Технические требования на чертеже редуктора расчёт цилиндрических зубчатых передач Расчёт зубьев червячного колеса Пример выполнения курсового проекта Расчет резьбовых соединений Зубчатые передачи Червячные передачи

Курсовой проект по дисциплине "Детали машин"

Определяют геометрические параметры передачи:

ширина зучатого колеса b2 = Ψba aω,

ширина шестерни b1 = b2 + (2-8)мм. (в зависимости от габаритов)

диаметры вершин зубьв da1 = d1 +2mn; da2 = d2 +2mn.

коэффициент шестерни по диаметру Ψbd = b1 /d1. (7. 11)

 7.6. Назначение степени точности передачи

Степень точности передачи и коэффициент динамичности КНv назначаются в зависимости от окружной скорости зубчатых колёс v = 0.5ω1d1  по табл. 7.2

 Таблица 7.2.

Передача

Твёрдость НВ

поверхности зубьев

Окружная скорость, м/с.

До5

10

15

20

 Степень точности

8

7

Прямозубая

Менее 350

Коэффициент динамичности

КНv

1,05

--

--

--

Прямозубая

Более 350

1,1

--

--

--

Косозубая

Менее 350

1,0

1,01

1,02

1,05

Косозубая

Более 350

1,0

1,05

1,07

1,1

.  7.7. Проверка зубчатой передачи на выносливость по контактным 

напряжениям для прямозубых передач выполняется по формуле

  (7.12)

Для косозубых передач

  , ( 7.13 )

где KH =КНβКНVКНa – коэффициент нагрузки. Значения КНβ даны в табл. 7.1, значения КНV даны в табл. 7.2.

Коэффициент  КНa учитывает условия монтажа косозубой передачи и в зависимости от окружной скорости зубчатых колёс и степени точности изготовления назначается по табл. 7.3

  Таблица 7.3

Степень точности

Окружная скорость, м/с

до 1

5

10

15

20

6

1

1,02

1,03

1,04

1,05

7

1,02

1,05

1,07

1,10

1,12

8

1,06

1,09

1,013

--

--

9

1,1

1,16

--

--

--

Для прямозубых передач КНa =1

 Значения, полученные по формулам (7.12) и (7.13) должны быть меньше значения допускаемого контактного напряжения, вычисленного по формуле (7.3).

 В курсовом проектировании допускается перегрузка до 10%.

Проверка зубчатой передачи на выносливость по напряжениям

изгиба(излом зуба) выполняется по формуле

  (МПа) , (7.14)

 где Ft = 2T1 /d1 = 2T2 / d2 – окружная сила на колесе, (Н) (7.15)

КF = KFβ KFv - коэффициент нагрузки, (7.16)

KFβ  - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по 

длине зуба, который выбирается по табл.7.4. 

 Таблица 7.4.

Ψbd =

b/dω1

Твёрдость рабочих поверхностей зубьев, НВ

Менее 350 НВ

Более 350 НВ

1

2

3

4

1

2

3

4

0,2

1,00

1,04

1,18

1,1

1,03

1,05

1,35

1,2

0,4

1,03

1,07

1,37

1,21

1,07

1,1

1,7

1,45

0,6

1,05

1,12

1,62

1,4

1,09

1,18

--

1,72

0,8

1,08

1,17

--

1,59

1,13

1,28

--

--

1,0

1,1

1,23

--

--

1,2

1,4

--

--

1,2

1,13

1,3

--

--

1,3

1,53

--

--

1,4

1,19

1,38

--

--

1,4

--

--

--

1,6

1,25

1,45

--

--

--

--

--

--

Данные в столбце 1 относятся к симметричному расположению колёс относительно опор;

2 – к несимметричному; 3 – к консольному при установке валов на шарикоподшипниках;

4 – то же, при установке валов на роликоподшипниках

 

KFv – коэффициент динамичности, который в зависимости от окружной скорости и термообработки выбирается по табл. 7.5

 Таблица 7.5.

Степень

точности

Твёрдость НВ поверхности зубьев

Окружная скорость, м/с.

3

3-8

8-12,5

6

НВ менее 350

1/1

1,2/1

1,3/1

6

НВ более 350

1/1

1,15/1

1,25/1

7

НВ менее 350

1,15/1

1,35/1

1,45/1,2

7

НВ более 350

1,15/1

1,25/1,1

1,35/1,1

8

НВ менее 350

1,25/1,1

1,45/1,3

-/1,4

8

НВ более 350

1,2/1,1

1,35/1,2

-/1,3

ΥF – коэффициент, учитывающий форму зуба, который в зависимости от числа зубьев имеет следующие значения:

z

17

20

25

30

40

50

60

70

80

100 и более

ΥF

4,28

4,09

3,9

3,8

3,7

3,66

3,62

3,61

3,61

3,6

  Для косозубых передач коэффициент формы зуба ΥF следует принимать не по фактическому числу зубьев z, а по эквивалентному zv, которое учитывает повышение несущей способности косозубых передач.

 ZV = Z / Cos3β , (7.17)

Коэффициент Υβ компенсирует погрешности принятой расчётной схемы и при расчёте прямозубых колёс не учитывается.

 Υβ =(1-β0 ) / 140, (7.18)

 где  β0 – угол наклона делительной линии зуба.

