- •Курсовое проектирование деталей машин
- •Авторы: с. А. Чернавский, к.Н. Боков, и. М. Чернии, г. М. Ицкович, в, п. Козинцов
- •Предисловие
- •Глава 1 кинематический расчет привода
- •§ 1.1. Определение требуемой мощности
- •Электродвигателя
- •§ 1.2. Выбор электродвигателя
- •§ 1.3. Передаточное отношение привода
- •Решение
- •Глава II сведения о редукторах
- •§ 2.1. Общие сведения
- •§ 2.2. Обзор основных типов редукторов Одноступенчатые цилиндрические редукторы
- •С цилиндрическими зубчатыми колесами:
- •С цилиндрическими колесами:
- •Одноступенчатые конические редукторы
- •Коническо-цилиндрические редукторы
- •Червячные редукторы
- •Зубчато-червячные, червячно-зубчатые и двухступенчатые червячные редукторы
- •Планетарные и волновые редукторы
- •Мотор-редукторы
- •Глава III зубчатые передачи
- •§ 3.1. Общие сведения
- •§ 3.2. Расчет цилиндрических зубчатых колес на контактную выносливость
- •3.1. Ориентировочные значения коэффициента kh для зубчатых передач редукторов, работающих при переменной нагрузке
- •3.2. Пpедел контактной выносливости при базовом числе циклов
- •Последовательность проектировочного расчета
- •3.4. Значении коэффициента
- •3.5. Значения коэффициента кн
- •3.6. Значения коэффициента кНv,
- •§ 3.3. Расчет зубьев цилиндрических колес на выносливость при изгибе
- •3.7. Значения коэффициента кf
- •3.8. Ориентировочные значения коэффициента kFv
- •3.9. Значения предела выносливости при отнулевом цикле изгиба оF lim b и коэффициент а безопасности sf
- •3.10. Основные параметры цилиндрических зубчатых передач, выполненных без смещения (см. Рис. 3.2)
- •Особенности расчета косозубых и шевронных передач
- •§ 3.4. Расчет конических зубчатых колес
- •3.11. Конические прямозубые колеса по гост 19325-73
- •Особенности расчета конических колес с круговыми зубьями
- •Глава IV червячные передачи
- •§ 4.1. Общие сведения и кинематика передач
- •§ 4.2. Основные параметры передачи
- •4.2. Сочетания модулей т и коэффициентов q лиаметра червяка (по гост 2144-76*)
- •4.3. Значения угла подъема на делительном цилиндре червяка
- •§ 4.3. Расчеты на контактную выносливость и на выносливость при изгибе
- •4.5. Коэффициент yf формы зуба для червячных колее
- •§ 4.4. Коэффициент нагрузки. Материалы и допускаемые напряжения
- •4.6. Коэффициент деформации червяка
- •4.7. Коэффициент динамичности нагрузки Кv
- •4.8. Механические характеристики, основные допускаемые контактиые напряжения [н] и основные допускаемые напряжения изгиба [0f] и [-1f] для материалов червячных колес, мПа
- •4.10. Предельные допускаемые напряжения при пиковых нагрузках
- •Глава V планетарные зубчатые передачи
- •§ 5.1. Общие сведения
- •И кинематический расчет
- •§ 5.2. Условия собираемости соосных и многопоточных передач
- •§ 5.3. Определение чисел зубьев колес
- •§ 5.4. Расчет зубьев планетарных передач на прочность
- •5.3. Формулы для расчета на прочность зубьев планетарных передач
- •§ 5.5. Конструкции планетарных передач
- •С жестко установленными центральными колесами:
- •§ 5.6. Смазывание планетарных передач
- •§ 5.7. Пример расчета планетарной передачи
- •Глава VI волновые зубчатые передачи
- •§ 6.1. Общие сведения
- •§ 6.2. Расчет волновой губчатой передачи
- •6.2. Значения коэффициентов k , и для фрезерованных зубьев в зависимости от предела прочности материала гибкого колеса
- •6.3. Значения коэффициента yf в зависимости от числа зубьев и коэффициента радиального зазора
- •§ 6.3. Конструкции деталей волновых передач
- •6.4. Значения корректируюших коэффициентов k1 и k2 в зависимости от передаточного отношения ihk(n)
- •С помощью маслоподъемного конуса:
