И основы конструирования




НазваниеИ основы конструирования
страница2/10
Дата публикации17.10.2016
Размер9,76 Kb.
ТипКонспект
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10
^

РАСЧЕТЫ ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ


Выбор материалов зубчатых передач и вида термообработки
При выборе материала зубчатых колес следует учитывать назначение проектируемой передачи, условия эксплуатации, требования к габаритным размерам и возможную технологию изготовления колёс. Основным материалом для изготовления зубчатых колёс является сталь. Необходимую твердость в сочетании с другими механическими характеристиками (а следовательно, желаемые габариты и массу передачи) можно получить за счет назначения соответствующей термической или химико-термической обработки стали.

В условиях индивидуального и мелкосерийного производства, в мало- и средненагруженных передачах, а также в передачах с большими габаритами колес (когда термическая обработка их затруднена) обычно применяют стали с твердостью не более 350 НВ, которая обеспечивается нормализацией или термоулучшением материала. При этом возможно чистовое нарезание зубьев непосредственно после термообработки с высокой точностью изготовления, а при работе передачи обеспечивается хорошая прирабатываемость зубьев без хрупкого разрушения их при динамических нагрузках.

Для равномерного изнашивания зубьев и лучшей их прирабатываемости твёрдость шестерни НВ1 рекомендуют назначать больше твёрдости НВ2 колеса не менее чем на (10...15) НВ.

В условиях крупносерийного и массового производства целесообразно применять зубчатые колеса с высокотвердыми зубьями. При твердости более 350 НВ её обычно выражают в единицах Роквелла - НRC (1 HRC » 10 НВ).

Такая твердость обеспечивается после проведения упрочняющих видов термической и химикотермической обработки: закалки (обьемной или поверхностной), цементации с последующей закалкой, азотирования и др.

Применение высокотвердых материалов является резервом повышения нагрузочной способности зубчатых передач, уменьшения их габаритов и массы. Однако с высокой твердостью материала связаны дополнительные трудности: плохая прирабатываемость зубьев, прогрессирующее усталостное выкрашивание рабочих поверхностей зубьев, необходимость проведения термообработки после зубонарезания. Большинство видов упрочняющей термообработки сопровождается значительным короблением зубьев. Для исправления формы зубьев, восстановления требуемой степени точности требуются дополнительные дорогостоящие зубоотделочные операции (шлифование, полирование, притирка и т.п.), что удлиняет технологический процесс изготовления зубчатых колес и значительно повышает стоимость передачи.

Рекомендуемые для изготовления зубчатых колес марки конструкционных сталей, виды их термообработки и соответствующие основные механические характеристики приведены в табл. 2.1. При этом важно, чтобы размеры заготовок колес (диаметр Dзаг и толщина обода или диска Sзаг) не превышали предельных значений Dпред и Sпред .
Таблица 2.1
Механические характеристики сталей


