Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
МЧС РОССИИ
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ГОСУДАРСТВЕННОЙ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ СЛУЖБЫ
К.С. Иванов
Ю.В. Мисевич
О.В. Петрова
РАСЧЕТ ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ
ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКОЙ РАБОТЫ
для заочного обучения
по дисциплине «Механика»
раздел «Детали машин»
Санкт - Петербург
2011
Иванов К.С., Мисевич Ю.В., О.В. Петрова. Расчет зубчатых передач. Учебно-методическое пособие для выполнения расчетно-графической работы для заочного обучения по дисциплине «Механика» раздел «Детали машин».- СПб.: СПб УГПС МЧС России, 2011, - 32 с.
Учебно-методическое пособие по расчету зубчатых передач составлено в соответствии с типовой программой по механике для не машиностроительных специальностей высших учебных заведений.
Пособие включает требования по выполнению и оформлению расчетно-графической работы (РГР), теоретический материал в объеме, достаточном для выполнения работы, перечень учебной литературы. Подробно рассмотрены геометрический и прочностной расчеты цилиндрических прямозубых, косозубых и шевронных, а также конических зубчатых передач прямозубых и с круговым зубом, методика и последовательность проведения вычислений; приведены варианты индивидуальных заданий.
Знания и навыки, полученные в ходе выполнения работы, будут необходимы при дальнейшем изучении специальных дисциплин, а также при решении технических задач по проектированию и расчету механизмов пожарной техники, приборов.
Пособие рекомендовано для слушателей заочного обучения при изучении раздела "Детали машин".
© Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России, 2011
|
4 |
|
|
|
4 |
|
7 |
|
|
12 |
|
|
12 |
|
|
14 |
|
|
19 |
|
|
22 |
|
|
22 |
|
|
23 |
|
|
25 |
|
|
28 |
Зубчатая передача состоит из двух колес с зубьями, которыми они сцепляются между собой. Меньшее зубчатое колесо передачи называется шестерней, большее - колесом.
Зубчатые передачи могут преобразовывать вращательное движение между валами, как с параллельными (цилиндрические передачи), так и с пересекающимися (конические передачи) геометрическими осями.
По форме и расположению зубьев на зубчатом колесе различают прямозубые, косозубые, шевронные, с круговым зубом передачи.
Зубчатые передачи нашли широкое распространение среди механических передач благодаря ряду достоинств, к которым можно отнести компактность, высокий к.п.д. (0,96 - 0,98), постоянство передаточного числа, большую долговечность и надежность в работе, возможность передачи больших мощностей при практически любых скоростях и передаточных отношениях, простоту обслуживания и ряд других.
В настоящем пособии будем рассматривать цилиндрические зубчатые передачи с внешним зацеплением колес и конические зубчатые передачи.
1.1 Цель выполнения расчетно-графической работы
Расчетно-графическая работа "Расчет зубчатых передач" имеет цель проверить глубину и качество усвоения слушателями теоретического материала по теме "Зубчатые передачи" и привить навыки по самостоятельному практическому инженерному расчету кинематических и силовых соотношений в названных передачах.
1.2. Требования к выполнению и оформлению работы
При выполнении и оформлении расчетно-графической работы должны соблюдаться следующие требования:
Работа, выполненная не по своему варианту, не проверяется и не зачитывается!
1.3. Подготовка к выполнению работы
Прежде чем приступать к выполнению работы, необходимо изучить (повторить) теоретический материал по учебной литературе, конспекту лекций и настоящему учебно-методическому пособию, усвоить основные положения, классификацию, назначение, области применения зубчатых передач в пожарной технике, их достоинства и недостатки, кинематические и силовые соотношения.
Номер варианта задания соответствует двум последним цифрам номера служебного удостоверения слушателя. Номер схемы редуктора (табл.2) соответствует предпоследней, а номер строки исходных данных (табл.1) - последней цифре номера служебного удостоверения.
