Реферат Расчет закрытых передач
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-28Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
от 25%
договор
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Оренбургский государственный университет»
Кафедра деталей машин и прикладной механики
Ю.А.ЧИРКОВ, Р.Н. УЗЯКОВ,
Н.Ф. ВАСИЛЬЕВ, В.Г. СТАВИШЕНКО,
С.Ю. РЕШЕТОВ
РАСЧЕТ ЗАКРЫТЫХ ПЕРЕДАЧ
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
ПО РАСЧЕТУ ПЕРЕДАЧ
В КУРСОВЫХ ПРОЕКТАХ
Рекомендовано к изданию Редакционно-издательским советом государственного образовательного учреждения
высшего профессионального образования
«Оренбургский государственный университет»
Оренбург 2003
ББК 34.445.72с
Ч 65
УДК 621.833(075.8)
Рецензент
доктор технических наук, профессор В.М. Кушнаренко
Чирков Ю.А., Узяков Р.Н., Васильев Н.Ф., СтавишенкоВ.Г.,
Решетов С.Ю.
Ч 65 Расчет закрытых передач: Методические указания по расчету передач в курсовых проектах. - Оренбург: ГОУ ОГУ, 2001- 31 с.
Методические указания предназначены для выполнения расчета цилиндрических, конических и червячных передач в курсовых проектах (работах) по дисциплине «Прикладная механика», «Механика», «Техническая механика» для студентов немеханических специальностей.
ББК 34.445
Чирков Ю.А.
ГОУ ОГУ, 2001
Содержание
Введение 5
1 Расчет закрытых цилиндрических передач 6
1.1 Выбор материала зубчатых колес, назначение упрочняющей обработки и определение допускаемых напряжений 7
1.2 Определение размеров зубчатых колес и параметров зацепления 8
1.3 Проверочные расчеты передачи 11
1.4 Определение сил, действующих в зацеплении 12
2 Расчет закрытых конических передач 14
2.1 Выбор материала конических колес, назначение упрочняющей обработки и определение допускаемых напряжений 15
2.2 Определение размеров конических колес и параметров зацепления 15
2.4 Определение сил, действующих в зацеплении 18
3 Расчет червячных передач 20
3.1 Выбор материала червячной пары. Назначение упрочняющей обработки и определение допускаемых напряжений 21
3.2 Определение размеров и параметров червячного зацепления 22
3.3 Проверочные расчеты передачи 25
3.4 Определение сил, действующих в зацеплении, и КПД передачи 26
3.5 Тепловой расчет и охлаждение червячных передач 27
Список использованных источников 28
Приложение А 29
В методических указаниях изложена методика расчета закрытых передач, используемых в силовых приводах, изучаемых студентами в курсах «Прикладная механика», «Механика», «Техническая механика». Указания способствуют ускорению и унификации выполнения и оформления расчетов закрытых передач в курсовых проектах и работах.
Цель расчета: определение параметров зацепления, геометрических размеров зубчатых колёс и сил, действующих в зацеплении.
Для закрытых передач проектный расчет выполняется на выносливость по допускаемым контактным напряжениям, чтобы не допустить усталостного выкрашивания рабочих поверхностей зубьев.
Определив на основе этого расчета размеры колес и параметры зацепления, выполняют проверочный расчет на выносливость зубьев по напряжениям изгиба, чтобы установить, не появляется ли опасность усталостного разрушения зубьев – основного вида отказа данного типа передач.
Методические указания содержат рекомендации, справочный материал и примеры расчетов цилиндрических, конических и червячных закрытых передач.
В методических указаниях принята единая система физических единиц (СИ) со следующими отклонениями, допущенными в стандартах (ИСО и ГОСТ) на расчеты деталей машин: размеры деталей передач выражаются в миллиметрах (мм), силы в ньютонах (Н), и соответственно напряжения в ньютонах, деленных на миллиметры в квадрате (Н/мм2), т.е. мегапаскалях (МПа), а моменты в ньютонах, умноженных на миллиметр (Н·мм). У отдельных групп соответствующих формул даны соответствующие примечания.
После выполнения расчетов рекомендуется выполнить расчеты на ЭВМ, вызвав необходимую программу указав С:/DMRA/start.bat. В процессе этих расчетов можно варьировать некоторые данные передачи и сделать проверку правильности расчетов.
Закрытые цилиндрические передачи (прямозубые, косозубые, шевронные, с внешним и внутренним зацеплением) и обозначение их параметров показаны на рисунке 1.
а) б)
а – внешнее зацепление; б – внутреннее зацепление
Рисунок 1
Исходные данные для расчета передачи выбираются из кинематического расчета силового привода с соответствующих валов и вводятся новые обозначения: параметры для зубчатой шестерни обозначаются с индексом единица, а параметры для зубчатого колеса обозначаются с индексом два.
Вращающий момент:
Угловая скорость:
.
Частота ращения:
.
Передаточное число:
.
В редукторостроении экономически целесообразно применять стали с .
1.1.1 Материал колеса выбираем по таблице А.1 приложения – сталь с , например, сталь 45, термообработка – улучшение.
Твердость .
Предел прочности МПа (Н/мм2).
Предел текучести МПа (Н/мм2).
Допускаемые контактные напряжения:
,
где - предел контактной выносливости при базовом числе циклов,
-коэффициент долговечности, для редукторостроения
- коэффициент безопасности.
Допускаемые напряжения изгиба:
,
где - предел выносливости при базовом числе циклов переменных напряжений
- коэффициент безопасности,
- коэффициент долговечности,
- коэффициент, учитывающий реверсивность движения,
- для нереверсивного движения,
- для реверсивного движения.
1.1.2 Материал шестерни должен быть тверже материала колеса, так как зубья шестерни входят в зацепление чаще, чем зубья зубчатого колеса.
