- •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
- •6.1 Выбор материалов зубчатых колес
- •7. Расчет привода с ременной передачей и коническо-цилиндрическим редуктором
- •7.1.Расчет конической передачи
- •7.2. Расчет цилиндрической зубчатой передачи
- •7.3.Проверка зубьев колес по контактным напряжениям
- •7.4. Расчет сил в цилиндрической передаче
- •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 Расчет валов
- •9.1 Ориентировочный расчет валов
- •9.2. Расчет валов по эквивалентному моменту
- •9.2.2 Расчет промежуточного вала редуктора
- •9. 3. Расчет валов зубчато-червячного редуктора
- •9.3.1. Расчет быстроходного вала зубчато-червячного редуктора
- •9.3.2. Расчет промежуточного вала
- •9.3.3. Расчет тихоходного вала зубчато-червячного редуктора
- •9.4. Расчет валов на прочность
- •10. Расчет и выбор подшипников качения
- •10.1 Расчет и выбор подшипников качения быстроходного вала коническо-цилиндрического редуктора
- •10.2 Расчет и выбор подшипников качения тихоходного вала червячного редуктора
- •10.3. Расчет и выбор подшипников качения вала – червяка червячного редуктора
- •11. Расчет шпоночных соединений
- •12. Конструирование элементов корпуса редуктора
- •13. Смазочные устройства и уплотнения
- •13.1. Замена и контроль уровня масла
- •13.2 Уплотнительные устройства
- •14. Муфты
- •14.1. Муфты глухие
- •14.1.1. Муфта втулочная
- •14.1.2. Муфта фланцевая
- •14.2. Муфты компенсирующие
- •14.2.1. Муфта упругая втулочно-пальцевая
- •14.2.2. Муфта упругая со звездочкой
- •14.2.3. Муфта с торообразной оболочкой
- •14.2.4. Муфта зубчатая
- •14.2.5. Муфта шарнирная
- •14.3. Муфты управляемые
- •14.3.1. Муфта кулачковая
- •14.3.2. Муфта фрикционная
- •14.3.3. Конусная фрикционная муфта
- •14.3.4. Электромагнитная фрикционная муфта
- •14.4. Муфты предохранительные самоуправляемые
- •14.4.1. Муфта со срезным штифтом
- •14.4.2. Муфта фрикционная многодисковая
- •14.4.3. Муфта пружинно-шариковая
- •14.4.4. Муфта кулачковая предохранительная самодействующая
- •14.4.5. Центробежная муфта (колодочная)
- •14.4.6. Обгонная муфта
- •Библиографический список
- •Приложения
6. Зубчатые передачи
6.1 Выбор материалов зубчатых колес
Исходные данные: Т1– вращающий момент на шестерне, Нм; n1 – частота вращения шестерни, мин–1; u – передаточное число; схема передачи; Lh – время работы передачи (ресурс), ч.
В зависимости от вида изделия, условий его эксплуатации и требований к габаритным размерам выбирают необходимую твердость колес и материалы для их изготовления.
Для цилиндрической и конической шестерни рекомендуется выбирать одинаковую марку стали и вид термической обработки, соответственно для цилиндрических и конических колес выбирают так же одинаковый материал и вид термической обработки[2].
Передачи со стальными зубчатыми колесами имеют минимальную массу и габариты, тем меньшие, чем выше твердость рабочих поверхностей зубьев, которая зависит от марки стали и варианта термической обработки (табл.11).
На практике в основном применяют следующие варианты термической обработки (т.о.):
I – т.о. колеса — улучшение, твердость 235...262 НВ; т.о. шестерни –улучшение, твердость 269...302 НВ. Марки сталей одинаковы для колеса и шестерни: 45, 40Х, 40ХН, 35ХМ и др. Зубья колес из улучшаемых сталей хорошо прирабатываются и не подвержены хрупкому разрушению, но имеют ограниченную нагрузочную способность. Применяют в слабо- и средненагруженных передачах.
II – т.о, колеса – улучшение, твердость 269...302 НВ; т.о. шестерни – улучшение и закалка ТВЧ, твердость поверхности в зависимости от марки стали (см.табл. 00) 45...50 НRC, 48...53НRC. Твердость сердцевины зуба соответствует термообработке улучшение. Марки сталей одинаковы для колеса и шестерни: 40Х, 40ХН, 35ХМ и др.
-
– т.о. колеса и шестерни одинаковая – улучшение и закалки ТВЧ, твердость поверхности в зависимости от марки стали: 45...50 НRC, 48... 53 НRC.
