- •Введение
- •1. Основные этапы курсового проектирования
- •2. Расчет привода исполнительного механизма
- •2.1. Расчет и выбор электродвигателя
- •2.2. Разбивка передаточного числа по ступеням
- •3. Мощности, моменты на валах привода
- •4. Ременные передачи
- •4.1. Расчет ременных передач
- •4.2. Расчет сил ременных передач
- •4.3. Напряжения в ременных передачах
- •5. Цепные передачи
- •5.1. Расчет цепной передачи
- •5.2. Определение параметров звездочек
- •6. Зубчатые передачи. Выбор материалов зубчатых колес
- •7. Расчет коническо-цилиндрического редуктора
- •7.1. Расчет конической передачи
- •7.2. Расчет цилиндрической зубчатой передачи
- •7.3. Проверка зубьев колес по контактным напряжениям
- •8. Расчет червячных передач
- •8.1.Выбор материалов червяка и колеса
- •8.2. Определение основных параметров червячной передачи
- •8.3. Тепловой расчет червячного редуктора
- •9. Ориентировочный расчет валов
- •10. Расчет валов по эквивалентному моменту
- •10.1. Расчет быстроходного вала коническо-цилиндрического редуктора
- •10.2. Расчет промежуточного вала редуктора
- •11. Расчет валов зубчато-червячного редуктора
- •11.1. Расчет быстроходного вала зубчато-червячного редуктора
- •11.2. Расчет промежуточного вала
- •11.3. Расчет тихоходного вала зубчато-червячного редуктора
- •12. Расчет вала на прочность
- •13. Расчет и выбор подшипников качения быстроходного вала коническо-цилиндрического редуктора
- •14. Расчет и выбор подшипников качения тихоходного вала червячного редуктора
- •15. Расчет шпоночных соединений
- •16. Конструирование элементов корпуса редуктора
- •17. Смазочные устройства и уплотнения
- •18. Муфты
- •18.1. Муфты глухие
- •18.1.1. Муфта втулочная
- •18.1.2. Муфта фланцевая
- •18.2. Муфты компенсирующие
- •18.2.1. Муфта упругая втулочно-пальцевая
- •18.2.2. Муфта упругая со звездочкой
- •18.2.3. Муфта с торообразной оболочкой
- •18.2.4. Муфта зубчатая
- •18.2.5. Муфта шарнирная
- •18.3. Муфты управляемые
- •18.3.1. Муфта кулачковая
- •18.3.2. Муфта фрикционная
- •18.3.3. Конусная фрикционная муфта
- •18.3.4. Электромагнитная фрикционная муфта
- •18.4. Муфты предохранительные самоуправляемые
- •18.4.1. Муфта со срезным штифтом
- •18.4.2. Муфта фрикционная многодисковая
- •18.4.3. Муфта пружинно-шариковая
- •18.4.4. Муфта кулачковая предохранительная самодействующая
- •18.4.5. Центробежная муфта (колодочная)
- •18.4.6. Обгонная муфта
- •Библиографический список
- •Приложения
7.2. Расчет цилиндрической зубчатой передачи
Межосевое расстояние. Предварительное значение межосевого расстояния , мм:
=.
где знак «+» (в скобках) относят к внешнему зацеплению, знак «–» – к внутреннему; T1– вращающий момент на шестерне (наибольший из длительно действующих), Нм; и – передаточное число /2/.
Коэффициент К в зависимости от поверхностной твердости H1 и H2 зубьев шестерни и колеса соответственно имеет следующие значения:
Твердость H............ H1350 НВ H145 НRC H145 НRC
H2350 НВ H2350 НВ H245 НRC
Коэффициент К.... 10 8 6
Окружную скорость , м/с вычисляют по формуле:
.
В зависимости от окружной скорости выбирают степень точности передачи по табл. 13.
