- •Т.М. Кокина, п.Д. Павленко, а.П. Павленко, в.Н. Никишин детали машин в примерах и задачах Учебное пособие
- •Содержание
- •Глава I. Основы выбора допускаемых напряжений и коэффициентов безопасности
- •1.1. Общие сведения
- •1.2. Допускаемые напряжения
- •Допускаемые напряжения для углеродистых сталей обыкновенного качества в горячекатаном состоянии
- •Механические свойства и допускаемые напряжения углеродистых качественных конструкционных сталей
- •1.3. Коэффициент безопасности
- •2.Соединения
- •2.1. Сварные соединения. Основные расчетные формулы
- •2.1.1 Расчет сварных соединений, выполненных стыковым швом.
- •2.1.2 Расчет сварных нахлесточных соединений.
- •2.1.3 Расчет пробочных и проплавных соединений.
- •2.1.4 Расчет тавровых соединений.
- •2.1.5 Расчет соединений, выполненных контактной сваркой.
- •2.2 Расчет соединений, включающих группу болтов
- •Глава 3 Расчет передач
- •3.1. Подбор клиноремённой передачи (алгоритм подбора)
- •Проверка ремня на долговечность.
- •3.2. Кинематические и силовые расчёты. Выбор электродвигателя.
- •Выбор электродвигателя
- •Пример кинематического и силового расчетов
- •Глава 4. Расчет на прочность зубчатых передач
- •4,1 Расчёт зубьев на контактную прочность (основные расчётные зависимости).
- •Основные расчетные зависимости при расчёте зубьев на прочность при изгибе
- •2.4. Нагрузочная способность зуба при изгибе. Нагрузочная способность зуба при изгибе при выполнении условий любого критерия.
- •4,2.1 Проектировочный расчёт на контактную выносливость
- •4.2.2. Расчёт на выносливость зубьев при изгибе
- •4.2.4 Расчёт на прочность при изгибе
- •Глава 5. Примеры расчета цилиндрических зубчатых передач
- •5.1 Расчет косозубой зубчатой передачи.
- •5.2 Расчет цилиндрической прямозубой передачи
- •5.1. Выбор материала, определение допускаемых напряжений.
- •5.2. Проектировочный расчет на контактную выносливость.
- •5.2.1 Геометрический расчет.
- •5.2.3 Проверочный расчет зубьев на изгибную выносливость
- •5.3 Подбор чисел зубьев в планетарной передаче.
- •Глава 6. Расчет червячных передач
- •6.1 Выбор материала и расчет допускаемых напряжений
- •6.2. Проектировочный расчет передачи
- •6.3 Проверочный расчет передачи на прочность.
- •6.4. Тепловой расчет.
- •Глава 7 расчет цепных передач
- •7.1 Критерий работоспособности цепных передач. Подбор цепей по несущей способности, особенности эксплуатации
- •7.2. Расчет приводных втулочных и роликовых цепей
- •7.3. Порядок расчета приводных втулочных и роликовых цепей
- •7.4 Пример расчета цепной передачи
- •Глава 8. Подбор подшипников качения
- •8.1 Подбор подшипников по статической грузоподъемности
- •8.2. Подбор подшипников по динамической грузоподъемности
- •8.3 Определение эквивалентной динамической нагрузки
- •8.4 Особенности выбора радиальных подшипников
- •8.5. Особенности выбора радиально-упорных подшипников
- •Определение осевых составляющих от действия радиальных нагрузок радиально-упорных шариковых подшипников
- •8.6. Пример подбора подшипников на заданный ресурс для двухступенчатого зубчатого редуктора
- •9.Расчет валов на выносливость
- •9.1 Проверочный расчет валов на выносливость на примере червячно-цилиндрического редуктора
- •9.1.1 Расчет промежуточного вала
- •3. Строим эпюру изгибающих моментов относительно оси y в характерных точках сечения а, b, с1, с2, d.
- •9.1.2 Расчет промежуточного вала
- •Определим величину изгибающих моментов в характерных сечениях а, b, с, d.
- •Крутящий момент в сечениях вала.
- •Проверочный расчет валов на прочность.
- •Глава10. Расчет и выбор муфт
- •10.1 Классификация муфт, их назначение
- •Предохранительная кулачковая муфта
- •Муфта с предохранителем
- •10.2 Подбор муфты
- •Расчёт предохранительного устройства
- •Глава11. Расчет коробки скоростей:
- •11.1. Кинематический и силовой расчет привода. Выбор электродвигателя
- •1.2. Уточнение передаточных чисел привода
- •1.3. Определение вращающих моментов на валах коробки (1-я скорость)
- •11.2. Расчёт косозубой цилиндрической передачи (быстроходная ступень, 1-я скорость)
- •11.2.1. Выбор твёрдости, термообработки и материала колёс
- •2.2. Определение допускаемых контактных напряжений и
- •11.2.3. Проектный расчёт
- •11.2.4. Проверочный расчёт
- •11.3. Расчёт косозубой цилиндрической передачи (быстроходная ступень, 2-я скорость)
- •11.3.1. Выбор твёрдости, термообработки и материала колёс
- •3.2. Определение допускаемых контактных напряжений и
- •3.3. Проектный расчёт
- •11.3.4. Проверочный расчёт
- •11.4. Расчёт косозубой цилиндрической передачи (тихоходная ступень) Пример расчета. Выбор твёрдости, термообработки и материала колёс
- •Определение допускаемых контактных напряжений и напряжений изгиба для зубьев шестерни и колеса
- •Проектный расчёт
- •Проверочный расчёт
- •Литература
6.1 Выбор материала и расчет допускаемых напряжений
Материалы червяка и колеса. Для червяка применяют те же марки сталей, что и для зубчатых колес (см. табл. 2.1). С целью получения высоких качественных показателей передачи применяют закалку до твердости ≥ 45 HRC, шлифование и полирование витков червяка. Наиболее технологичными являются эвольвентные червяки (ZI), а перспективными — нелинейчатые: образованные конусом (ZK) или тором (ZT). Рабочие поверхности витков нелинейчатых червяков шлифуют с высокой точностью конусным или тороидным кругом. Передачи с нелинейчатыми червяками характеризует повышенная нагрузочная способность.