- •§ 6.4. Пример расчета волновой передачи
- •Глава VII ременные и цепные передачи
- •§ 7.1. Плоскоременные передачи
- •7.4. Значения коэффициента Ср для ременных передач oт асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором
- •7.5. Расчет плоскоременной передачи
- •7.6. Ширина в обода шкива в зависимости от ширины ремня
- •§ 7.2. Клиноременные передачи
- •7.8. Номинальная мощность, р0 , кВг, передаваемая одним клиновым ремнем (по гост 1284.3 —80 с сокращениями)
- •7.9. Значения коэффициента сl для клиновых ремней (по гост 1284.3—80, с сокращениями)
- •7.10. Значения Ср клиноременных передач от двигателей переменного тока общепромышленного применения
- •7.11. Алгоритм расчета клиноременной передачи
- •§ 7.3. Передачи поликлиновыми ремнями
- •7.13. Поликлиновые ремни
- •7.14. Шкивы для поликлиновых ремней
- •§ 7.4. Цепные передачи
- •7.15. Цепи приводные роликовые однорядные пр (см. Рис. 7.8) (по гост 13568-75*)
- •7.16. Цепи приводные роликовые двухрядные 2пр (см. Рис. 7.9) (по гост 13568-75*)
- •7.17. Допускаемые значения частоты вращения п1, об/мин, малой звездочки для приводных роликовых цепей нормальной серии
- •7.18. Допускаемое давление в шарнирах цепи р, мПа
- •7.19. Нормативные коэффициенты запаса прочности [s] приводных роликовых цепей нормальной серии пр и 2пр
- •7.20 Цепи зубчатые с односторонним зацеплением (по гост 13552-81)
- •7.21. Значения р10, кВт, для приводных зубчатых цепей типа 1 (одностороннего зацепления) условной шириной 10 мм
- •7.22. Нормативный коэффициент запаса прочности s приводных зубчатых цепей типа 1 (с односторонним зацеплением)
- •Глава VIII валы
- •§ 8.1. Нагрузки валов
- •8.1. Выбор знаков перед вторым слагаемым в формулах (8.9) и (8.10)
- •§ 8.2. Расчет валов
- •8.2. Значения коэффициентов k и k для валов с галтелями
- •8.4. Значения k и k для валов с радиальными отверстиями
- •8.5. Значения k и k для валов с одной шпоночной канавкой
- •8.6. Значения k и k для шлицевых участков вала
- •8.7. Значения для валов с напрессованными деталями при давлении напрессовки свыше 20 мПа
- •8.8. Значения и
- •§ 8.3. Конструирование валов
- •§ 8.4. Шпоночные и шлицевые соединения
- •8.9. Шпонки призматические (по гост 23360-78, с сокращениями)
- •8.10. Шпонки сегментные (по гост 24071-80, с сокращениями)
- •8.11. Соединения шлицевые прямоточные (по гост 1139-80, с сокращениями)
- •8.12. Соединения шлицевые эвольвентные (по гост 6033-80, с сокращениями)
- •Глава IX опоры валов
- •§ 9.1. Опоры качения
- •Общие сведения
- •Краткие характеристики основных типов подшипников качения
- •§ 9.2. Схемы установки подшипников качения
- •Левый – «плавающий»
- •Правый подшипник – «плавающий» (радиальный однорядный)
- •§ 9.3. Крепление подшипников на валу и в корпусе
- •9.1. Круглые гайки шлицевые (по гост 11871-80)
- •9.2. Стопорные многолапчатые шайбы (по гост 11872-80)
- •9.3. Кольца пружинные упорные плоские наружные эксцентрические и канавки для них
- •9.4. Кольца пружинные упорные плоские наружные концентрические и канавки для них
- •9.5. Кольца пружинные упорные плоские внутренние эксцентрические и канавки для них
- •9.6. Кольца пружинные упорные плоские внутренние концентрические и канавки для них
- •§ 9.4. Конструирование опорных узлов редукторов
- •9.7. Размеры канавок в валах, мм
- •9.8. Размеры канавок в отверстиях корпусов, мм
- •9.9. Шероховатость посадочных поверхностей валов и отверстий корпусов
- •§ 9.5. Классы точности и посадки подшипников качения
- •9.10. Посадки радиальных шарико- и роликоподшипников классов 0 и 6
- •9.11. Посадки радиально-упорных шарико- и роликоподшипников