или
По найденной твердости по таблице А.1 выбираем материал шестерни. Например: Сталь 45, термообработка – улучшение.
Твердость HB1 = 230,
Предел прочности МПа.
Предел текучести МПа.
Допускаемые контактные напряжения:
Допускаемые напряжения изгиба:
Расчетное контактное напряжение для прямозубых колес:
Расчетное контактное напряжение для косозубых и шевронных принимаем в соответствии с выполнением неравенства:
Если условие не выполняется, то принимаем:
1.2.1 Принимаем расчетные коэффициенты в зависимости от расположения зубчатых колес относительно опор:
КH=1,1…1,15 – для симметричного расположения;
КH=1,15…1,25 – для несимметричного расположения;
KH=1,25…1,4 - для консольного расположения колес.
2) коэффициент ширины колеса по межосевому расстоянию:
,
большее значение принимают для симметричного расположения колес, среднее - несимметричного, меньшее - консольного расположения зубчатых колес относительно опор:
ψbaω≤ 0,2; 0,25; 0,315 - для прямозубых колес,
ψbaω≤ 0,315; 0,4; 0,5 - для косозубых.
1.2.2 Определяем минимальное межосевое расстояние из условия контактной прочности:
мм,
где (u+1) – для передач с внешним зацеплением;
(u-1) – для передач с внутренним зацеплением;
C=310 – для прямозубых передач;
C=270 – для косозубых передач;
T2 – момент на колесе в Н·мм.
Расчетные значения округляем до ближайшего стандартного значения по ГОСТ 2185-66 (таблица А.2 приложения).
1.2.3 Определяем нормальный модуль.
Для внешнего зацепления:
мм.
Для внутреннего зацепления:
Расчетное значение округляем до стандартного (таблица А.3 приложения). Уменьшение модуля, т.е. увеличение числа зубьев зубчатых колес z1 и z2 увеличивает коэффициент перекрытия εα, т.е. увеличивает плавность зацепления, но уменьшает прочность зуба на изгиб. Поэтому, если передача находится после электродвигателя, то принимаем меньшее значение модуля, а для тихоходной ступени, большее значение модуля.
1.2.4 Для косозубых колес предварительно назначаем угол наклона зубьев.
- для косозубых колес,
- для шевронных колес.
1.2.5 Определяем число зубьев шестерни и колеса.
Суммарное число зубьев косозубых шестерни и колеса:
- округляем до целого значения в меньшую сторону (отбрасываем цифры после запятой) и уточняем угол наклона зубьев:
, (вычисляют с точностью до 4 знака).
Суммарное число зубьев прямозубых шестерни и колеса:
,
- должно получится целым значением (при необходимости изменить модуль зацепления и межосевое расстояние).
Для внешнего зацепления:
число зубьев шестерни:
число зубьев колеса:
z2 = zC - z1.
Для внутреннего зацепления:
Если z1 окажется меньше 17, то изменяем модуль в меньшую сторону и заново рассчитываем числа зубьев.
Значения z1 и z2 округляем до целых чисел.
Уточняем передаточное число:
Расхождения с исходным значением
Если , то увеличивают или уменьшают модуль зацепления, а затем заново определяют числа зубьев z1 и z2.
1.2.6 Определяем основные геометрические размеры передачи.
Диаметры делительных окружностей, (мм):
Проверяем условие:
- для внешнего зацепления;
- для внутреннего зацепления.
Диаметры окружностей выступов (мм):
- для внутреннего зацепления.
Диаметры окружностей впадин (мм):
- для внутреннего зацепления.
Ширина зубчатых колес (мм):
Значения и округляем до целых чисел.
Проверяем условие
- для прямозубых колес,
- для косозубых колес.
Если условие не выполняется, то принимаем b2= d1 и b2= 1,5·d1 соответственно.
Определяем коэффициент ширины относительно диаметра:
1.3.1 Проверяем условие прочности по контактным напряжениям.
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 прямозубых колес=1;
- коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине венца (таблица А.5 приложения);
- динамический коэффициент (таблица А.6 приложения).
Проверяем условие прочности:
Допускается недогрузка на 10% и перегрузка на 5%. Если условие прочности не выполняется, то либо увеличивают степень точности, либо увеличивают , не выходя за пределы рекомендуемых, либо увеличивают . Если это не дает должного эффекта, то назначают другие материалы и расчет повторяют.
1.3.2 Проверяем условие прочности зубьев по напряжениям изгиба.
Для косозубых колес определяем приведенное число зубьев шестерни и колеса:
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 - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки между зубьями;
- для прямозубых колес,
- для косозубых колес,
- коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине венца (таблица А.8 приложения);
- коэффициент динамичности (таблица А.9 приложения).
Коэффициент, учитывающий наклон зубьев (для косозубых колес),
Проверяем условие прочности по минимальному значению , подставив параметры шестерни или зубчатого колеса в формулу вычисления напряжений изгиба:
Возможна большая недогрузка.
Если условие прочности не выполняется, то задаются большим значением m
n, не изменяя , т.е. не нарушая условия контактной прочности.
Если это не дает положительного эффекта, то назначают другие материалы и расчет повторяют.
В прямозубой передаче сила нормального давления раскладывается на окружную и радиальную составляющие силы (рисунок 2а).
Окружные силы, в ньютонах:
где - вращающий момент на шестерне или колесе, Н·мм;
- диаметр делительной окружности шестерни или колеса, мм.
Радиальные силы, в ньютонах:
где - угол зацепления.
Силы нормального давления, в ньютонах:
В косозубой передаче появляется осевая составляющая (рисунок 2б).
Окружные силы в ньютонах:
Осевые силы в ньютонах:
Радиальные силы в ньютонах:
Силы нормального давления в ньютонах:
где ,
- уточненное значение угла наклона зубьев.