-
Марки сталей одинаковы для колеса и шестерни: 40Х, 40ХН, 35ХМ и др.
-
– т.о. колеса — улучшение и закалка ТВЧ, твердость поверхности в зависимости от марки стали (табл. 8) 45...50 НRC, 48...53 НRC; т.о. шестерни – улучшение, цементация и закалка, твердость поверхности 56...63 НRC. Материал шестерни — стали 20Х, , 18ХГТ, 12ХНЗА и др.
VI – т.о. колеса и шестерни одинаковая – улучшение, цементация и закалка, твердость поверхности 56...63 НRC. Цементация (поверхностное насыщение углеродом) с последующей закалкой наряду с большой твердостью поверхностных слоев обеспечивает и высокую прочность зубьев на изгиб. Марки сталей одинаковы для колеса и шестерни: 20Х, 20ХН2М, 18ХГТ, 12ХНЗА, 25ХГМ и др.
Кроме цементации применяют нитроцементацию (твердость поверхности 56...63 НRC, стали марок 25ХГМ, ЗОХГТ) и азотирование (твердость поверхности 58...67 НRC, стали марок 38Х2МЮА, 40ХНМА).
При поверхностной термической или химико-термической обработке зубьев механические характеристики сердцевины зуба определяет предшествующая термическая обработка (улучшение).
Несущая способность зубчатых передач по контактной прочности выше, чем выше поверхностная твердость зубьев. Виды упрочнения позволяют повысить нагрузочную способность передачи по сравнению с улучшаемыми сталями. Например, допускаемые контактные напряжения []H цементированных зубчатых колес в два раза превышают значения []H колес, подвергнутых термическому улучшению, уменьшают массу.
Таблица 11
Виды химико-термической обработки сталей
Марка стали |
Термообработка |
Предельные размеры заготовки, мм |
Твердость зубьев |
, МПа |
||||
в сердцевине |
на поверхности |
|
||||||
45 |
Улучшение Улучшение |
125 80 |
80 50 |
235...262 НВ 269 ...302 НВ |
235...262 НВ 269...302 НВ |
540 650 |
||
40Х |
Улучшение Улучшение Улучшение и закалка ТВЧ |
200 125
125 |
125 80
80 |
235...262 НВ 269...302 НВ
269...302 НВ |
235...262 НВ 269...302 НВ
45...50 HRC |
640 750
750 |
||
40ХН 35ХМ |
Улучшение Улучшение Улучшение и закалка ТВЧ |
315 200 200 |
200 125 125 |
235...262 НВ 269...302 НВ 269...302 НВ |
235...262 НВ 269...302 НВ 48...53 HRC |
630 750 750 |
||
40ХНМА 38Х2МЮА |
Улучшение и азотирование |
125 |
80 |
269...302 НВ |
50...56 HRC |
780 |
||
20Х 18ХГТ 12ХНЗА
|
Улучшение, цементация и закалка |
200 |
125 |
300...400 НВ |
56...63 HRC |
800 |
Допускаемые контактные напряжения и напряжения изгиба рассчитываются по табл.12
Таблица 12
Допускаемые контактные напряжения в зависимости от вида
термической обработки
Способ термической или химико-термической обработки |
Средняя твердость на поверхности |
Сталь |
, МПа |
Улучшение, нормализация |
< 350 НВ |
Углеродистая, легированная |
2 НВср + 70 |
Поверхностная, объемная закалка |
40...56 HRC |
17 HRCcp + 200 |
|
Цементация, нитроцементация |
> 56 HRC |
Легированная |
23 HRCcp |
Азотирование |
> 52 HRC |
1050 |
Допускаемое контактное напряжение для шестерни и для колеса определяют по общей зависимости.
.
Таблица 13
Допускаемые напряжения изгиба в зависимости от вида
термической обработки
Способ термической или химико-терми-ческой обработки |
Марка стали |
Твердость зубьев |
, МПа |
||
на поверхности |
в сердцевине |
||||
Улучшение |
45, 40Х, 40ХН, 35ХМ |
< 350 НВ |
< 350 НВ |
1,75 НВср |
|
Закалка ТВЧ по контуру зубьев |
40Х, 40ХН, 35ХМ |
48...52 HRC |
27...35 HRC |
600–700 |
|
Закалка ТВЧ сквозная (m<3 мм) |
48...52 HRC |
48...52 HRC |
500–600 |
||
Цементация |
20Х, 12ХН3А |
57...62HRC |
30...45 HRC |
750–800 |