Например, номер служебного удостоверения слушателя - 423, значит, вариант задания для расчета № 23; расчетная схема -№ 2 (табл.2), строка исходных данных - № 3 (табл.1).
В ходе расчетно-графической работы необходимо:
1. Рассчитать зубчатую передачу одноступенчатого цилиндрического или конического редуктора общего назначения с постоянной нагрузкой. Редуктор предназначен для длительной работы.
2. Сконструировать и вычертить ведомое колесо зубчатой передачи по вычисленным числовым параметрам в масштабе на листе формата А4 или А3 (пример оформления чертежа в приложении и в учебном пособии [2]).
Таблица 1. Исходные данные
|
№ схемы |
№ строки |
Параметры на ведомом валу: |
Передаточное отношение i |
Материал колес |
|
|
Мощность N2, кВт |
Угловая скорость 2, рад/с |
||||
|
1 |
1 |
10 |
40 |
3,15 |
Ст.45 |
|
2 |
9 |
30 |
2,5 |
Ст.40Х |
|
|
3 |
8 |
25 |
4,0 |
Ст.40ХН |
|
|
4 |
7 |
15 |
2,0 |
Ст.35ХМ |
|
|
5 |
6 |
20 |
2,5 |
Ст.45 |
|
|
6 |
5 |
10 |
1,6 |
Ст.35ХМ |
|
|
7 |
8,5 |
15 |
3,15 |
Ст.40ХН |
|
|
8 |
7,5 |
20 |
2,5 |
Ст.40Х |
|
|
9 |
6,5 |
15 |
1,6 |
Ст.40ХН |
|
|
0 |
5,5 |
10 |
4,0 |
Ст.45 |
|
|
2 |
1 |
12 |
40 |
4,0 |
Ст.45 |
|
2 |
10 |
30 |
3,15 |
Ст.40Х |
|
|
3 |
11 |
25 |
4,0 |
Ст.40ХН |
|
|
4 |
8 |
15 |
2,5 |
Ст.35ХМ |
|
|
5 |
7 |
20 |
5,0 |
Ст.40Х |
|
|
6 |
12,5 |
10 |
1,6 |
Ст.20ХН2М |
|
|
7 |
11,5 |
10 |
2,5 |
Ст.18ГТ |
|
|
8 |
10,5 |
15 |
3,15 |
Ст.40Х |
|
|
9 |
13,5 |
10 |
2,0 |
Ст.20Х |
|
|
0 |
7,5 |
10 |
4,0 |
Ст.45 |
|
|
3 |
1 |
15 |
35 |
4,0 |
Ст.45 |
|
2 |
14 |
30 |
5,0 |
Ст.40Х |
|
|
3 |
13 |
25 |
4,0 |
Ст.40ХН |
|
|
4 |
12 |
15 |
2,5 |
Ст.35ХМ |
|
|
5 |
11 |
20 |
2,0 |
Ст.40Х |
|
|
6 |
15 |
10 |
5,0 |
Ст.20ХН2М |
|
|
7 |
14,5 |
15 |
1,6 |
Ст.18ГТ |
|
|
8 |
12,5 |
20 |
2,5 |
Ст.40Х |
|
|
9 |
17,5 |
15 |
3,15 |
Ст.20Х |
|
|
0 |
10,5 |
10 |
2,5 |
Ст.45 |
|
|
4 |
1 |
10 |
40 |
2,0 |
Ст.45 |
|
2 |
9 |
30 |
3,15 |
Ст.40Х |
|
|
3 |
8 |
25 |
1,25 |
Ст.40ХН |
|
|
4 |
7 |
15 |
2,5 |
Ст.35ХМ |
|
|
5 |
6 |
20 |
2,0 |
Ст.40Х |
|
|
6 |
12 |
10 |
1,6 |
Ст.20ХН2М |
|
|
7 |
8,5 |
15 |
2,5 |
Ст.45 |
|
|
8 |
7,5 |
20 |
3,15 |
Ст.40Х |
|
|
9 |
9,5 |
5 |
2,0 |
Ст.20Х |
|
|
0 |
5,5 |
10 |
1,6 |
Ст.45 |
|
|
5 |
1 |
15 |
35 |
3,15 |
Ст.45 |
|
2 |
14 |
30 |
2,0 |
Ст.40Х |
|
|
3 |
13 |