Марка

Dпред ,

Sпред ,

Термооб

Твёрдость заготовки





s-1

стали

мм

мм

работка

поверх-ности

сердце-вины

Н/мм2

1

2

3

4

5

6

7

8

9

35

-

-

Н

163...192 НВ

550

270

235

40

120

60

У

192...228 НВ

700

400

300

45

-

-

Н

179...207 НВ

600

320

260

45

125

80

У

235...262 НВ

780

540

335

45

80

50

У

269...302 НВ

890

650

380

40Х

200

135

У

235...262 НВ

790

640

375

40Х

125

80

У

269...302 НВ

900

750

410

40Х

125

80

У+ТВЧ

45...50 НRCэ

269...302 НВ

900

750

410

40ХН

315

200

У

235...262 НВ

800

630

380

40ХН

200

125

У

269...302 НВ

920

750

420

40ХН

200

125

У+ТВЧ

48...53 НRCэ

269...302 НВ

920

750

420

35ХМ

315

200

У

235...262 НВ

800

670

380

35ХМ

200

125

У

269...302 НВ

920

790

420

35ХМ

200

125

У+ТВЧ

48...53 НRCэ

269...302 НВ

920

790

420

35Л

-

-

Н

163...207 НВ

550

270

235

40Л

-

-

Н

147 НВ

520

295

225

45Л

315

200

У

207...235 НВ

680

440

285

40ГЛ

315

200

У

235...262 НВ

850

600

365

20Х

18ХГТ

12ХН3А


200


125


У+ЦК


56...63 НRCэ


300...400 НВ


900


800

400

38ХМЮА

-

-

А

57...67 НRCэ

30...35 НRC

1050

900

500

35ХМ

40ХН

-

40

З

45...53 НRC

1060

1400

500


Примечания:

1. В графе "Термообработка" приняты следующие обозначения:

Н - нормализация, У - улучшение, ТВЧ - закалка токами высокой частоты, З – объемная закалка, ЦК – цементация,

А - азотирование.

2. Для цилиндрических и конических колёс с выточками принять меньшее из значений Dзаг, Sзаг.
^ Расчет допускаемых напряжений
Допускаемые контактные напряжения. Расчет на усталость рабочих поверхностей зубьев колес при циклических контактных напряжениях базируется на экспериментальных кривых усталости [1], которые обычно строят в полулогарифмических координатах (рис.2.1).


Рис. 2.1


Здесь: sH - наибольшее напряжение цикла, NH - число циклов нагружений, sH lim(sH0)* - предел выносливости материала, NHG(NH0) - базовое число циклов (абсцисса точки перелома кривой усталости).



__________________________________________________________________

* В расчётных формулах данного раздела в скобках приведены условные обозначения величин, принятые в технической литературе более ранних лет издания.

Допускаемое контактное напряжение рассчитывают для каждого зубчатого колеса передачи по формуле

,

где определяют по эмпирическим зависимостям, указанным в табл.2.2;

- коэффициент безопасности, рекомендуют назначать SH =1,1 при нормализации, термоулучшении или объемной закалке зубьев (при однородной структуре материала по всему объему); SH=1,2 при поверхностной закалке, цементации, азотировании (при неоднородной структуре материала по объему зуба);

ZN ( KHL ) - коэффициент долговечности,

, но £ 2,6 при SH = 1,1;

и £ 1,8 при SH = 1,2.

Если , то следует принимать .

Коэффициент ZN учитывает возможность повышения допускаемых напряжений для кратковременно работающих передач ( при NH < NHG ).

Расчет числа циклов перемены напряжений выполняют с учетом режима нагружения передачи. Различают режимы постоянной и переменной нагрузки. При постоянном режиме нагрузки расчетное число циклов напряжений ,

где c - число зацеплений зуба за один оборот (для проектируемого редуктора с=1);

- частота вращения того зубчатого колеса, по материалу которого определяют допускаемые напряжения, об/мин;

t – время работы передачи (ресурс) в часах; t = Lh.

Постоянный режим нагрузки является наиболее тяжелым для передачи, поэтому его принимают за расчетный также в случае неопределенного (незадаваемого) режима нагружения.

Большинство режимов нагружения современных машин сводятся приближенно к шести типовым режимам (рис.2.2):




Рис.2.2



0 - постоянный,

I - тяжелый,

II- средний равновероятный,

III - средний нормальный,

IV - легкий,

V - особо легкий



Режим работы передачи с переменной нагрузкой при расчете допускаемых контактных напряжений заменяют некоторым постоянным режимом, эквивалентным по усталостному воздействию. При этом в формулах расчетное число циклов NH перемены напряжений заменяют эквивалентным числом циклов NHE до разрушения при расчетном контактном напряжении.

,

где - коэффициент эквивалентности, значения которого для типовых режимов нагружения приведены в табл.2.3.