Термообработку улучшение с твердостью ≤ 350 НВ применяют для передач малой мощности (до 1 кВт) и непродолжительной работы. Область применения таких передач с архимедовыми червяками (ZA) сокращается.
Для силовых передач следует применять эвольвентные и нелинейчатые червяки.
Материалы зубчатых венцов червячных колес по мере убывания антизадирных и антифрикционных свойств и рекомендуемым для применения скоростям скольжения можно условно свести к трем группам (табл. 2.14):
Группа I — оловянные бронзы; применяют при скорости скольжения > 5 м/с.
Группа II — безоловянные бронзы и латуни; применяют при скорости скольжения ≤ 2…5 м/с.
Группа III — мягкие серые чугуны; применяют при скорости скольжения ≤ 2 м/с и в ручных приводах.
Так как выбор материала для колеса связан со скоростью скольжения, то предварительно определяют ожидаемое ее значение, м/с:
(6.1)
Таблица 6.1
-
Группа
Материал
Способ отливки
= МПа
=, МПа
I
БрО10Н1Ф1
≤ 25 м/с
ц
285
165
БрО10Ф1
≤ 12 м/с
к
п
245
215
195
135
Бр05Ц5С5
≤ 8 м/с
к
п
200
145
90
80
II
БрА10Ж4Н4
≤ 5 м/с
ц
к
700
650
460
430
БрА10ЖЗМц1,5 ≤ 5 м/с
к
п
550
450
360
300
БрАЭЖЗЛ
≤ 5 м/с
ц
к
п
500
490
390
200
195
195
ЛАЖМц66-6-3-2
≤ 4 м/с
ц
к
п
500
450
400
330
295
260
III
СЧ15,
СЧ20 ≤ 2 м/с
п
п
=320МПа
=360МПа
ПРИМЕЧАНИЕ: Способы отливки: ц — центробежный; к — в кокиль; п — в песок (при единичном производстве).
Допускаемые напряжения.
Допускаемые контактные напряжения для групп материалов:
I группа. Допускаемое напряжение (МПа) при числе циклов перемены напряжений, равном 107:
Коэффициент 0,9 — для червяков с твердыми (H ≥ 45 HRC) шлифованными и полированными витками, 0,75 — для червяков при твердости ≤ 350 НВ; принимают по табл. 2.14.
Коэффициент долговечности , при условии ≤ 1,15. Здесь — эквивалентное число циклов нагружения зубьев червячного колеса за весь срок службы передачи. Если > 25 ∙ 107, то принимают = 25 ∙ 107.
Суммарное число циклов перемены напряжений
(6.2)
где — время работы передачи, ч.
При задании режима нагружения циклограммой моментов коэффициент эквивалентности вычисляют по формуле
(6.3)
где — вращающий момент на i-й ступени нагружения, соответствующие ему частота вращения вала и продолжительность действия; , n — наибольший момент из длительно действующих (номинальный) и соответствующая ему частота вращения.
Значения коэффициента эквивалентности для типовых режимов нагружения (см. рис. 2.3) приведены в табл. 2.15.
Коэффициент учитывает интенсивность изнашивания материала колеса. Его принимают в зависимости от скорости скольжения:
, м/с..............................5 6 7 ≥8
........................................0,95 0,88 0,83 0,80
Обозначение режима по рис. 2.3
|
Коэффициенты эквивалентности | |
|
KFB | |
0 I II III IV V |
1,0 0,416 0,2 0,121 0,081 0,034 |
1,0 0,2 0,1 0,04 0,016 0,004 |
Допускаемые контактные напряжения при числе циклов перемены напряжений :
II группа. Допускаемые контактные напряжения
Здесь = 300 МПа для червяков с твердостью на поверхности витков ≥ 45 HRC; = 250 МПа для червяков при твердости ≤ 350 НВ.
III группа. Допускаемые контактные напряжения
Таблица 6.2
Допускаемые напряжения изгиба вычисляют для материала зубьев червячного колеса:
Коэффициент долговечности
Здесь — эквивалентное число циклов нагружения зубьев червячного колеса за весь срок службы передачи. Если < 106, то принимают = 106. Если > 25 ∙ 107, то принимают = 25 ∙ 107.
Суммарное число циклов перемены напряжений — по (6.2).
При задании режима нагружения циклограммой моментов коэффициент KFE эквивалентности вычисляют по формуле
Значение коэффициентов KFE эквивалентности для типовых режимов нагружения (см. рис. 2.3) приведены в табл. 2.15.
Исходное допускаемое напряжение изгиба для материалов:
групп I и II......................................
группы III........................................
где — предел прочности при изгибе, МПа (обычно в 1,5... 2,2 раза больше ).
Предельные допускаемые напряжения при проверке на максимальную статическую или единичную пиковую нагрузку для материалов:
группы I..........................................
группы II..........................................
группы III........................................