25 |
1,6 |
Ст.40ХН |
|
|
4 |
12 |
15 |
2,5 |
Ст.35ХМ |
|
|
5 |
11 |
20 |
2,0 |
Ст.40Х |
|
|
6 |
11 |
5 |
1,6 |
Ст.20ХН2М |
|
|
7 |
15,5 |
10 |
2,5 |
Ст.18ГТ |
|
|
8 |
12,5 |
20 |
2,0 |
Ст.40Х |
|
|
9 |
11,5 |
15 |
3,15 |
Ст.35ХН |
|
|
0 |
10,5 |
10 |
1,25 |
Ст.45 |
|
|
6 |
1 |
10 |
40 |
4,0 |
Ст.45 |
|
2 |
9 |
30 |
5,0 |
Ст.40Х |
|
|
3 |
8 |
25 |
4,0 |
Ст.40ХН |
|
|
4 |
7 |
15 |
2,5 |
Ст.35ХМ |
|
|
5 |
15 |
5 |
5,0 |
Ст.20Х |
|
|
6 |
17 |
10 |
5,0 |
Ст.20ХН2М |
|
|
7 |
8,5 |
15 |
1,6 |
Ст.45 |
|
|
8 |
7,5 |
20 |
2,5 |
Ст.40Х |
|
|
9 |
6,5 |
15 |
3,15 |
Ст.40Х |
|
|
0 |
5,5 |
10 |
2,5 |
Ст.45 |
|
|
7 |
1 |
15 |
5 |
3,15 |
Ст.20ХН2М |
|
2 |
14 |
30 |
2,5 |
Ст.40Х |
|
|
3 |
13 |
25 |
4,0 |
Ст.40ХН |
|
|
4 |
12 |
15 |
2,0 |
Ст.35ХМ |
|
|
5 |
11 |
5 |
3,55 |
Ст.20Х |
|
|
6 |
9 |
10 |
1,6 |
Ст.45 |
|
|
7 |
14,5 |
10 |
5,0 |
Ст.35ХМ |
|
|
8 |
12,5 |
20 |
2,5 |
Ст.40Х |
|
|
9 |
11,5 |
15 |
1,6 |
Ст.20Х |
|
|
0 |
10,5 |
10 |
4,0 |
Ст.45 |
|
|
8 |
1 |
10 |
40 |
4,0 |
Ст.45 |
|
2 |
9 |
30 |
3,15 |
Ст.40Х |
|
|
3 |
8 |
25 |
4,0 |
Ст.40ХН |
|
|
4 |
7 |
15 |
2,5 |
Ст.35ХМ |
|
|
5 |
6 |
20 |
2,0 |
Ст.40Х |
|
|
6 |
5 |
10 |
1,6 |
Ст.35ХМ |
|
|
7 |
13,5 |
10 |
5,0 |
Ст.18ГТ |
|
|
8 |
7,5 |
20 |
3,55 |
Ст.40Х |
|
|
9 |
15,5 |
5 |
5,0 |
Ст.20Х |
|
|
0 |
5,5 |
10 |
4,0 |
Ст.45 |
|
|
9 |
1 |
12 |
35 |
3,15 |
Ст.45 |
|
2 |
10 |
30 |
2,0 |
Ст.40Х |
|
|
3 |
11 |
25 |
1,6 |
Ст.40ХН |
|
|
4 |
8 |
15 |
2,5 |
Ст.35ХМ |
|
|
5 |
7 |
20 |
2,0 |
Ст.40Х |
|
|
6 |
8,5 |
10 |
1,6 |
Ст.35ХМ |
|
|
7 |
9 |
15 |
2,5 |
Ст.45 |
|
|
8 |
10,5 |
20 |
2,0 |
Ст.40Х |
|
|
9 |
11,5 |
15 |
3,15 |
Ст.20Х |
|
|
0 |
7,5 |
10 |
1,25 |
Ст.45 |
|
|
0 |
1 |
15 |
40 |
2,0 |
Ст.45 |
|
2 |
14 |
30 |
3,15 |
Ст.40Х |
|
|
3 |
13 |
25 |
1,25 |
Ст.40ХН |
|
|
4 |
12 |
15 |
2,5 |
Ст.35ХМ |
|
|
5 |
15,5 |
10 |
2,0 |
Ст.20Х |
|
|
6 |
9 |
10 |
1,6 |
Ст.40Х |
|
|
7 |
14,5 |
10 |
2,5 |
Ст.18ГТ |
|
|
8 |
12,5 |
20 |
3,15 |
Ст.40Х |
|
|
9 |
11,5 |
5 |
2,0 |
Ст.20Х |
|
|
0 |
9,5 |
10 |
1,6 |
Ст.45 |
Таблица 2. Схема редуктора
|
1. 6. |
2. 7. |
||
|
Цилиндрический редуктор с зубчатой прямозубой передачей |
Цилиндрический редуктор с зубчатой косозубой передачей |
||
|
3. 8. |
4. 9. |
||
|
Цилиндрический редуктор с зубчатой шевронной передачей |