 Коэффициент KFa учитывает неравномерность распределения нагрузки между зубьями и определяется по формуле 

 KFa =  , (7.19)

где εа коэффициент торцового перекрытия,  n - cтепень точности.

В курсовом проектировании можно принимать среднее значение εа = 1,5 и степень точности 8-ю; тогда KFa = 0,92.

 Допускаемое напряжение [σF] при расчёте на изгибную прочность разрешается вычислять по упрощенной формуле: [σF] = σ 0Flimb / [SF], (7.20)

 где, коэффициент безопасности [SF] = [SF]' + [SF]''. Первый коэффициент [SF]' учитывает нестабильность свойств материала зубчатых колёс (его значения приведены в табл.7.6). Второй коэффициент  [SF]'' учитывает способ получения заготовки зубчатого колеса : для поковок и штамповок  [SF]''=1; для проката [SF]''=1,15; для литых заготовок [SF]''=1,3.

 Значения предела выносливости при расчёте на изгибную прочность σ 0Flimb приведены в табл. 7.6. 

 

 Таблица. 7.6.

 Марка стали

Термообработка

Твердость зубьев

σ 0Flimb

(МПа)

 

 [SF]'

На поверхности

В сердцевине

40, 45, 40Х, 40ХФА

Нормализация, улучшение

НВ 180-300

1,8 НВ

1,75

40Х, 40ХН, 40ХФА

Объёмная закалка

НRС 45-50

500-550

1,8

40ХН, 40ХН2МА

Закалка ТВЧ

НRС 48-55

НRС 25-35

700

1,75

20ХН, 20ХН2М, 12ХН,12ХН3А

цементация

НRС 57-63

--------

950

1,55

Стали, содержащие алюминий

Азотирование

НV 700-900

НRС 24-40

300+1.2 НRС сердцевины

1,75

  После произведенных вычислений необходимо определить соотношение

 [σF] / ΥF отдельно для шестерни и для колеса. Дальнейший расчёт выполняется для того из колёс, у которого данное отношение имеет меньшее значение. При этом сопряжённое колесо будет иметь просто больший запас прочности. 

 8. Расчёт конических зубчатых 

 колёс.

 Расчёт конических зубчатых колёс целесообразно выполнять, ориентируясь на зависимости, приведенные в разделе 7 для цилиндрических колёс.

 Расчёт контактных напряжений допускается выполнять по упрощенной формуле

Подпись: Рис.8.1
,(8.1)

Подпись: Рисунок 8.1 .Коническая зубчатая передачагде R – среднее конусное расстояние R= Re – 0.5b. Re – внешнее конусное расстояние.

Коэффициент нагрузки КН принимается таким же, как и для цилиндрических прямозубых передач, при условии, что степень точности конических колёс на единицу выше, чем цилиндрических. Т2 – вращающий момент на колесе (Нмм); b- ширина зубчатого венца.

 Проектировочный расчёт начинают с определения внешнего делительного диаметра колеса:  (8.2)

Для прямозубых передач Kd =99, для колёс с круговыми зубьями Kd =86.

 Таблица 8.1.

 Формулы расчёта геометрии прямозубых конических колёс

 


Полный расчёт конических колёс с круговыми зубьями приведен в источнике

Предпочтительными являются значения без скобок.

 Номинальные значения передаточных чисел U желательно округлить по

ГОСТ 12289-76 : 1; (1.12); 1.25; (1.40); 1.6; (1.8); 2; (2.24); 2.5; (2.8); 3.15; (3.55); 4.0; (4.5); 5.0; (5.6); 6.3.

Предпочтительными являются значения без скобок. Фактические отклонения не должны превышать 3%.

  Коэффициент ширины зубчатого венца ΨbRe =b / Re при проектировании редукторов рекомендуется принимать ΨbRe = 0,285.

 Коэффициент КНβ принимают предварительно для колёс с твёрдостью поверхности зубьев НВ менее 350 от 1,2 до1,35; при твёрдости НВ более 350 от 1,25 до 1,45. (см. раздел 7)

Далее при проверочном расчёте значение коэффициента нагрузки уточняют.

Число зубьев шестерни рекомендуется выбирать Z1 = 18-32.

Число зубьев колеса Z2 = Z1U.

  Так как найденные значения числа зубьев округляют до целого, то необходимо затем уточнить передаточное число U = Z2 / Z1 и угол δ2 = arс tq u.

Внешний окружной модуль me округлять не обязательно.

 Проверку зубьев конических прямозубых колёс на выносливость по напряжениям изгиба выполняют по формуле:  , (8.3)

 где KF – коэффициент нагрузки при расчёте на изгиб, выбираемый так же, как и для цилиндрических колёс.  Ft – окружная сила, которую считают приложенной по касательной к средней делительной окружности Ft = 2T2 / d2 ; 

ΥF –коэффициент формы зуба (см. радел 7) , выбираемый в зависимости от эквивалентного числа зубьев ( для косозубых передач);  ζF ≈ 0.85 – коэффициент понижения несущей способности конических передач по сравнению с цилиндрическими; m- средний расчётныё модуль зацепления. Допускаемое напряжение

[σF] выбирают так же, как и для цилиндрических передач ( см. раздел 7).

 Расчёт ведут, как и для цилиндрических передач, по тому колесу, для которого отношение [σF] / ΥF меньше.


Проверочный расчет на выносливость при изгибе