Конические зубчатые колеса применяют в передачах между валами, оси которых расположены под углом. Основное применение имеют передачи с пересекающимися под углом 90о осями (рисунок 3).
а)
б)
а- кинематическая схема; б – геометрические параметры
Рисунок 3 – Прямозубая коническая передача
Исходные данные для расчета конической передачи выбираются из кинематического расчета силового привода с соответствующих валов и вводятся новые обозначения: параметры для зубчатой шестерни обозначаются с индексом единица, а параметры для зубчатого конического колеса обозначаются с индексом два.
Вращающий момент:
Угловая скорость:
.
Частота ращения:
.
Передаточное число:
2.1.1 Материал колеса (см. расчет закрытых цилиндрических передач п. 1.1.1).
2.1.2 Материал шестерни (см. там же п. 1.1.2).
Расчетное контактное напряжение для прямозубых колес:
2.2.1 Принимаем расчетные коэффициенты:
1) коэффициент нагрузки при консольном расположении колес.
2) коэффициент ширины зубчатого венца по конусному расстоянию:
по ГОСТ 12289 -76.
2.2.2 Определяем внешний делительный диаметр колеса из условия контактной прочности, мм:
где T2 – вращающий момент на колесе, Н·мм.
Расчетные значения округляем до ближайшего стандартного значения по ГОСТ2185-66 (СТ СЭВ 229-75) (таблица А.2 приложения).
2.2.3 Определяем внешний окружной модуль, мм:
.
По таблице А.3 (приложения), рекомендуется принимать такие стандартные значения модуля mte, которому соответствует целое число зубьев колеса:
2.2.4 Число зубьев шестерни:
Значения округляем до целого числа.
2.2.5 Уточняем передаточное число:
Расхождения с исходным значением:
Если условие не соблюдается, тогда увеличивают или уменьшают на единицу и корректируют модуль зацепления (п.2.2.3).
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 КНα =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
e
2. 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.
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;
dm2 - 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:
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:
3.1.1 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).
3.2.1 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)
aω = , 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.
Коэффициент смещения:
.
Коэффициент смещения должен быть в пределах -1≤X≤1. Если это условие не выполняется, то либо увеличивают, либо уменьшают параметры передачи не выходя за пределы рекомендуемых. Если это не дает должного эффекта, то назначают другие материалы и расчет повторяют.
3.2.5 Определяем основные геометрические размеры передачи
Диаметры делительных окружностей, мм:
Диаметры начальных окружностей, мм:
Диаметры окружностей выступов, мм:
Диаметры окружностей впадин, мм:
Наибольший диаметр червячного колеса, мм:
.
Длина нарезной части червяка, мм:
Ширина венца червячного колеса, мм:
b2≤0,75da1
Значения b1 и b2 округляют до целых, принимая из ряда предпочтительных чисел.
Угол подъема винтовой линии:
3.3.1 Проверяем условие прочности по контактным напряжениям
Окружная скорость червяка, м/с:
Скорость скольжения, м/с:
Назначаем степени точности изготовления (таблица А.19 приложения).
Уточняем коэффициент нагрузки:
где Кβ - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по длине контактных линий:
,
- коэффициент деформации червяка (таблица А.14 приложения);
x – коэффициент, зависящий от характера изменений нагрузки,
x=1,0 () – при спокойной нагрузке,
x =0,6 – при переменной нагрузке;
Kv- коэффициент динамичности (таблица А.15 приложения).
Проверяем условие прочности:
Допускается недогрузка 10% и перегрузка 5%. Если условие прочности не выполняется, то назначают другие параметры или материалы червячной передачи и расчет повторяют.
3.3.2 Проверяем условие прочности зубьев червячного колеса по напряжениям изгиба
Приведенное число зубьев червячного колеса:
.
Определяем коэффициент формы зуба (таблица А.16 приложения).
Проверяем условие прочности:
Если условие прочности не выполняется, то назначают другие материалы и расчет повторяют.
В червячной передаче сила нормального давления раскладывается на три составляющие: окружную, радиальную и осевую силы (рисунок 6).
Рисунок 6
Окружная сила на червяке равна осевой силе на колесе:
Окружная сила на червячном колесе равна осевой силе на червяке:
Радиальные силы на червяке и червячном колесе:
где α=200 – угол зацепления.
Силы нормального давления:
КПД передачи с учетом потерь на разбрызгивание и перемешивание масла:
где - приведенный угол трения (таблица 17 приложения).
Червячные передачи работают с большим тепловыделением. Тепловой расчет проводят на основе теплового баланса – количество теплоты, выделяющееся в червячной передаче, должно отводится свободной поверхностью корпуса передачи и фланцем крепления к фундаментной плите или раме. По тепловому балансу определяют рабочую температуру масла tм, которая не должна превышать максимально допустимую величину:
[tм] =80…95оС.
Температура масла:
,
где tо=20 оС - температура окружающего воздуха;
Р1 – мощность на червяке принимается из кинематического расчета силового привода или определяется как Р1=Т1·ω1/1000, Вт;
η – КПД передачи;
А – поверхность теплоотдачи корпуса передачи, в которую включается 50% поверхности ребер, м2:
,
аω - межосевое расстояние, мм;
Кт – коэффициент теплоотдачи, равный 11…13 Вт/(м2·оС) при отсутствии циркуляции воздуха, 15…18 Вт/(м2·оС) при наличии хорошей циркуляции воздуха, 20…30 Вт/(м2·оС) при искусственном обдуве стенок редуктора;
Ψ – коэффициент, учитывающий теплоотвод в фундаментную плиту или раму, принимается от 0,15…0,25.