Конический редуктор с зубчатой прямозубой передачей |
||
|
5. 0. |
|||
|
Конический редуктор с зубчатой передачей с косым зубом |
1. Выбор твердости колес.
Прежде, чем приступить к расчету допускаемых напряжений, нужно определить твердость зубьев колес. Твердость колес зависит от марки стали, из которого они изготовлены и способа ее термообработки. В таблице 3.1. представлены характеристики некоторых сталей.
Твердость определяется следующим образом:
1) колесо и шестерня передачи изготавливаются из одной марки стали;
2) для шестерни выбирается такой способ термообработки стали, при котором твердость выше (например, Ст.45: колесо – улучшение, твердость 235…262 НВ, шестерня – улучшение, твердость 269…302 НВ);
3) из представленного диапазона твердости вычисляется средняя твердость , стали IV группы выбираются одинаковыми для шестерни и колеса.
Таблица 3.1. Механические характеристики некоторых сталей
|
Марка стали |
Термообработка |
Предельные размеры заготовки, мм |
Твердость зубьев на поверхности |
σТ, Н/мм2 |
|
|
Dпр |
Sпр |
||||
|
Ст.45 |
Улучшение Улучшение |
125 80 |
80 50 |
235…262 НВ 269…302 НВ |
540 650 |
|
Ст.40Х |
Улучшение Улучшение Улучшение и закалка ТВЧ |
200 125 125 |
125 80 80 |
235…262 НВ 269…302 НВ 440…508 НВ |
640 750 750 |
|
Ст.40ХН, Ст.35ХМ |
Улучшение Улучшение Улучшение и закалка ТВЧ |
315 200 200 |
200 125 125 |
235…262 НВ 269…302 НВ 451…521 НВ |
630 750 750 |
|
Ст.20Х, Ст.20ХН2М, Ст.18ГТ |
Улучшение, цементация и закалка |
200 |
125 |
545…641 НВ |
800 |
2. Допускаемые контактные напряжения, МПа
,
где индексы "1" и "2" (здесь и далее) определяет параметры шестерни и колеса соответственно;
HO - предел контактной усталости поверхности зубьев, МПа:
, где НВ – средняя твердость соответственно колеса и шестерни;
[SH] - коэффициент безопасности ([SH]=1,1...1,2);
КHL - коэффициент долговечности (KHL=1,0...2,6).
.
3. Допускаемое напряжение изгиба для материала зуба, МПа
,
где FO - предел выносливости зубьев при изгибе (зависит от термообработки), МПа: FO = 1,8НВ;
[SF] - коэффициент безопасности ([SF] = 1,25...2,3);
KFC - коэффициент, учитывающий влияние приложения нагрузки (при одностороннем приложении нагрузки КFC = 1);
KFL - коэффициент долговечности зубьев (КFL=1,0...2,1).
