Расчет закрытых передач

     2.2.6 Определяем основные геометрические  размеры передачи 

     Углы  делительного конуса:

     

     Внешние делительные диаметры, мм:

     

     Внешние диаметры окружностей выступов, мм:

     

     Внешние диаметры окружностей впадин, мм:

     

     Внешние конусное расстояние, мм:

       

     Ширина  зубчатого венца, мм:

     

     Значение округляем до целого числа.

     Среднее конусное расстояние, мм:

     

     Средние делительные диаметры, мм:

     

     Средний модуль, мм:

     

     Коэффициент ширины колеса по среднему диаметру:

       

     2.3 Проверочные расчеты передачи 

     2.3.1 Проверяем условие прочности  по контактным напряжениям 

 Средняя окружная скорость, м/с

 

 Назначаем степени точности изготовления колес (таблица А.18 приложения).

 Уточняем  коэффициент нагрузки

 

где   - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки между зубьями (таблица А.4 приложения), для передач с прямыми зубьями К_Нα =1;

- коэффициент, учитывающий неравномерность  распределения нагрузки по ширине венца (таблица А.5 приложения);

       - динамический коэффициент (таблица А.6 приложения).

      Проверяем условие  прочности, Н/мм²:

       .

      Допускается недогрузка до 10% и перегрузка до 5%. Если условие прочности не выполняется, то можно увеличить d_e2. Если это не дает должного эффекта, то назначают другие материалы и расчет повторяют. 
 

      2.3.2 Проверяем условие прочности  зубьев по напряжениям изгиба 

      Определяем  приведенное число зубьев:

      

      Определяем по ГОСТ 21354-87 коэффициенты формы зуба - и (таблица А.7 приложения).

     Проводим  сравнительную оценку прочности  на изгиб зубьев шестерни и колеса:

           Дальнейший расчет ведем по минимальному значению найденных  отношений. Определяем коэффициент нагрузки:

     

где  = 1,0 - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки между зубьями;

- коэффициент, учитывающий неравномерность  распределения нагрузки по ширине венца (таблица А.8 приложения);

      - коэффициент динамичности (таблица А.9 приложения).

     Проверяем условие прочности по :

      .

     Возможна  большая недогрузка.

     Если  условие прочности не выполняется, то назначают другие материалы и расчет повторяют. 

2.4 Определение сил,  действующих в  зацеплении

 

     В конической передаче сила нормального  давления раскладывается на три составляющие: окружную,  радиальную и осевую силы (рисунок 4).  
 
 
 
 
 

       
 
 
 
 
 
 
 
 

     Окружные  силы, Н:

     

где Т₂ - вращающий момент на шестерне (колесе), Н·м;

      d_m2 - средний диаметр шестерни (колеса), мм.

     Осевая  сила шестерни, равная радиальной силе колеса, Н:

     

     где  .

     Радиальная  сила шестерни, равная осевой силе колеса:

     

     Сила  нормального давления, Н:

     

3 Расчет червячных  передач

 

     Червячные передачи относятся к числу зубчато-винтовых, имеющих характерные черты зубчатых и винтовых передач.  Червячные  передачи применяют между перекрещивающимися осями валов для получения большого передаточного числа. Наибольшее распространение получили червячные передачи с цилиндрическими червяками (рисунок 5).

       
 
 
 
 

     

     а) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     б) 

       а- кинематические схемы;           б – геометрические параметры 

     Рисунок  5 – Червячная передача 

      Исходные  данные для расчета червячной  передачи выбираются из кинематического расчета силового привода с соответствующих валов и вводятся новые обозначения: параметры для червяка обозначаются с индексом единица, а параметры для червячного колеса обозначаются с индексом два.

      Вращающий момент:

        

      Угловая скорость:

       .

      Частота ращения:

       .

      Передаточное  число:

          

3.1 Выбор материала червячной пары. Назначение упрочняющей обработки и определение допускаемых напряжений

 

     3.1.1 Материал червячного колеса  

     В большинстве случаев червячные  колеса делают составными: зубчатый венец  из бронзы, а центр – из чугуна или стали. При скорости скольжения   м/с применяют оловянные бронзы. При м/с – более дешевые безоловянные бронзы. При м/с – серый чугун.

     Предварительно  скорость скольжения определяем по формуле:

      ,     м/с.

     По таблице А.10 приложения принимаем материал для венца червячного колеса. Например, при скорости скольжения 5 м/с принимаем безоловянную бронзу БрАж–9-4л, отливка в землю.

     Допускаемое контактное напряжение:

       Н/мм²   (таблицы А.10, А11 приложения).

     Если  в таблице А.10 нет значения , то его рассчитывают по формуле:

     

где  - табличное значение допускаемых контактных напряжений (таблица А.11 приложения),

       - коэффициент долговечности:

                       

где  - базовое число изменений циклов напряжений;

       n₂t – суммарное число изменений циклов напряжений;

       - частота вращения червячного  колеса, об/мин;

        – срок службы привода,  например 20000 ч.

      Во  всех случаях .

      Допускаемое напряжение изгиба:

      ,

где  - табличное значение допускаемых напряжений изгиба (таблица А.11 приложения);

        - коэффициент долговечности:

            

где  - базовое число изменений циклов напряжений;

        n₂t – суммарное число изменений циклов напряжений.

     Во  всех случаях   

     3.1.2 Материал червяка  

     Для выбранной бронзы принимаем соответствующий  материал червяка: например Сталь 45 с  закалкой до твердости HRC ≥ 45 с последующим шлифованием витков (таблица А.10, А.11 приложения).

3.2 Определение размеров и параметров червячного зацепления

 

     3.2.1 Число заходов червяка и число  зубьев колеса 

      Принимаем в зависимости от u:

      при   u=8…14             Z₁=4;

      при   u=16…30           Z₁=2;

      при   u=30 и выше      Z₁=1.

      Число зубьев червячного колеса составит:

        .

      3.2.2 Предварительно принимаем расчетные  коэффициенты:

     1) коэффициент нагрузки 

2) коэффициент  диаметра червяка определяем  по формуле:

               .

     Полученное значение коэффициента диаметра червяка округляем до стандартного значения (таблица А.13). 

      3.2.3 Определяем минимальное межосевое  расстояние из условия контактной прочности:

                  мм,

где T₂ – вращательный момент на колесе, в Н·мм.

      Расчетный модуль, мм:

       . 

     3.2.4 Принимаем основные параметры  передачи по ГОСТ 2144-76 (таблица А.12, А.13 приложения)

      a_ω =       , m =        , q =          .

     Если  принятые параметры передачи и u=Z₂/Z₁ не совпали со стандартными значениями по таблице А.12, то передачу следует выполнять со смещением.