(справочное)
Таблица А.1 - Механические свойства сталей
Таблица А.2 - Межосевое расстояние и по ГОСТ2185-66
(СТ СЭВ 229-75) (мм)
Таблица А.3 - Модуль по ГОСТ9563-60 (СТ СЭВ 310-76) (мм)
Таблица А.4 - Значения коэффициента КНα
Таблица А.5 - Значения коэффициента
Таблица А.6 - Значения коэффициента
Таблица А.7 - Значения коэффициента
Таблица А.8 - Значения коэффициента
Таблица А.9 - Значения коэффициента
Таблица А.10 - Материалы для червяков и червячных колес
Таблица А.11 - Механические характеристики для материалов червячных колес, МПа
Таблица А.12 - Основные параметры червячных передач (ГОСТ 2144-76)
Таблица А.13 - Сочетание m и q (ГОСТ 2144-76)
Таблица А.14 - Коэффициент деформации червяка .
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Оренбургский государственный университет»
Кафедра деталей машин и прикладной механики
Ю.А.ЧИРКОВ, Р.Н. УЗЯКОВ,
Н.Ф. ВАСИЛЬЕВ, В.Г. СТАВИШЕНКО,
С.Ю. РЕШЕТОВ
РАСЧЕТ ЗАКРЫТЫХ ПЕРЕДАЧ
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
ПО РАСЧЕТУ ПЕРЕДАЧ
В КУРСОВЫХ ПРОЕКТАХ
Рекомендовано к изданию Редакционно-издательским советом государственного образовательного учреждения
высшего профессионального образования
«Оренбургский государственный университет»
Оренбург 2003
ББК 34.445.72с
Ч 65
УДК 621.833(075.8)
Рецензент
доктор технических наук, профессор В.М. Кушнаренко
Чирков Ю.А., Узяков Р.Н., Васильев Н.Ф., СтавишенкоВ.Г.,
Решетов С.Ю.
Ч 65 Расчет закрытых передач: Методические указания по расчету передач в курсовых проектах. - Оренбург: ГОУ ОГУ, 2001- 31 с.
Методические указания предназначены для выполнения расчета цилиндрических, конических и червячных передач в курсовых проектах (работах) по дисциплине «Прикладная механика», «Механика», «Техническая механика» для студентов немеханических специальностей.
ББК 34.445
Чирков Ю.А.
ГОУ ОГУ, 2001
Содержание
Введение 5
1 Расчет закрытых цилиндрических передач 6
1.1 Выбор материала зубчатых колес, назначение упрочняющей обработки и определение допускаемых напряжений 7
1.2 Определение размеров зубчатых колес и параметров зацепления 8
1.3 Проверочные расчеты передачи 11
1.4 Определение сил, действующих в зацеплении 12
2 Расчет закрытых конических передач 14
2.1 Выбор материала конических колес, назначение упрочняющей обработки и определение допускаемых напряжений 15
2.2 Определение размеров конических колес и параметров зацепления 15
2.4 Определение сил, действующих в зацеплении 18
3 Расчет червячных передач 20
3.1 Выбор материала червячной пары. Назначение упрочняющей обработки и определение допускаемых напряжений 21
3.2 Определение размеров и параметров червячного зацепления 22
3.3 Проверочные расчеты передачи 25
3.4 Определение сил, действующих в зацеплении, и КПД передачи 26
3.5 Тепловой расчет и охлаждение червячных передач 27
Список использованных источников 28
Приложение А 29
Введение
В методических указаниях изложена методика расчета закрытых передач, используемых в силовых приводах, изучаемых студентами в курсах «Прикладная механика», «Механика», «Техническая механика». Указания способствуют ускорению и унификации выполнения и оформления расчетов закрытых передач в курсовых проектах и работах.
Цель расчета: определение параметров зацепления, геометрических размеров зубчатых колёс и сил, действующих в зацеплении.
Для закрытых передач проектный расчет выполняется на выносливость по допускаемым контактным напряжениям, чтобы не допустить усталостного выкрашивания рабочих поверхностей зубьев.
Определив на основе этого расчета размеры колес и параметры зацепления, выполняют проверочный расчет на выносливость зубьев по напряжениям изгиба, чтобы установить, не появляется ли опасность усталостного разрушения зубьев – основного вида отказа данного типа передач.
Методические указания содержат рекомендации, справочный материал и примеры расчетов цилиндрических, конических и червячных закрытых передач.
В методических указаниях принята единая система физических единиц (СИ) со следующими отклонениями, допущенными в стандартах (ИСО и ГОСТ) на расчеты деталей машин: размеры деталей передач выражаются в миллиметрах (мм), силы в ньютонах (Н), и соответственно напряжения в ньютонах, деленных на миллиметры в квадрате (Н/мм2), т.е. мегапаскалях (МПа), а моменты в ньютонах, умноженных на миллиметр (Н·мм). У отдельных групп соответствующих формул даны соответствующие примечания.
После выполнения расчетов рекомендуется выполнить расчеты на ЭВМ, вызвав необходимую программу указав С:/DMRA/start.bat. В процессе этих расчетов можно варьировать некоторые данные передачи и сделать проверку правильности расчетов.
1 Расчет закрытых цилиндрических передач
Закрытые цилиндрические передачи (прямозубые, косозубые, шевронные, с внешним и внутренним зацеплением) и обозначение их параметров показаны на рисунке 1.
а) б)
а – внешнее зацепление; б – внутреннее зацепление
Рисунок 1
Исходные данные для расчета передачи выбираются из кинематического расчета силового привода с соответствующих валов и вводятся новые обозначения: параметры для зубчатой шестерни обозначаются с индексом единица, а параметры для зубчатого колеса обозначаются с индексом два.
Вращающий момент:
Угловая скорость:
.
Частота ращения:
.
Передаточное число:
.
1.1 Выбор материала зубчатых колес, назначение упрочняющей обработки и определение допускаемых напряжений
В редукторостроении экономически целесообразно применять стали с .
1.1.1 Материал колеса выбираем по таблице А.1 приложения – сталь с , например, сталь 45, термообработка – улучшение.
