- •Введение
- •1. Структурный, кинематический и силовой анализ привода с многоступенчатым передаточным механизмом вращательного движения.
- •1.3. Силовой анализ передач вращательного движения
- •2. Расчет зубчатых и червячных передач
- •2.1. Выбор материалов
- •2.1.1. Выбор материала и термообработки
- •2.1.2. Выбор материалов червячных передач
- •2.2. Расчет допускаемых напряжений
- •2.2.1. Виды повреждений зубчатых передач
- •2.2.2. Допускаемые напряжения для зубчатых колес
- •2.2.3. Допускаемые напряжения
- •2.3 Проектный расчет передач
- •2.3.1 Расчет прямозубой цилиндрической передачи.
- •2.3.2 Расчет прямозубой конической передачи
- •2.3.3. Расчет червячной передачи
- •2.4. Проверочный расчет передач
- •2.5.2 Коническая передача
- •2.5.3. Червячная передача
- •Пример решения задачи (коническая передача)
- •3. Расчет на прочность при сложном сопротивлении
- •3.1. Правила оценки направления действия реакций связи.
- •3.2. Условия равновесия системы сил
- •3.3. Метод сечений.
- •3.4. Условия прочности
- •3.5. Условие прочности при циклических нагрузках
- •Пример решения задач
- •Контрольные вопросы
- •Содержание
2. Расчет зубчатых и червячных передач
Расчет передач заключается в назначении материалов для зубчатых колес и их термической обработки; определении допускаемых напряжений на контактную []Н и изгибную []F выносливость; проведении проектного и проверочного расчетов.
2.1. Выбор материалов
2.1.1. Выбор материала и термообработки
зубчатых колес цилиндрических и конических передач
Зубчатые колеса цилиндрических и конических передач изготавливают из сталей, подвергаемых термическому упрочнению.
Марку стали выбирают в зависимости от назначаемой твердости НВ. Ориентировочно твердость стали можно определить по зависимости:
Где Т1 – вращающий момент на входном валу редуктора, Нм;
dдв – диаметр вала электродвигателя в мм.
Величину НВ′ округляют до целого числа НВ, кратного 10. По таблице 3 назначают марку стали и выписывают её характеристики: предел прочности и предел текучести, а также вид термообработки.
Таблица 3
Марка стали |
Термическая обработка |
Твердость |
Предел прочности , МПа |
Предел текучести , МПа |
Сталь 35 |
Нормализация |
140…180 |
600 |
320 |
Сталь 45 |
Улучшение |
180…220 |
750 |
400 |
Сталь 40Х |
Улучшение |
220…260 |
900 |
750 |
Сталь 40ХН |
Улучшение |
260…300 |
920 |
750 |
2.1.2. Выбор материалов червячных передач
В червячных передачах в связи с высокими скоростями скольжения и неблагоприятными условиями смазки применяют антифрикционную пару: сталь-бронза. Червяки, испытывающие гораздо большее количество циклов нагружения, изготавливают из углеродистых или легированных сталей с термообработкой, обеспечивающей высокую твердость (HRC 45...63). Венцы червячных колес изготавливают из бронз, хорошо работающих в условиях трения-скольжения.
Марку бронзы выбирают в зависимости от ориентировочной скорости скольжения Vск, в м / сек:
где n1 – частота вращения вала червяка, об / мин;
Т2 – вращающий момент на валу червячного колеса, Нм.
По таблице 4 назначают марку бронзы и выписывают её характеристики: предел прочности и предел текучести.
Таблица 4
Vск, м / сек |
Группа бронз |
Марка бронзы |
, МПа |
, МПа |
≤ 35 ≤ 25 ≤ 12 |
Оловянистые |
БрОН 10-1-1 БрОФ 10-1 БрОЦС 6-6-3 |
290 250 200 |
170 200 90 |
≤ 5 |
Безоловянистые |
БрАЖ 9-4 |
500 |
200 |
2.2. Расчет допускаемых напряжений
Допускаемые напряжения определяют в зависимости от видов повреждений зубчатых передач и механических характеристик материала зубчатых колес.
2.2.1. Виды повреждений зубчатых передач
и условия прочности
П
Рис 3. Фрагмент
зацепления
зубьев в передаче
вращательного движения
а) усталостное выкрашивание – разрушение рабочих поверхностей зубьев, вызываемое переменными контактными напряжениями Н;
б) поломка зуба – разрушение в результате развития усталостной трещины, образующейся под действием переменных изгибных напряжений F.
В связи с этим расчет зубчатых передач осуществляется в соответствии с двумя условиями прочности:
- условие контактно-усталостной прочности: ;
- условие изгибной выносливости: ;
где и– допускаемые значения контактных и изгибных напряжений.