Прежде чем приступить к расчету, необходимо вычислить крутящий момент на ведомом валу, :
.
где N2 – мощность на ведомом валу, Вт;
2 – угловая скорость, рад/с.
1. Межосевое расстояние передачи, мм:
,
где i - передаточное отношение;
Ka - коэффициент (для прямозубых передач Ka = 49,5, для косозубых
и шевронных - Кa = 43,0);
КН - коэффициент неравномерности распределения нагрузки по ширине зубчатого венца (КН = 1,0...1,48);
а - коэффициент ширины венца зубчатого колеса (зависит от положения колес относительно опор) принимается:
при симметричном расположении колес……..….………0,315; 0,4;
при несимметричном расположении колес…….….0,25; 0,315; 0,4;
при консольном расположении одного или обоих колес...0,2; 0,25.
Межосевое расстояние аw округляют до ближайшего стандартного значения по ГОСТ 2185-66 (СТ СЭВ 229-75) табл. 3.2.
Таблица 3.2. Стандартные значения межосевых расстояний, мм по ГОСТ 2185-66 (СТ СЭВ 229-75)
|
1-й ряд |
63 |
80 |
100 |
125 |
160 |
200 |
250 |
315 |
|
2-й ряд |
71 |
90 |
112 |
140 |
180 |
224 |
280 |
355 |
|
1-й ряд |
400 |
500 |
630 |
800 |
1000 |
1250 |
1600 |
2000 |
|
2-й ряд |
450 |
560 |
710 |
900 |
1120 |
1400 |
1800 |
2240 |
Примечание.1-й ряд следует предпочитать 2-му ряду.
2. Ширина зубчатого венца, мм
; .
3. Диаметры валов под шестерню и колесо (DB1, DB2) определяются из условия прочности по касательным напряжениям
,
где [ ] - допускаемое касательное напряжение, МПа. Принять [ ] = 20 МПа;
W - полярный момент сопротивления, мм3; W = 0,2d3.
Полученные численные значения диаметров валов округляют до ближайших больших стандартных значений по ГОСТ 6636-69 (табл. 3.3).
Таблица 3.3. Стандартные диаметры валов, мм (ГОСТ 6636-69)
|
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
21 |
22 |
24 |
25 |
26 |
28 |
30 |
|
32 |
34 |
36 |
38 |
40 |
42 |
45 |
48 |
50 |
53 |
55 |
60 |
|
63 |
65 |
70 |
75 |
80 |
85 |
90 |
95 |
100 |
105 |
110 |
115 |
|
120 |
125 |
130 |
140 |
150 |
160 |
170 |
180 |
190 |
200 |
210 |
220 |
4. Модуль зубьев
Минимальное значение модуля mmin определяют из условия прочности:
,
где Кm - коэффициент, зависящий от вида передачи (для прямозубой - Кm = 6,8; для косозубой - Кm = 5,8; для шевронной - Кm = 5,2);
[F] соответствует меньшему из значений [F]1 и [F]2.
Принимают значение модуля m, согласуя его со стандартным значением по ГОСТ 9563-60 (СТ СЭВ 310-76) табл. 3.4.
Таблица 3.4. Стандартные значения модуля зубьев m по ГОСТ 9563-60 (СТ СЭВ 310-76)
|
1-й ряд |
1,0 |
1,25 |
1,5 |
2,0 |
2,5 |
3,0 |
|||||
|
2-й ряд |
1,125 |
1,375 |
1,75 |
2,25 |
2,75 |
||||||
|
1-й ряд |
4,0 |
5,0 |
6,0 |
8,0 |
10,0 |
||||||
|
2-й ряд |
3,5 |
4,5 |
5,5 |
7,0 |
9,0 |
11,0 |
5. Минимальный угол наклона зубьев (для косозубой и шевронной передач), град.
.