Твердость .
Предел прочности МПа (Н/мм2).
Предел текучести МПа (Н/мм2).
Допускаемые контактные напряжения:
,
где - предел контактной выносливости при базовом числе циклов,
-коэффициент долговечности, для редукторостроения
- коэффициент безопасности.
Допускаемые напряжения изгиба:
,
где - предел выносливости при базовом числе циклов переменных напряжений
- коэффициент безопасности,
- коэффициент долговечности,
- коэффициент, учитывающий реверсивность движения,
- для нереверсивного движения,
- для реверсивного движения.
1.1.2 Материал шестерни должен быть тверже материала колеса, так как зубья шестерни входят в зацепление чаще, чем зубья зубчатого колеса.
или
По найденной твердости по таблице А.1 выбираем материал шестерни. Например: Сталь 45, термообработка – улучшение.
Твердость HB1 = 230,
Предел прочности МПа.
Предел текучести МПа.
Допускаемые контактные напряжения:
Допускаемые напряжения изгиба:
Расчетное контактное напряжение для прямозубых колес:
Расчетное контактное напряжение для косозубых и шевронных принимаем в соответствии с выполнением неравенства:
Если условие не выполняется, то принимаем:
1.2 Определение размеров зубчатых колес и параметров зацепления
1.2.1 Принимаем расчетные коэффициенты в зависимости от расположения зубчатых колес относительно опор:
коэффициент нагрузки Кн:
КH=1,1…1,15 – для симметричного расположения;
КH=1,15…1,25 – для несимметричного расположения;
KH=1,25…1,4 - для консольного расположения колес.
2) коэффициент ширины колеса по межосевому расстоянию:
,
большее значение принимают для симметричного расположения колес, среднее - несимметричного, меньшее - консольного расположения зубчатых колес относительно опор:
ψbaω≤ 0,2; 0,25; 0,315 - для прямозубых колес,
ψbaω≤ 0,315; 0,4; 0,5 - для косозубых.
1.2.2 Определяем минимальное межосевое расстояние из условия контактной прочности:
мм,
где (u+1) – для передач с внешним зацеплением;
(u-1) – для передач с внутренним зацеплением;
C=310 – для прямозубых передач;
C=270 – для косозубых передач;
T2 – момент на колесе в Н·мм.
Расчетные значения округляем до ближайшего стандартного значения по ГОСТ 2185-66 (таблица А.2 приложения).
1.2.3 Определяем нормальный модуль.
Для внешнего зацепления:
мм.
Для внутреннего зацепления:
Расчетное значение округляем до стандартного (таблица А.3 приложения). Уменьшение модуля, т.е. увеличение числа зубьев зубчатых колес z1 и z2 увеличивает коэффициент перекрытия εα, т.е. увеличивает плавность зацепления, но уменьшает прочность зуба на изгиб. Поэтому, если передача находится после электродвигателя, то принимаем меньшее значение модуля, а для тихоходной ступени, большее значение модуля.
1.2.4 Для косозубых колес предварительно назначаем угол наклона зубьев.
- для косозубых колес,
- для шевронных колес.
1.2.5 Определяем число зубьев шестерни и колеса.
Суммарное число зубьев косозубых шестерни и колеса:
- округляем до целого значения в меньшую сторону (отбрасываем цифры после запятой) и уточняем угол наклона зубьев:
, (вычисляют с точностью до 4 знака).
Суммарное число зубьев прямозубых шестерни и колеса:
,
- должно получится целым значением (при необходимости изменить модуль зацепления и межосевое расстояние).
Для внешнего зацепления:
число зубьев шестерни:
число зубьев колеса:
z2 = zC - z1.
Для внутреннего зацепления:
Если z1 окажется меньше 17, то изменяем модуль в меньшую сторону и заново рассчитываем числа зубьев.
Значения z1 и z2 округляем до целых чисел.
Уточняем передаточное число:
Расхождения с исходным значением
Если , то увеличивают или уменьшают модуль зацепления, а затем заново определяют числа зубьев z1 и z2.
1.2.6 Определяем основные геометрические размеры передачи.
Диаметры делительных окружностей, (мм):
Проверяем условие:
- для внешнего зацепления;
- для внутреннего зацепления.
Диаметры окружностей выступов (мм):
- для внутреннего зацепления.
Диаметры окружностей впадин (мм):
- для внутреннего зацепления.
Ширина зубчатых колес (мм):
Значения и округляем до целых чисел.
Проверяем условие
- для прямозубых колес,
- для косозубых колес.
Если условие не выполняется, то принимаем b2= d1 и b2= 1,5·d1 соответственно.
Определяем коэффициент ширины относительно диаметра:
1.3 Проверочные расчеты передачи
1.3.1 Проверяем условие прочности по контактным напряжениям.
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 прямозубых колес=1;
- коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине венца (таблица А.5 приложения);
- динамический коэффициент (таблица А.6 приложения).
Проверяем условие прочности:
Допускается недогрузка на 10% и перегрузка на 5%. Если условие прочности не выполняется, то либо увеличивают степень точности, либо увеличивают , не выходя за пределы рекомендуемых, либо увеличивают . Если это не дает должного эффекта, то назначают другие материалы и расчет повторяют.
1.3.2 Проверяем условие прочности зубьев по напряжениям изгиба.
Для косозубых колес определяем приведенное число зубьев шестерни и колеса:
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 - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки между зубьями;
- для прямозубых колес,
- для косозубых колес,
- коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине венца (таблица А.8 приложения);
- коэффициент динамичности (таблица А.9 приложения).
Коэффициент, учитывающий наклон зубьев (для косозубых колес),
Проверяем условие прочности по минимальному значению , подставив параметры шестерни или зубчатого колеса в формулу вычисления напряжений изгиба:
Возможна большая недогрузка.