Таблица 13
Зависимость окружной скорости от степени точности
Степень точности по ГОСТ 1643-81 |
Допустимая окружная скорость v, м/с, колес | ||||
прямозубых |
косозубых | ||||
цилиндрических |
конических |
цилиндрических |
конических | ||
6 - (передачи повышенной точности) |
до 20 |
до 12 |
до 30 |
до 20 | |
7 - (передачи нормальной точности) |
до 12 |
до 8 |
до 20 |
до 10 | |
8 - (передачи пониженной точности) |
до 6 |
до 4 |
до 10 |
до 7 | |
9 - (передачи низкой точности) |
до 2 |
до 1,5 |
до 4 |
до 3 |
Уточняют предварительно найденное значение межосевого расстояния по формуле:
где Ка = 450 – для прямозубых колес; Ка = 410 – для косозубых и шевронных, – МПа; –Нм.
– коэффициент ширины принимают, из ряда стандартных чисел: 0,1; 0,15; 0,2; 0,25; 0,315; 0,4; 0,5; 0,63 в зависимости от положения колес относительно опор:
при симметричном расположении ....................................................... 0,315 . . . 0,5;
при несимметричном расположении ..................................................... 0,25 . . . 0,4;
при консольном расположении одного или обоих колес ...................... 0,2 ... 0,25.
Для шевронных передач = 0,4. ..0,63; для коробок передач = 0,1...0,2; для передач внутреннего зацепления = 0,2(u + 1)/( u – 1). Меньшие значения – для передач с твердостью зубьевН 45 НRС.
Коэффициент нагрузки в расчетах на контактную прочность
КH=
Таблица 14
Значения коэффициента скорости в зависимости от степени
точности и твердости колес
Степень точности по ГОСТ 1643-81 |
Твердость на поверхности зубьев колеса |
Значения KUv при v, м/с | ||||
|
|
1 |
3 |
5 |
8 |
10 |
6 |
> 350 НВ |
1.02 1,01 |
1,06 1,03 |
1.10 1,04 |
1.16 1,06 |
1,20 1,08 |
|
< 350 НВ |
1,03 1,01 |
1,09 1,03 |
1,16 1,06 |
1.25 1,09 |
1,32 1,13 |
7 |
> 350 НВ |
1,02 1,01 |
1,06 1,03 |
1,12 1,05 |
1,19 1,08 |
1,25 |
|
|
|
|
|
|
1,10 |
|
< 350 НВ |
1,04 |
1,12 |
1,20 |
1,32 |
1,40 |
|
|
1,02 |
1,06 |
1,08 |
1,13 |
1,16 |
8 |
> 350 НВ |
1,03 |
1,09 |
1,15 |
1,24 |
1,30 |
|
|
1,01 |
1,03 |
1,06 |
1,09 |
1,12 |
|
< 350 НВ |
1,05 |
1,15 |
1,24 |
1,38 |
1,48 |
|
|
1,02 |
1,06 |
1,10 |
1,15 |
1,19 |
9 |
> 350 НВ |
1,03 |
1,09 |
1,17 |
1,28 |
1,35 |
|
|
1,01 |
1,03 |
1,07 |
1,11 |
1,14 |
|
< 350 НВ |
1,06 1,02 |
1,12-1,06 |
1,28 1,11 |
1,45 1,18 |
1,56 1,22 |
Примечание. В числителе приведены значения для прямозубых, в знаменателе для косозубых колес.
Коэффициент учитывает внутреннюю динамику нагружения, связанную с ошибками шагов зацепления и погрешностями профилей зубьев колес.
Значения принимают в зависимости от степени точности передачи по нормам плавности, окружной скорости и твердости рабочих поверхностей по таблице 14.=1,05...1,56.
Коэффициент учитывает неравномерность распределения нагрузки по длине контактных линий, обусловливаемую погрешностями изготовления (погрешностями направления зуба) и упругими деформациями валов.
Значение коэффициента принимают по табл. 15 в зависимости от коэффициента=, схемы передачи и твердости зубьев. Так как ширина колеса и диаметр шестерни еще не определены, значение коэффициентавычисляют ориентировочно:
= 0,5.
Коэффициент определяют по формуле:
= ,
где KHw – коэффициент, учитывающий приработку зубьев, его значения находят в зависимости от окружной скорости для зубчатого колеса с меньшей твердостью (табл. 16).
Рис. 13. Схемы передач редукторов
Коэффициент определяют по формуле
= ,
где KHw – коэффициент, значение которого находят в таблиц 16, для колеса с меньшей твердостью.