Таблица 2.3

Ре-

жим

Расчёт на контакт. усталость

Расчёт на изгибную усталость

ра-

боты

Термооб

работка

m/2

mH

(KHE)

Термическая

обработка

m

mF

(KFE)

Термическ.

обработка

m

mF

(KFE)

0



любая



3

1,0


улучшение,

нормализация,

азотирование

6
66

1,0

закалка объёмная,

поверхност-

ная, цементация




1,0

I

0,5

0,3




0,20

II

0,25

0,14

9

0,10

III

0,18

0,06




0,04

IV

0,125




0,038




0,016

V

0,063

0,013




0,004


Базовое число циклов NHG перемены напряжений, соответствующее пределу контактной выносливости , определяют по графику на рис.2.2 в зависимости от твердости поверхности зуба или рассчитывают по эмпирическим следующим зависимостям

.

Из двух значений (для зубьев шестерни и колеса) рассчитанного по формуле (2.1) допускаемого контактного напряжения в дальнейшем за расчетное принимают:

- для прямозубых (цилиндрических и конических) передач - меньшее из двух значений допускаемых напряжений и ;

- для косозубых цилиндрических передач с твердостью рабочих поверхностей зубьев Н1 и Н2 ³ 350 НВ - меньшее из двух напряжений и ;

- для косозубых цилиндрических передач, у которых зубья шестерни значительно (не менее 70...80 НВ) тверже зубьев колеса -

[ sH ]= 0, 5 ( + ) £ 1,25 [sH]min ,

где [sH]min - меньшее из значений [sH1] и [sH2] .

Допускаемые напряжения изгиба. Расчет зубьев на изгибную выносливость выполняют отдельно для зубьев шестерни и колеса, для которых вычисляют допускаемые напряжения изгиба по формуле [1]

,

где - предел выносливости зубьев по напряжениям изгиба, значения которого приведены в табл. 2.2;

SF - коэффициент безопасности, рекомендуют SF = 1,5...1,75 (смотри табл. 2.2);

YA(КFC) -коэффициент, учитывающий влияние двустороннего приложения нагрузки (например, реверсивные передачи), при односторонней нагрузке YA =1 и при реверсивной YA = 0,7...0,8 (здесь большие значения назначают при Н1 и Н2 > 350 НВ);

YN(KFL) - коэффициент долговечности, методика расчета которого аналогична расчету ZN (смотри выше).

При Н £ 350 НВ , но £ 4 .

При Н > 350 НВ , но £ 2,6 .

При следует принимать =1. Рекомендуют принимать для всех сталей . При постоянном режиме нагружения передачи

.

При переменных режимах нагрузки, подчиняющихся типовым режимам нагружения (рис.2.2),

,

где принимают по табл. 2.3.

    1. Проектный расчёт закрытой цилиндрической зубчатой передачи


При проектном расчёте прежде всего определяют главный параметр цилиндрической передачи - межосевое расстояние , в мм. Расчёт производят по следующим формулам [1]:

- для прямозубой передачи

;

- для косозубой передачи

.

В указанных формулах знак "+" принимают в расчётах передачи внешнего зацепления, а знак "-" - внутреннего зацепления.

Рекомендуется следующий порядок расчётов.

При необходимости определяют (или уточняют) величину вращающего момента на колесе передачи T2 в Н×мм. В случае задания в исходных данных на курсовой проект вращающего момента номинальный момент на колесе рассчитываемой передачи . При задании полезной мощности привода (кВт) номинальный вращающий момент на колесе рассчитывают по формуле , где - частота вращения вала колеса , мин -1.

Из табл. 2.4 назначают относительную ширину колёс в соответствии со схемой расположения колес относительно опор и выбранной ранее твёрдостью поверхностей зубьев. Бóльшие значения целесообразно принимать для передач с постоянными или близкими к ним нагрузками. В дальнейшем в расчетах может встретиться относительная ширина колес , которую рассчитывают с учетом зависимости .