- •9.12. Подшипники шариковые и роликовые радиальные и шариковые радиально-упорные, кольца внутренние
- •9.13. Подшипники шариковые и роликвые радиальные и шариковые радиально-упорные, кольца наружные
- •§ 9.6. Смазывание и уплотнение подшипниковых узлов
- •9.14. Пластичные смазочные материалы
- •9.15. Жидкие смазочные материалы
- •9.16. Манжеты резиновые армированные (по гост 8752-79)
- •9.17. Размеры лабиринтных и щелевых уплотнений, мм
- •§ 9.7. Выбор подшипников качения
- •9.18. Значения X и y для подшипников Радиальные однорядные и двухрядные
- •9.19. Значение коэффициента Кб
- •9.20. Значение коэффициента Кт
- •9.21. Формулы для расчета осевых нагрузок
- •9.22. Рекомендации по выбору радиально-упорных шарикоподшипников
- •9.23. Значения коэффициентов радиальной х0 и осевой y0 нагрузок
- •9.24. Величина отношения с / р для шариковых подшипников в зависимости от долговечности Lh и частоты вращения п
- •9.25. Величина отношения с / р для роликовых подшипников в зависимости от долговечности Lh и частоты вращения п
- •4.8. Подшипники скольжения
- •9.26. Антифрикционный чугун для подшипников скольжения
- •9.27. Бронза для вкладышей подшипников скольжения
- •Глава X конструирование деталей редукторов
- •§ 10.1. Конструирование зубчатых
- •И червячных колес и червяков
- •10.1. Определение размеров зубчатых металлических колес
- •§ 10.2. Конструирование корпусов редукторов
- •10.6. Отдушина с сеткой
- •10.7. Пробки к маслоспускным отверстиям
- •§ 10.3. Установочные рамы и плиты
- •§ 10.4. Смазывание редукторов
- •10.8. Рекомендуемые значения вязкости масел дл ясмазывания зубчатых передач при 50оС
- •10.9. Рекомендуемые значения вязкости масел дл ясмазывания червячных передач при 100оС
- •§ 10.5. Тепловой расчет редукторов
- •§ 10.6. Допуски и посадки деталей передач
- •10.11. Предельные отклонения основных отверстий (по гост 25347-82)
- •§10.7. Допуски формы и расположения поверхностей. Шероховатость поверхности
- •10.14. Допуск формы цилиндрических поверхностей, мкм
- •10.15. Допуски параллельности и перпендикулярности, мкм (по гост 24643-81)
- •10.16. Допуски соосности, мкм
- •10.17. Назначение параметров шероховатости поверхностей деталей машин
- •Глава XI муфты
- •§ 11.1. Муфты для постоянного соединения валов
- •11.3. Значения коэффициента k, учитывающего условия эксплуатации привода
- •11.4. Муфты цепные однорядные (по гост 20742-81, с сокращениями)
- •§ 11.2. Предохранительные муфты
- •11.8. Муфты предохранительные кулачковые (по гост 15620-77, с сокращениями)
- •11.9. Муфты предохранительные шариковые (по гост 15621-77, с сокращениями)
- •11.10. Муфты предохранительные фрикционные (по гост 15622-77, с сокращениями)
- •Глава XII примеры расчета и проектирования приводов
- •§ 12.1. Проектирование привода
- •С одноступенчатым цилиндрическим косозубым редуктором и цепной передачей
- •I. Выбор электродвигателя и кинематический расчет (рис. 12.2)
- •II. Расчет зубчатых колес редуктора
- •III. Предварительный расчет валов редуктора
- •IV. Конструктивные размеры шестерни и колеса
- •V. Конструктивные размеры корпуса редуктора (см. Рис. 10.18 и табл. 10.2 и 10.3)
- •VI. Расчет цепной передачи
- •VII. Первый этап компоновки редуктора
- •VIII. Проверка долговечности подшипника
- •IX. Второй этап компоновки редуктора
- •X. Проверка прочности шпоночных соединений
- •XI. Уточненный расчет валов
- •XII. Вычерчивание редуктора
- •XIII. Посадки зубчатого колеса, звездочки и подшипников
- •XIV. Выбор сорта масла
- •XV. Сборка редуктора
- •§ 12.2. Расчет цилиндрического косозубого редуктора с колесами из стали повышенной твердости