Если условие прочности не выполняется, то задаются большим значением m
n, не изменяя , т.е. не нарушая условия контактной прочности.
Если это не дает положительного эффекта, то назначают другие материалы и расчет повторяют.
1.4 Определение сил, действующих в зацеплении
В прямозубой передаче сила нормального давления раскладывается на окружную и радиальную составляющие силы (рисунок 2а).
Окружные силы, в ньютонах:
где - вращающий момент на шестерне или колесе, Н·мм;
- диаметр делительной окружности шестерни или колеса, мм.
Радиальные силы, в ньютонах:
где - угол зацепления.
Силы нормального давления, в ньютонах:
В косозубой передаче появляется осевая составляющая (рисунок 2б).
Окружные силы в ньютонах:
Осевые силы в ньютонах:
Радиальные силы в ньютонах:
Силы нормального давления в ньютонах:
где ,
- уточненное значение угла наклона зубьев.
2 Расчет закрытых конических передач
Конические зубчатые колеса применяют в передачах между валами, оси которых расположены под углом. Основное применение имеют передачи с пересекающимися под углом 90о осями (рисунок 3).
а)
б)
а- кинематическая схема; б – геометрические параметры
Рисунок 3 – Прямозубая коническая передача
Исходные данные для расчета конической передачи выбираются из кинематического расчета силового привода с соответствующих валов и вводятся новые обозначения: параметры для зубчатой шестерни обозначаются с индексом единица, а параметры для зубчатого конического колеса обозначаются с индексом два.
Вращающий момент:
Угловая скорость:
.
Частота ращения:
.
Передаточное число:
2.1 Выбор материала конических колес, назначение упрочняющей обработки и определение допускаемых напряжений
2.1.1 Материал колеса (см. расчет закрытых цилиндрических передач п. 1.1.1).
2.1.2 Материал шестерни (см. там же п. 1.1.2).
Расчетное контактное напряжение для прямозубых колес:
2.2 Определение размеров конических колес и параметров зацепления
2.2.1 Принимаем расчетные коэффициенты:
1) коэффициент нагрузки при консольном расположении колес.
2) коэффициент ширины зубчатого венца по конусному расстоянию:
по ГОСТ 12289 -76.
2.2.2 Определяем внешний делительный диаметр колеса из условия контактной прочности, мм:
где T2 – вращающий момент на колесе, Н·мм.
Расчетные значения округляем до ближайшего стандартного значения по ГОСТ2185-66 (СТ СЭВ 229-75) (таблица А.2 приложения).
2.2.3 Определяем внешний окружной модуль, мм:
.
По таблице А.3 (приложения), рекомендуется принимать такие стандартные значения модуля mte, которому соответствует целое число зубьев колеса:
2.2.4 Число зубьев шестерни:
Значения округляем до целого числа.
2.2.5 Уточняем передаточное число:
Расхождения с исходным значением:
Если условие не соблюдается, тогда увеличивают или уменьшают на единицу и корректируют модуль зацепления (п.2.2.3).
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 КНα =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
e
2. 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;
dm2 - 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)
aω = , 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.
Коэффициент смещения:
.
Коэффициент смещения должен быть в пределах -1≤X≤1. Если это условие не выполняется, то либо увеличивают, либо уменьшают параметры передачи не выходя за пределы рекомендуемых. Если это не дает должного эффекта, то назначают другие материалы и расчет повторяют.
3.2.5 Определяем основные геометрические размеры передачи
Диаметры делительных окружностей, мм:
Диаметры начальных окружностей, мм:
Диаметры окружностей выступов, мм:
Диаметры окружностей впадин, мм:
Наибольший диаметр червячного колеса, мм:
.
Длина нарезной части червяка, мм:
Ширина венца червячного колеса, мм:
b2≤0,75da1
Значения b1 и b2 округляют до целых, принимая из ряда предпочтительных чисел.
Угол подъема винтовой линии:
3.3 Проверочные расчеты передачи
3.3.1 Проверяем условие прочности по контактным напряжениям
Окружная скорость червяка, м/с:
Скорость скольжения, м/с:
Назначаем степени точности изготовления (таблица А.19 приложения).
Уточняем коэффициент нагрузки:
где Кβ - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по длине контактных линий:
,
- коэффициент деформации червяка (таблица А.14 приложения);
x – коэффициент, зависящий от характера изменений нагрузки,
x=1,0 () – при спокойной нагрузке,
x =0,6 – при переменной нагрузке;
Kv- коэффициент динамичности (таблица А.15 приложения).
Проверяем условие прочности:
Допускается недогрузка 10% и перегрузка 5%. Если условие прочности не выполняется, то назначают другие параметры или материалы червячной передачи и расчет повторяют.
3.3.2 Проверяем условие прочности зубьев червячного колеса по напряжениям изгиба
Приведенное число зубьев червячного колеса:
.
Определяем коэффициент формы зуба (таблица А.16 приложения).
Проверяем условие прочности:
Если условие прочности не выполняется, то назначают другие материалы и расчет повторяют.
3.4 Определение сил, действующих в зацеплении, и КПД передачи
В червячной передаче сила нормального давления раскладывается на три составляющие: окружную, радиальную и осевую силы (рисунок 6).
Рисунок 6
Окружная сила на червяке равна осевой силе на колесе:
Окружная сила на червячном колесе равна осевой силе на червяке:
Радиальные силы на червяке и червячном колесе:
где α=200 – угол зацепления.
Силы нормального давления:
КПД передачи с учетом потерь на разбрызгивание и перемешивание масла:
где - приведенный угол трения (таблица 17 приложения).
3.5 Тепловой расчет и охлаждение червячных передач
Червячные передачи работают с большим тепловыделением. Тепловой расчет проводят на основе теплового баланса – количество теплоты, выделяющееся в червячной передаче, должно отводится свободной поверхностью корпуса передачи и фланцем крепления к фундаментной плите или раме. По тепловому балансу определяют рабочую температуру масла tм, которая не должна превышать максимально допустимую величину:
[tм] =80…95оС.