Рис.2.3
Коэффициент неравномерности нагрузки по длине контакта KHb выбирают по кривым на графиках рис. 2.3 а, б в соответствии с расположением колёс относительно опор и твёрдостью рабочих поверхностей зубьев колёс.

Приведённый модуль упругости Eпр в случае различных материалов колёс рассчитывают по соотношению

.

Если в передаче используется для изготовления колёс один материал (например, сталь с E =2.1×105 МПа или чугун с E =0.9×105 МПа), тогда Eпр =E , МПа.
Таблица 2.4
Относительная ширина колёс


Схема расположения

Твёрдость рабочих поверхностей зубьев

колёс относительно опор

H2 £ 350 HB или

H1 и H2 £ 350 HB

H1 и H2 > 350 HB

Симметричная

0,3...0,5

0,25...0,3

Несимметричная

0,25...0,4

0,20...0,25

Консольная

0,20...0,25

0,15...0,20


Полученное значение межосевого расстояния aw (мм) для нестандартных передач рекомендуется округлить до ближайшего большего значения по ряду Ra20 нормальных линейных размеров (табл. 2.5).

Таблица 2.5
Нормальные линейные размеры, мм (ГОСТ 6636-69)





Ряды




Дополн.




Ряды




Дополн.

Ra10

Ra20

Ra40

размеры

Ra10

Ra20

Ra40

размеры

1

2

3

4

5

6

7

8

40

40

40




200

200

200













41










205







42










210













44
















45

45







220

220













46










230







48










240













49













50

50

50




250

250

250













52



















53










260













55










270




56

56







280

280













58










290







60










300













62










310

63

63

63




320

320

320













65










330







67










340













70










350




71

71







360

360













73










370







75










380













78













80

80

80




400

400

400













82










410







85










420

























440




90

90







450

450













92










460







95










480













98










490

100

100

100




500

500

500













102










515







105










530










108










545




110

110

112




560

560













115










580







120










600













118










615

125

125

125




630

630

630










130










670

650










135










690




140

140







710

710













145










730







150










750













155










775

160

160

160




800

800

800













165










825







170










850













175










875




180

180







900

900













185










925







190










950













195










975

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10

Похожие:

И основы конструирования icon«Основы конструирования и технологии рэс»
Использование комплексного показателя качества для оценки параметров конструкций
И основы конструирования iconГосударственный университет
Билеты по курсу «Основы конструирования приборов, установок и сапр» группы Ф6-04: 05: 08
И основы конструирования iconУчебник по курсу «Основы проектной деятельности»
Принципы конструирования и проектирования индивидуальных образовательных программ (проектов)
И основы конструирования icon3 курса заочного обучения по специальности 260202 “Технология хлеба,...
Детали машин и основы конструирования Зав каф.: Попов А. М., ауд. 1441, тел. 396840. E-mail
И основы конструирования icon«Построение учебного модуля. Технологическая карта конструирования...
«Построение учебного модуля. Технологическая карта конструирования темы или раздела»
И основы конструирования iconМетодические указания к лабораторной работе №1 по курсу «Основы конструирования приборов»
Известно использование резьбы для разъемного соединения деталей резьбового соединения. Оно конструктивно выполняется при помощи винта...
И основы конструирования iconC 1 сентября 2012 года
«Основы исламской культуры»; «Основы буддийской культуры»; «Основы иудейской культуры»; «Основы мировых религиозных культур»; «Основы...
И основы конструирования iconЧто будут изучать ваши дети?
Учебный курс «Основы религиозных культур и светской этики» состоит из 6 модулей: основы православной культуры, основы исламской культуры,...
И основы конструирования iconТехнологическая карта конструирования урока с использование средств...

И основы конструирования iconМодифицированная программа элективного курса для 10 -11 класса. «Речевой...
«Основы русской словесности. Программа для 10-11 классов», «Основы риторики», «Основы редактирования». Составитель Л. М. Рыбченкова....
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
dopoln.ru
Главная страница