- •§ 12.3. Расчет привода с одноступенчатым цилиндрическим косозубым редуктором и клиноременной передачей
- •I. Выбор электродвигателя
- •II. Расчет клиноременной передачи (см. Табл. 7.11)
- •III. Расчет зубчатых колес редуктора
- •IV. Предварительный расчет валов редуктора и выбор подшипников
- •§ 12.4. Проектирование привода с одноступенчатым коническим прямозубым редуктором и цепной передачей
- •I. Выбор электродвигателя и кинематический расчет
- •II. Расчет зубчатых колес редуктора
- •III. Предварительный расчет валов редуктора
- •IV. Конструктивные размеры шестерни и колеса
- •V. Конструктивные размеры корпуса редуктора (см. Рис. 10.18 и табл. 10.2 и 10.3)
- •VI. Расчет параметров цепной передачи
- •VII. Первый этап компоновки редуктора (см. Рис. 12.15)
- •VIII. Проверка долговечности подшипников
- •IX. Второй этап компоновки редуктора (рис. 12.18)
- •X. Проверка прочности шпоночных соединений
- •XI. Уточненный расчет валов
- •XII. Вычерчивание редуктора
- •XIII. Посадки основных деталей редуктора
- •XIV. Выбор сорта масла
- •XV. Сборка редуктора
- •§ 12.5. Расчет конического редуктора с круговыми зубьями
- •§ 12.6. Проектирование одноступенчатого червячного редуктора
- •I. Выбор электродвигателя и кинематический расчет
- •II. Расчет редуктора
- •III. Предварительный расчет валов редуктора и конструирование червяка и червячного колеса
- •IV. Конструктивные размеры корпуса редуктора (см. Рис. 10.17, 10.18 и табл. 10.2 и 10.3)
- •V. Первый этап компоновки редуктора (рис. 12.23)
- •VI. Проверка долговечности подшипников
- •VII. Второй этап компоновки редуктора
- •VIII. Тепловой расчет редуктора
- •IX. Проверка прочности шпоночных соединений
- •Х. Уточненный расчет валов
- •XI. Посадки деталей редуктора и оформление чертежа
- •XII. Выбор сорта масла
- •XIII. Сборка редуктора
- •§ 12.7. Расчет одноступенчатого червячного редуктора общего применения
- •Список литературы
- •Предметный указатель
- •Оглавление
- •Сергей Александрович Чернавский, Кирилл Николаевич Боков, Илья Моисеевич Чернин и др. Курсовое проектирование деталей машин
- •Ордена Трудового Красного Знамени издательство "Машиностроение",
- •107076, Москва, Стромынский пер., 4.
§ 4.3. Расчеты на контактную выносливость и на выносливость при изгибе
Зубья червячного колеса являются расчетным элементом зацепления, так как они имеют меньшую поверхностную и общую прочность, чем витки червяка.
Зубья червячных колес рассчитывают так же, как и зубья зубчатых колес — на контактную выносливость и на выносливость при изгибе: расчет на контактную прочность должен обеспечить не только отсутствие выкрашивания рабочих поверхностей зубьев, но и отсутствие заедания, приводящего к задирам рабочих поверхностей зубьев.
Расчет на контактную выносливость ведут как проектировочный, определяя требуемое межосевое расстояние:
(4.17)
где z2 - число зубьев червячного колеса; q — коэффициент диаметра червяка; [н] — допускаемое контактное напряжение: Тр2 = Т2К — расчетный момент на валу червячного колеса;
- приведенный модуль упругости (E1 — модуль упругости мате-
риала червяка, Е2 — то же, венца червячного колеса). Формула справедлива при любых взаимно согласованных единицах измерения входящих в нее величин.
Формула (4.17) и приведенные ниже формулы (4.19), (4.21), (4.22) и (4.23) соответствуют наиболее распространенной форме венца червячного колеса, при которой условный угол обхвата 28 = 100° (см. рис. 4.2). При ином значении числовые коэффициенты в указанных формулах следует умножить на коэффициент
(4.18)
Данные по выбору коэффициента нагрузки К приведены в §4.4.