Температура масла:
,
где tо=20 оС - температура окружающего воздуха;
Р1 – мощность на червяке принимается из кинематического расчета силового привода или определяется как Р1=Т1·ω1/1000, Вт;
η – КПД передачи;
А – поверхность теплоотдачи корпуса передачи, в которую включается 50% поверхности ребер, м2:
,
аω - межосевое расстояние, мм;
Кт – коэффициент теплоотдачи, равный 11…13 Вт/(м2·оС) при отсутствии циркуляции воздуха, 15…18 Вт/(м2·оС) при наличии хорошей циркуляции воздуха, 20…30 Вт/(м2·оС) при искусственном обдуве стенок редуктора;
Ψ – коэффициент, учитывающий теплоотвод в фундаментную плиту или раму, принимается от 0,15…0,25.
Список использованных источников
Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Детали машин. Курсовое проектирование. – М.: Высшая школа, 1984. – 336 с.
Зубчатые передачи: Справочник. Под. Ред. Е.Г. Гинзбурга. –Л.: Машиностроение, 1980. – 416 с.
Курсовое проектирование деталей машин. Под ред. Кудрявцева В.Н. – М.: Машиностроение, 1984. – 400 с.
Курсовое проектирование деталей машин. Под ред. Чернавского С.А. – М.: Машиностроение, 1979. – 350 с.
Расчет деталей машин на ЭВМ. Под ред. Д.Н. Решетова и С.А. Шувалова. – М.: Высшая школа, 1985. – 368 с.
Чернавский С.А., Снесарев Г.А., Козинцев Б.С. и др. Проектирование механических передач. – М.: Машиностроение, 1984 – 560 с.
Приложение А
(справочное)
Таблица А.1 - Механические свойства сталей
-
Марка стали
Диаметр заготовки, мм
Предел прочности
Н/мм2
Предел
текучести
Н/мм2
Твердость
НВ
(средняя)
Термообработка
45
100-500
570
200
190
Нормализация
45
До 90
780
440
230
Улучшение
90-120
730
390
210
Св. 130
690
340
200
30ХГС
До 140
1020
840
260
Св. 140
930
740
250
40Х
До 120
930
690
270
120-160
880
590
260
Св. 160
830
540
245
40ХН
До 150
930
690
280
140-180
880
590
265
Св. 180
835
640
250
40Л
Любой
520
290
160
Нормализация
45Л
Любой
540
310
180
35ГЛ
Любой
590
340
190
Улучшение
35ГСЛ
Любой
790
590
220
Таблица А.2 - Межосевое расстояние и по ГОСТ2185-66
(СТ СЭВ 229-75) (мм)
-
Ряд 1
50
63
80
100
125
160
200
250
315
400
500
Ряд 2
71
90
112
140
180
224
280
355
450
560
Таблица А.3 - Модуль по ГОСТ9563-60 (СТ СЭВ 310-76) (мм)
-
Ряд 1
1,5
2
2,5
3
4
5
6
8
10
Ряд 2
1,75
2,25
2,75
3,5
4,5
5,5
7
9
11
Таблица А.4 - Значения коэффициента КНα
-
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
1,13
-
-
9
1,1
1,16
-
-
-
Таблица А.5 - Значения коэффициента
-
Консольное расположение колес
Несимметричное расположение колес по отношению к опорам
Симметричное расположение колес по отношению к опорам
0,4
1,15
1,04
1,0
0,6
1,24
1,06
1,02
0,8
1,30
1,08
1,03
1,0
-
1,11
1,04
1,2
-
1,15
1,05
1,4
-
1,18
1,07
1,6
-
1,22
1,09
1,8
-
1,25
1,11
2,0
-
1,30
1,14
Таблица А.6 - Значения коэффициента
-
Передача
Окружная скорость V м/c
до 5
10
15
20
Степень точности
8
8
7
7
Прямозубая
1,05
-
-
-
Косозубая (шевронная)
1,0
1,01
1,02
1,05
Таблица А.7 - Значения коэффициента
-
Z или
17
20
25
30
40
50
60
80
100 и более
4,18
4,09
3,90
3,80
3,70
3,66
3,:62
3,61
3,60
Таблица А.8 - Значения коэффициента
-
Симметричное расположение колес относительно опор
Несимметричное расположение колес относительно опор
Консольное расположение колес
Установка вала на роликовых подшипниках
0,2
1,0
1,04
1,!8
1,10
0,4
1,03
1,07
1,37
1,21
0,6
1,05
1,12
1,62
1,40
0,8
1,08
1,17
-
1,59
1,0
1,10
1,23
-
-
1,2
1,13
1,30
-
-
1,4
1,19
1,38
-
-
1,6
1,25
1,45
-
-
1,8
1,32
1,53
-
-
Таблица А.9 - Значения коэффициента
-
Степень точности
Окружная скорость V м/c
до 3
3-8
8-12,5
6
1/1
1,2/1
1,3/1,1
7
1,15/1
1,35/1
1,45/1,2
8
1,45/1,3
1,45/1,3
-/1,4
В числителе значения - для прямозубых колес, в знаменателе для косозубых
Таблица А.10 - Материалы для червяков и червячных колес
-
Материалы
, Н/мм2 при м/с
венца червячного колеса
червяка
0,25
0,5
1
2
3
4
6
8
БрАЖ9-4Л
Сталь с
HRC 45 и >
-
182
179
173
167
161
150
138
БрАЖИ
10-4-4Л
-“-
-
196
192
187
181
175
164
152
СЧ15-32
или
СЧ18-36
Сталь 20 или 20Х цементированная
155
128
113
84,5
-
-
-
-
СЧ12-28
или
СЧ15-32
Сталь 45 или Ст. 6
141
113
98
71
-
-
-
-
Таблица А.11 - Механические характеристики для материалов червячных колес, МПа
-
Марка бронзы или чугуна
Способ литья
Н/мм2
Допускаемые напряжения при твердости червяка
≥HRC 45
1
2
3
4
5
6
7
8
9
БрОФIO-1
В песчанную форму
177
39
28
128
49
35
157
БрОФIO-1
В кокили
255
57
186
186
71
51
221
БрОНФ
Центробежн.