6. Суммарное число зубьев
для прямозубой передачи:
,
для косозубой и шевронной передач:
[Z],
где [Z] - наибольшее допустимое количество зубьев. Принять .
Полученное значение Z округляют в меньшую сторону до целого числа.
7. Фактический угол наклона зубьев (для косозубой и шевронной передач), град.
.
Для косозубых колес = 8…250, для шевронных - = 25…400.
8. Число зубьев шестерни и колеса
; .
Полученное значение z1 округляют до целого числа. Для прямозубых колес z1min = 17; для косозубых и шевронных - z1min = 17cos3.
9. Фактическое передаточное число
.
Фактическое значение передаточного числа не должно отличаться от номинального более чем на 5 %.
10. Делительные (начальные) диаметры, мм
для прямозубой передачи
; ;
для косозубой и шевронной передач
; .
11. Уточненное межосевое расстояние, мм
.
12. Диаметр вершин зубьев, мм
.
13. Окружная сила в зацеплении, Н
Ft = .
14. Радиальная сила в зацеплении, Н
для прямозубых колес
;
для косозубых и шевронных колес
,
где w - стандартный угол зацепления, град. (w = 20o).
15. Проверка соблюдения условия прочности по контактным напряжениям, МПа
для прямозубой передачи:
,
для косозубой и шевронной передач:
,
где KH - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения напряжений между зубьями (KH = 1,01…1,12);
КHV - коэффициент динамической нагрузки (для прямозубой - КHV= 1,1...1,2; для косозубой и шевронной - КHV = 1,05...1,1).
Условие прочности по контактным напряжениям имеет вид
.
16. Сравнительная прочность зубьев на изгиб, МПа
,
где YF1,2 - коэффициент формы зуба (ГОСТ 21354-75) табл. 3.5.
Таблица 3.5. Значения коэффициента YF в зависимости от числа зубьев шестерни и колеса
|
Число зубьев, z |
17 |
20 |
25 |
30 |
40 |
50 |
60 |
80 и более |
|
YF |
4,28 |
4,09 |
3,90 |
3,80 |
3,70 |
3,66 |
3,62 |
3,60 |
17. Проверка соблюдения условия прочности по напряжениям изгиба (производиться по наименьшему значению из F1 или F2, вычисленному в пункте 16), МПа
,
где KF - коэффициент неравномерности распределения нагрузки между зубьями (для прямозубых колес KF = 1, для косозубых и шевронных колес KF= 0,72...0,91);
KF - коэффициент неравномерности распределения нагрузки по ширине зубчатого венца (KF=1,01...1,73);
KFV - коэффициент динамичности (для прямозубых колес KFV=1,2...1,4; для косозубых и шевронных - KFV=1,05...1,2);
Y - коэффициент, учитывающий наклон зуба ().
18. Определение параметров для конструирования колес.
Диаметры впадин, мм
df1,2 = d1,2 - 2,5m.
Длины ступиц, мм
Lст1,2 = 1,5DВ1,2.
Наружные диаметры ступиц, мм
Dст1,2 = 1,6DВ1,2.
Диаметры валов, мм
D1,2 = 1,2DВ1,2.
Толщина обода зубчатого венца, мм
= 2,25m.
Толщина обода зубчатого колеса ( ) должна быть не менее 8 мм.
Толщина диска
s = 0,33b2.
Рис. 1. Геометрические параметры цилиндрической зубчатой передачи.
1. Диаметр внешней делительной окружности колеса, мм:
.
Коэффициент принимают:
- для прямозубых колес 0,85;
- для колес с круговым зубом по табл. 3.6.
Таблица 3.6. Значения коэффициентов и для колес с круговым зубом.
|
Твердость НВ1 и НВ2 шестерни и колеса |
Значения коэффициентов |
|
|
НВ1 ≤ 350 НВ НВ2 ≤ 350 НВ |
1,22+0,21i |
0,94+0,08i |
|
НВ1 440 НВ НВ2 ≤ 350 НВ |
1,13+0,13i |
0,85+0,04i |
|
НВ1 440 НВ НВ2 440 НВ |
0,81+0,15i |
0,65+0,11i |
Коэффициент определяют по формуле: = ,
где S =2 (при консольном расположении колес, опоры- роликоподшипники), =.