Начальное значение коэффициента распределения нагрузки между зубьями в связи с погрешностями изготовления (погрешностями шага зацепления и направления зуба) определяют в зависимости от степени точности (nст = 5, 6, 7, 8, 9) по нормам плавности:
для прямозубых передач
=1+0,06(nст – 5), при 11,25.
для косозубых передач
=1+А(nст – 5), при 11,6.
где А = 0,15 — для зубчатых колес с твердостью H1 и H2 > 350 НВ и А = 0,25 при H1 и H2< 350 НВ или H1> 350 НВ и H2< 350 НВ.
Вычисленное значение межосевого расстояния округляют до ближайшего числа, кратного пяти, или по ряду размеров Ra 40. При крупносерийном производстве редукторов a, округляют до ближайшего стандартного значения: 50; 63; 71; 80; 90; 100; 112; 125; 140; 160; 180; 200; 224; 250; 260; 280; 300; 320; 340; 360; 380; 400 мм.
Предварительные основные размеры колеса:
делительный диаметр
d2= 2au/(u ± 1);
ширина:
b2 = a.
Ширину колеса после вычисления округляют в ближайшую сторону до стандартного числа.
Коэффициент нагрузки при расчете по напряжению изгиба
КF=.
где – коэффициент учитывает внутреннюю динамику нагружения, связанную прежде всего с ошибками шагов зацепления шестерни и колеса, значения
Таблица 15
Значения коэффициента в зависимости от и схемы передач
Твердость на поверхности зубьев колеса |
Значения для схемы передачи по рис. 13 | |||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 | ||
0,4 |
< 350 НВ > 350 НВ |
1,17 1,43 |
1,12 1,24 |
1,05 1,11 |
1,03 1,08 |
1,02 1,05 |
1,02 1,02 |
1,01 1,01 |
0,6 |
< 350 НВ > 350 НВ |
1,27 |
1,18 1,43 |
1,08 1,20 |
1,05 1,13 |
1,04 1,08 |
1,03 1,05 |
1,02 1,02 |
Окончание табл. 15
Твердость на поверхности зубьев колеса |
Значения для схемы передачи по рис. 13 | |||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 | ||
0,8 |
< 350 НВ > 350 НВ |
1,45 |
1,27 |
1,12 1,28 |
1,08 1,20 |
1,05 1,13 |
1,03 1,07 |
1,02 1,04 |
1,0 |
< 350 НВ > 350 НВ |
– |
– |
1,15 1,38 |
1,10 1,27 |
1,07 1,18 |
1,04 1,11 |
1,02 1,06 |
1,2 |
< 350 НВ > 350 НВ |
– |
– |
1,18 1,48 |
1,13 1,34 |
1,08 1,25 |
1,06 1,15 |
1,03 1,08 |
1,4 |
< 350 НВ > 350 НВ |
– |
– |
1,23 |
1,17 1,42 |
1,12 1,31 |
1,08 1,20 |
1,04 1,12 |
1,6 |
< 350 НВ > 350 НВ |
– |
– |
1,28 |
1,20 |
1,15 |
1,11 1,26 |
1,06 1,16 |
Таблица 16
Значения коэффициента КНw в зависимости отскорости и твердости колес
Твердость на поверхности зубьев |
Значения КНw при v, м/с | |||||
1 |
3 |
5 |
8 |
10 |
15 | |
200 НВ |
0,19 |
0,20 |
0,22 |
0,27 |
0,32 |
0,54 |
250 НВ |
0,26 |
0,28 |
0,32 |
0,39 |
0,45 |
0,67 |
300 НВ |
0,35 |
0,37 |
0,41 |
0,50 |
0,58 |
0,87 |
350 НВ |
0,45 |
0,46 |
0,53 |
0,64 |
0,73 |
1,00 |
43HRC |
0,53 |
0,57 |
0,63 |
0,78 |
0,91 |
1,00 |
47HRC |
0,63 |
0,70 |
0,78 |
0,98 |
1,00 |
1,00 |
51HRC |
0,71 |
0,90 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
60HRC |
0,80 |
0,90 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
коэффициента принимают по табл. 17 в зависимости от степени точности по нормам плавности, окружной скорости и твердости рабочих поверхностей;
–коэффициент, учитывающий неравномерность распределения напряжения у основания зуба по ширине зубчатого венца, оценивают по формуле = 0,18+0,82;
–коэффициент, учитывающий влияние погрешностей изготовления шестерни и колеса на распределение нагрузки между зубьями, определяют так же, как при расчетах на контактную прочность: =.