287
64
206
206
80
56
246
БрОЦС 6-6-3
В песчаную форму
147
35
111
111
45
32
133
БрОЦС 6-6-3
В кокиль
177
45
132
132
53
38
194
БрОЦС 6-6-3
Центробеж.
216
51
162
162
62
45
-
БрАЖ9-4Л
В песчаную форму
392
81
-
-
98
75
-
БрАЖ9-4Л
В кокиль
490
85
-
-
108
83
-
Продолжение таблицы А.11
1
2
3
4
5
6
7
8
9
БрАЖ 10-4-4Л
В кокиль
590
101
-
-
130
98
-
СЧ12-28
В песчаную форму
118
33
-
-
41
25
-
СЧ15-32
То же
147
37
-
-
47
29
-
СЧ18-36
-“-
177
42
-
-
53
33
-
СЧ21-40
-“-
206
47
-
-
59
36
-
Таблица А.12 - Основные параметры червячных передач (ГОСТ 2144-76)
-
, мм
m, мм
q
Z2:Z1= u
1 ряд
2 ряд
63
3,15
8
32:4
32:2
32:1
80
4
8
32:4
32:2
32:1
100
5
8
32:4
32:2
32:1
4
10
40:4
40:2
40:1
125
5
10
40:4
40:2
40:1
4
12,5
50:4
50:2
50:1
140
5
16
40:4
40:2
40:1
5
10
46:4
46:2
46:1
160
6,3
10
32:4
40:2
32:1
8
8
32:4
32:2
32:1
200
10
8
32:4
32:2
32:1
8
10
40:4
40:2
40:1
250
12,5
8
32:4
32:2
32:1
10
10
40:4
40:2
40:1
8
12,5
50:4
50:2
50:1
280
10
16
40:4
40:2
40:1
10
10
46:4
46:2
46:1
400
20
8
32:4
32:2
32:1
16
10
40:4
40:2
40:1
500
20
10
40:4
40:2
40:1
16
12,5
50:4
50:2
50:1
Таблица А.13 - Сочетание m и q (ГОСТ 2144-76)
-
m
q
m
q
1
2
3
4
2,0
8,0
6,3
8,0
10,0
10,0
12,5
12,5
16,0
16,0
20,0
20,0
Продолжение таблицы А.13
1
2
3
4
2,5
8,0
8,0
8,0
10,0
10,0
12,5
12,5
16,0
16,0
20,0
20,0
3,15
8,0
10,0
8,0
10,0
10,0
12,5
12,5
16,0
16,0
20,0
20,0
4,0
8,0
12,5
8,0
10,0
10,0
12,5
16,0
16,0
16,0
20,0
20,0
5,0
8,0
16,0
8,0
10,0
10,0
12,5
12,5
16,0
16,0
20,0
20,0
Таблица А.14 - Коэффициент деформации червяка .
-
Коэффициент деформации при q
7,5
8
9
10
12
14
16
1
63
72
89
108
147
179
194
2
50
57
71
86
117
149
163
3
46
51
61
76
103
131
144
4
42
47
58
70
94
120
131
-
Степень точности
Скорость скольжения , м/с
до 1,5
от 1,5 до 3
от 3 до 7,5
от 7,5 до 12
6
-
-
1
1,1
7
1
1
1,1
1,2
8
1,15
1,25
1,4
-
9
1,25
-
-
-
-
28
30
35
40
45
50
65
80
100
150
2,43
2,41
2,32
2,27
2,22
2,19
2,12
2,09
2,08
2,04
-
0,1
0,08-0,09
4o34’-5o09’
2,5
0,030-0,040
1o43’-2o17’
0,25
0,065-0,075
3o34’-4o17’
3,0
0,028-0,035
1o36’-2o00’
0,5
0,055-0,065
3o09’-3o43’
4,0
0,023-0,030
1o19’-1o43’
1,0
0,045-0,055
2o35’-3o09’
7,0
0,018-0,026
1o02’-1o29’
1,5
0,04-0,05
2o17’-2o52’
10,0
0,016-0,024
0o55’-1o22’
2,0
0,035-0,045
2o00’-2o35’
Меньшие значения следует принимать при шлифованном или
полированном червяке
-
Степень точности
Прямые зубья в передачах
Непрямые зубья в передачах
цилиндрической
конической
цилиндрической
конической
5 и более точные
Св. 15
Св. 12
Св. 30
Св. 20
6
До 15
До 12
До 30
До 20
7
До 10
До 8
До 15
До 10
8
До 6
До 4
До 10
До 7
9
До 2
До 1,5
До 4
До 3
-
Степень точности
Скорость скольжения Vск, м/с
Обработка
7
От 5 до 10 включительно
Червяк закален, шлифован и полирован. Колесо нарезается шлифованными червячными фрезами. Обкатка под нагрузкой
8
От 2 до 5 включительно
То же, но допускается нешлифованный червяк при твердости не более 350 НВ
9
До 2 включительно
Червяк не шлифуется, колесо нарезается любым способом
Таблица А.15 - Значения коэффициента
Таблица А.16 - Коэффициенты формы зуба для червячных колес
Таблица А.17 - Значения коэффициентов трения и углов трения
Таблица А.18 - Предельные окружные скорости для силовых передач, м/с
Таблица А.19 - Допустимые скорости и области применения червячных передач