Для прирабатывающихся колес (НВ2≤350 НВ): прямозубых ; с круговым зубом .
Значение коэффициента принимают для колес:
- прямозубых колес при твердости зубьев ≤ 350 НВ 1,25;
> 350 НВ – 1,2;
- с круговым зубом при твердости зубьев ≤ 350 НВ 1,1;
> 350 НВ – 1,05.
2. Углы делительных конусов, конусное расстояние и ширина колес.
Углы делительных конусов колеса и шестерни:
i , .
Конусное расстояние: .
Ширина колес:
3. Модуль передачи.
Внешний окружной модуль передачи: ,
где - для конических колес с прямыми зубьями; - для колес с круговыми зубьями. Вместо подставляют меньшее из или .
Коэффициент вычисляют также как коэффициент .
Значение коэффициента принимают для колес:
- прямозубых колес при твердости зубьев ≤ 350 НВ 1,5;
> 350 НВ – 1,25;
- с круговым зубом при твердости зубьев ≤ 350 НВ 1,2;
> 350 НВ – 1,1.
Коэффициент принимают:
- для прямозубых колес 0,85;
- для колес с круговым зубом по табл. 3.6.
Вычисленное значение модуля зубьев следует округлить до стандартной величины по таблице 3.4.
4. Числа зубьев колес.
Число зубьев колеса:
Число зубьев шестерни:
Полученные значения округляют в ближайшую сторону до целого числа.
5. Фактическое передаточное число.
Фактическое передаточное число определяют по формуле: ; отклонение от заданного числа не должно превышать 4%, т.е.
6. Окончательные значения размеров колес.
Углы делительных конусов колеса и шестерни:
, .
Делительные диаметры колес:
,
Коэффициенты смещения для шестерни и колеса определяют по формулам:
, ;
,
или принимают по таблицам 2.7 и 2.8 [2].
Внешние диаметры колес:
прямозубых
;
;
с круговым зубом
;
.
7. Силы в зацеплении.
Окружная сила на среднем диаметре колеса: , где
Осевая сила на шестерне:
прямозубой ;
с круговым зубом .
Радиальная сила на шестерне:
прямозубой ;
с круговым зубом .
Осевая сила на колесе: .
Радиальная сила на колесе: .
Коэффициенты и :
; .
8. Проверка зубьев колес по напряжениям изгиба.
Напряжения изгиба в зубьях колеса: ;
Напряжения изгиба в зубьях шестерни: .
Значения коэффициентов и принимают по таблице 2.9 [2].
Расчетное напряжение изгиба должно быть .
9. Проверка зубьев колес по контактным напряжениям.
Расчетное контактное напряжение:
Расчетное контактное напряжение должно быть . При несоблюдении этого условия изменяют диаметр колеса .
Рис. 2. Геометрические параметры конической зубчатой передачи.
Основные геометрические размеры цилиндрических зубчатых колес определены из расчета и показаны на рис.1.
Форма зубчатых колес может быть плоской - рис.3 а) и б) или с выступающей ступицей - рис.3 б). Значительно реже (чаще в одноступенчатых редукторах) колеса делают со ступицей, выступающей в обе стороны.
Ширину S торцов зубчатого венца принимают .
На торцах зубчатого венца выполняют фаски .
Рис. 3. Простейшие формы цилиндрических зубчатых колес, изготавливаемых при мелкосерийном производстве
а)
б)
Рис. 4. Формы цилиндрических зубчатых колес, изготавливаемых при серийном производстве
Возможны два конструктивных исполнения шестерен зубчатых передач; за одно целое с валом (вал-шестерня) и отдельно от него (насадная шестерня). Качество (жесткость, точность и т. д.) вала-шестерни оказывается выше, а стоимость изготовления ниже, чем вала и насадной шестерни, поэтому все шестерни редукторов выполняют за одно целое с валом. Насадные шестерни применяют, например, в тех случаях, когда по условиям работы шестерня должна быть подвижной вдоль оси вала.