В начале расчета предварительно принимают q = 8 или 10, а для слабонагруженных передач (Т2 300 Н • м) q = 12,5 или 16.
Значения [н] выбирают по табл. 4.8-4.10, предварительно принимая vs = 2,5 4 м/с.
Приведенный модуль упругости Eпр определяют по известным значениям модулей упругости материалов червяка и венца червячного колеса. Для стали E1 2,15 105 МПа; для чугуна Е2 (0,8851,18) 105 МПа: для бронзы Е2 (0,8851,13) х 105 МПа (большие значения — для твердых безоловянных бронз).
Средние значения модуля упругости чугуна и бронзы примерно одинаковы, поэтому для сочетания материалов стань — бронза и сталь — чугун формулу (4.17) можно упростить, введя среднее значение Епр 1,32105 МПа:
(4.19)
где Т2 – в Н мм; аw - мм; [н] – в МПа.
После определения аw следует найти модуль зацепления из соотношения
(4.20)
Полученное значение модуля округляют до ближайшего стандартного (см. табл. 4.2). Округление модуля повлечет за собой изменение межосевого расстояния. После выбора стандартных значений m и q необходимо вычислить фактическое значение межосевого расстояния, соответствующее принятым параметрам.
Пусть, например, при z1 = 2, z2 = 32 и q = 10 было получено по формуле (4.19) межосевое расстояние аw = 78 мм. Вычисляем модуль
По табл. 4.2 принимаем m = 4 мм и убеждаемся, что при этом стандартном значении модуля имеется q = 10. Тогда межосевое расстояние
Желательно, чтобы окончательно принятое значение межосевого расстояния выражалось целым числом миллиметров (предпочтительно из стандартного ряда. табл. 4.1). Для этого в отдельных случаях (если допустимо некоторое отступление от заданной величины передаточного числа) надо увеличить или уменьшить z2 на один-два зуба*.
Например, для получения передаточного числа 15,5 было принято z1 = 2; z2 = 31; после округления параметров получено m = 5 мм и q = 10. Тогда
Целесообразно принять z2 = 32; тогда
* Для передач, выполненных со смешением, можно получить аw , выражающееся целым числом миллиметров, без изменения z2 [10,17].
При этом передаточное число 32 / 2 = 16.
Отклонение от заданного при допустимом отклонении до 4%.
Если в задании на проектирование обусловлено, что проектируемый редуктор предназначен для серийного выпуска, то следует согласовать с ГОСТом не только т и q, но и величины aw , z1 и z2 (см. табл. 4.1).
Так, редуктор со стандартными параметрами по ГОСТ 2144-76 будет иметь aw = 100 мм, т= 5 мм, q= 8, , z1 : z2 = 32 : 2.
После окончательного установления параметров зацепления следует уточнить коэффициент нагрузки и допускаемое напряжение (если оно зависит от скорости скольжения) и проверить расчетные контактные напряжения.
При любом сочетании материалов червяка и колеса
(4.21
)
При стальном червяке и червячном колесе, изготовленном из чугуна или имеющем бронзовый венец
(4.22)
или
(4.23)
где н и [н] - в МПа: d1, d2, aw — в мм и Т2 — в Н мм. Результат проверочного расчета следует признать неудовлетворительным, если н превышает [н] более чем на 5% (передача перегружена), а также в случае, если расчетное напряжение ниже допускаемого на 15% и более (передача недогружена). В том и другом случае надо изменигь параметры передачи п повторить проверку напряжений.
Расчет зубьев червячного колеса на выносливость по напряжениям изгиба (зубья колеса обладают меньшей прочностью, чем витки черняка) выполняют по формуле
(4.24)
где F — расчетное напряжение изгиба; Т2 К — расчетный момент на валу червячного колеса; Ft2 — окружная свла на червячном колесе: К — коэффициент нагрузки (см. § 4.4): величину Ft2 определяют по известному моменту на валу червячного колеса:
YF — коэффициент формы зуба, принимаемый но табл. 4.5 в зависимости от эквивалентного числа зубьев червячного колеса
- коэффициент, учитывающий ослабление зубьев в результате износа; для закрытых передач = 1,0, для открытых передач 1,5; [F] — допускаемое напряжение изгиба ([0F] — при работе зубьев одной стороны. [-1F] — при работе зубьев обеими сторонами): значения приведены в § 4.4.