубчастих коліс
Матеріал вибирають з урахуванням забезпечення необхідної зносостійкості поверхневих шарів зубців (викришування, абразивного зносу і заїдання) і міцності їх на згин і на злом.
Частіше всього колеса виготовляють із якісних конструкційних сталей марок 35, 40, 45, 50, 50Г і легованих сталей 40Х, 45ХН.
При середніх навантаженнях зубці нарізають після покращення або нормалізації заготовок (твердість ).
Для підвищення стійкості зубців проти заїдання рекомендується застосовувати різні матеріали для коліс і шестерні . Через те що шестерня робить більше обертів, то її зубці повинні бути твердішими (табл.. 6.1).
Таблиця 6.1 – Матеріали, рекомендовані для пари зубчастих коліс
Вид передачі |
Колова швидкість V, м/с |
Ступінь точності |
Шершавість поверхні мкм |
Матеріали, марка, сталі | |
Шестерня |
Колеса | ||||
Циліндрична прямозуба і косозуба |
До 15 |
5-6 |
0,63-1,25 |
15Х 55 45 |
Сталь 50, 55 Сталь 45, 50 Бронза БРА Ж 9-4 |
Циліндрична прямозуба |
До 6 |
7-8 |
0,63-2,5 |
55 45 |
|
Примітка. Зубці коліс із сталі 15, 20, 15Х, 20Х цементують з послідуючою закалкою або нормалізацією. |
Допустимі напруження, які виникають у зубцях змінюються циклічно, тому поверхнева міцність (зносостійкість) зубців коліс визначається контактною витривалістю матеріала.
Значення допустимих контактних напружень , встановлених дослідним шляхом наведені в табл.. 6.2.
Міцність зубців на згин (злом) залежить від границі витривалості матеріала, закона зміни напружень (при пульсуючому циклі - , при симетричному -.
Значення допустимих напружень на згин при постійному напрямку навантажень на зубці і при змінномунаведені в табл.. 6.2.
Таблиця 6.2
ГОСТ |
Матеріал |
Вид термообробки |
НВ кгс/мм2 |
Напруга, МПа | |||||
Е | |||||||||
1050-60 |
Сталь 15 Сталь 35 Сталь 45 Сталь 50 Сталь 55 |
Нормалізація |
- 140-187 167-217 180-221 185-241 |
370 530 600 630 650 |
225 315 350 370 380 |
110 160 180 190 195 |
70 100 115 120 125 |
- 390 460 495 510 | |
4543-71 |
Сталь 15Х Сталь 20Х Сталь 40Х |
Покращення |
179-217 190-241 257-295 |
690 880 980 |
490 690 780 |
210 265 300 |
130 170 190 |
490 520 715 |
7 Розрахунок передачі
При конструюванні силових механізмів, коли розмірами коліс раніше не задаються, метою розрахунків являється визначення розмірів коліс за вибраними матеріалами і відповідними значеннями або
7.1 Сили, які діють на зубці коліс
Якщо не враховувати сили тертя, то діючі на зубці сили будуть спрямовані по загальній нормалідо профілю зубців коліс 1 і 2 в зоні їх контакту (Рис. 6.1). Нормальну силурозкладаємо на складові: колову (тангенційну)і радіальну. Величина цих сил залежить від прикладеного до веденого вала момента Т2 . Залежність між цими силами знаходимо із рис. ?.1, тоді
,
де – діаметр ділильного кола зубчастого колеса 2 ,,- кут зачеплення.
За такими ж співвідношеннями знаходимо
,
де – діаметр ділильного кола зубчастого колеса,
кут зачеплення коліс, .
Після визначення модулів зубчатих зачеплень редуктора і діаметрів коліс будуємо на аркуші (1) схему зачеплення зубчатих коліс 1, 2 і 3, 4. Показуємо вектори сил, а модулі цих сил обчислюємо за формулами ( ).