Таблица 17
Значения коэффициента KFv в зависимости отскорости и твердости колес
Степень точности по ГОСТ 1643-81 |
Твердость на поверхности зубьев колеса |
Значения ,KFv при v м/с | ||||
1 |
3 |
5 |
8 |
10 | ||
6 |
> 350 НВ |
1,02
|
1,06 |
1,10 |
1,16 1,06 |
1,20 |
1,01 |
1,03 |
1,06 |
1,08 | |||
< 350 НВ |
1,06 |
1,18 |
1,32 |
1,50 1,20 |
1,64 | |
1,03 |
1,09 |
1,13 |
1,26 | |||
7 |
> 350 НВ |
1,02 1,01 |
1,06 1,03 |
1,12 1,05 |
1,19 1,08 |
1,25 1,10 |
< 350 НВ |
1,08 1,03 |
1,24 1,09 |
1,40 1,16 |
1,64 1,25 |
1,80 1,32 | |
8 |
> 350 НВ |
1,03 |
1,09 |
1,15 |
1,24 1,09 |
1,30 1,12 |
1,01 |
1,03 |
1,06 | ||||
< 350 НВ |
1,10 1,04 |
1,30 1,12 |
1,48 1,19 |
1,77 1,30 |
1,96 1,38 | |
9 |
> 350 НВ |
1,03 1,01 |
1,09 1,03 |
1,17 1,07 |
1,28 1,11 |
1,35 1,14 |
< 350 НВ |
1,11 1,04 |
1,33 1,12 |
1,56 1,22 |
1,90 1,36 |
– 1,45 |
Примечание. В числителе приведены значения для прямозубых, в знаменателе – для косозубых зубчатых колес.
В связи с менее благоприятным влиянием приработки на изгибную прочность, чем на контактную, и более тяжелыми последствиями из-за неточности при определении напряжений изгиба приработку зубьев при вычислении коэффициентов ине учитывают.
Модуль передачи определяется из условия не подрезания зубьев у основания
.
Или m=(0,01...0,02).
Из полученного диапазона ...модулей принимают среднее значение, согласуя его со стандартным (первый ряд следует предпочитать второму):
Ряд 1, мм ..........1,0; 1,25; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0; 8,0;
Ряд 2, мм ..........1,125; 1,375; 1,75; 2,25; 2,75; 3,5; 4,5; 5,5; 7,0;
Суммарное число зубьев
Для прямозубых передач
Полученное значение округляют в меньшую сторону до целого числа и определяют действительное значение угла наклона зуба:
=arccos[m/.
Для косозубых колес = 8...20°, для шевронных – = 25...40°.
Число зубьев шестерни и колеса. Число зубьев шестерни
Значение округляют в большую сторону до целого числа. Для прямозубых колес= 17; для косозубых и шевронных= 17соs3.
При < 17 значения модуля можно изменить на меньшее ближайшее из ряда 1 или 2.
Число зубьев колеса внешнего зацепления z2 = - .Внутреннего зацепления z2 = + .
Фактическое передаточное число .
Фактические значения передаточных чисел не должны отличаться от номинальных более чем на: 3% для одноступенчатых, 4 % – для двухступенчатых и 5 % – для многоступенчатых редукторов.
Диаметры колес (рис. 14). Делительные диаметры d
шестерни ................................................................. ;
колеса внешнего зацепления ............................... ;
колеса внутреннего зацепления ......................... .
Диаметры иокружностей вершин и впадин зубьевколес внешнего зацепления:
;
; .
колес внутреннего зацепления
;;
;.
а – делительное межосевое расстояние а = .
После проведенных расчетов выполнить эскизы шестерни и колеса.
Рис. 14. Параметры
цилиндрического колеса
Пример выполнения цилиндрического колеса в приложении 15.