На рис.5 показаны конструкции вала-шестерни: а—быстроходной (с небольшим передаточным числом) и б— тихоходной (промежуточный вал) ступеней двухступенчатого редуктора. Обе конструкции обеспечивают нарезание зубьев со свободным выходом инструмента.
Рис. 5. Конструкции вала-шестерни: а—быстроходной (с небольшим передаточным числом) и б— тихоходной (промежуточный вал) ступеней двухступенчатого редуктора
Основные геометрические размеры конических зубчатых колес определены из расчета и показаны на рис.2.
Конструктивные формы конических зубчатых колес с внешним диаметром вершин зубьев dае<120 мм показаны на рис. 6. При угле делительного конуса δ<30° колеса выполняют по рис. 6 а), а при угле δ>45° по рис. 6 б). Если угол делительного конуса находится между 30 и 45°, то допускают обе формы конических колес.
Рис. 6. Конструктивные формы конических зубчатых колес с внешним диаметром вершин зубьев dае<120 мм.
Рис. 7. Конструктивные формы конических зубчатых колес с внешним диаметром вершин зубьев dае>120 мм.
По рис. 7 а) конструируют колеса при единичном и мелкосерийном производстве. По рис. 7 б) конструируют конические колеса при крупносерийном производстве.
При любой форме колес внешние углы зубьев притупляют фаской f=0,5mte. Ширину S (мм) принимают: S = 2,5mte+2 мм.
Конструкция конического вола-шестерни показана на рис.8.
Рис. 8. Конструкция конического вала-шестерни.
Подробно о конструировании зубчатых колес смотри в учебном пособии [2], глава 4.
П1. Пример оформления титульного листа
|
МЧС РОССИИ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ГОСУДАРСТВЕННОЙ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ СЛУЖБЫ Кафедра механики и инженерной графики Расчетно-графическая работа «Расчет зубчатых передач» Вариант № 23 Выполнил: курсант 22 учебной группы инженерно-технического факультета рядовой внутренней службы Сидоров А.Г. Проверил: заместитель начальника кафедры механики и инженерной графики капитан внутренней службы Мисевич Ю.В Дата сдачи _____________________ Оценка _____________________ Санкт-Петербург - 2011 |
П2. Пример оформления листа исходных данных (второй лист работы).
|
Исходные данные для выполнения ГРГ Вариант №23 Выполнить расчет зубчатой цилиндрической косозубой передачи. Мощность на ведомом валу N2=11 кВт. Угловая скорость 2=25 рад/с. Передаточное число передачи i=4,0 Материал колес Ст.40ХН Схема цилиндрического редуктора с зубчатой косозубой передачей |
П3. Пример оформления графической части работы
Рис. П1. Рабочий чертеж зубчатого цилиндрического колеса
Рис. П2. Рабочий чертеж зубчатого конического колеса
Под общей редакцией
Владимира Сергеевича Артамонова
доктора военных наук, доктора технических наук, профессора,
заслуженного работника высшей школы Российской Федерации,
лауреата премии Правительства Российской Федерации
в области науки и техники
Константин Серафимович Иванов
кандидат технических наук; доцент
Юлия Владимировна Мисевич
кандидат технических наук
Ольга Витальевна Петрова
кандидат технических наук
РАСЧЕТ ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ
ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКОЙ РАБОТЫ
для заочного обучения
по дисциплине «Механика»
раздел «Детали машин»
Печатается в авторской редакции
Ответственный за выпуск К.С. Иванов
Подписано в печать 00.00.2011 Формат 60×84 1/16
Печать трафаретная Объем 0,0 п.л. Тираж 000 экз.
Отпечатано в Санкт-Петербургском университете ГПС МЧС России
196105, Санкт-Петербург, Московский проспект, д. 149