Основные принципы проектирования Расчеты деталей машин на прочность, жесткость и устойчивость Выполнение компоновочных чертежей редуктора Резьбовые соединения Расчет передач на сопротивление усталости

Детали машин Основные принципы проектирования

Как можно было заметить по материалу предыдущей лекции, зубчатый венец червячного колеса изготавливается всегда из менее прочного материала по сравнению с витками червяка (чугун, бронза и латунь, как правило, менее прочны по сравнению со сталью). Поэтому в червячном зацеплении зуб червячного колеса является наиболее слабым элементом. Для него возможны все виды разрушений и повреждений, характерных для зубчатых передач: изнашивание и усталостное выкрашивание рабочих поверхностей зубьев, заедание и поломка зубьев.

Точность и погрешности изготовления деталей машин

При проектировании деталей машин их геометрические параметры задаются размерами элементов, а также формой и взаимным расположением их поверхностей. При изготовлении возникают отступления реальных значений геометрических параметров деталей от идеальных (запроектированных) значений. Данные отступления называются погрешностями. Погрешности могут возникать также в процессе хранения и эксплуатации машин под действием внешней среды, внутренних изменений в структуре материала, износа и т.д.

Степень приближения действительных значений геометрических параметров к идеальным значениям называется точностью.

Понятия о точности и погрешностях взаимосвязаны. Точность характеризуется:

– действительной погрешностью (действительная точность);

– пределами, ограничивающими значение погрешности (нормированная точность); чем уже эти пределы, тем меньше погрешности и выше точность.

Точность деталей по геометрическим параметрам представляет собой совокупное понятие, подразделяющееся по следующим признакам:

– точности размеров элементов;

– точности формы поверхностей элементов (макрогеометрии поверхности);

– точности по шероховатости поверхности (микрогеометрии);

– точности взаимного расположения поверхностей элементов.

Конструктор должен исходить из того, что погрешности геометрических параметров не только неизбежны, но и допустимы в определенных пределах, при которых деталь еще удовлетворяет требованиям правильной сборки и функционирования машины.

При конструировании деталей машин конструктор должен решить две неразрывные задачи:

– установить идеальные значения геометрических параметров деталей;

– нормировать точность получения этих параметров путем назначения пределов, ограничивающих их погрешности; данные пределы в процессе изготовления и контроля деталей являются критериями их годности.

2. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О МЕХАНИЧЕСКИХ ПЕРЕДАЧАХ

2.1. Назначение и роль передач в машинах

Механическая передача – это механизм, предназначенный для передачи и преобразования параметров движения от двигателя к исполнительному органу машины (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Структурная схема машины

Необходимость введения передачи как промежуточного звена между двигателем и исполнительным органом, предназначенным для совершения требуемой от машины работы, связана с решением следующих задач:

– изменение частоты вращения;

– изменение вращающего момента;

– преобразование одного вида движения в другой (вращательного в поступательное, вращательного в качательное, поступательного во вращательное);

– согласование валов в пространстве;

– большинство двигателей устойчиво работает в узком диапазоне изменения вращающего момента и угловой скорости; при выходе за пределы данного диапазона двигатель останавливается, например, автомобильный двигатель;

– в некоторых случаях регулирование двигателя возможно, но нежелательно по экономическим причинам, поскольку двигатели имеют низкий КПД за пределами нормального режима работы;

– масса и стоимость двигателей при одинаковой мощности снижаются с увеличением частоты вращения.

Кроме механических передач существуют электрические, гидравлические и пневматические передачи. Наибольшее распространение получили механические передачи, которые применяются как самостоятельно, так и в сочетании с другими видами передач. В курсе “Детали машин и основы конструирования” рассматриваются только механические передачи.

Характеристики механических передач

В передачах различают два основных вала: входной (ведущий) и выходной (ведомый). Входному валу присваивается индекс “1”, а выходному индекс “2”. В многоступенчатых передачах между указанными валами располагаются промежуточные валы.

Различают следующие основные характеристики передач:

– мощность на входе  и на выходе ;

– частота вращения (угловая скорость) на входе  () и на выходе  ().

Данных характеристик необходимо и достаточно для проведения проектного расчета любой передачи.

Часто вместо основных характеристик используются производные характеристики:

– коэффициент полезного действия (КПД)

 или ,

где   мощность, потерянная в передаче;  – коэффициент потерь;

– передаточное отношение, определяемое в направлении потока мощности

,

где знак “+” – ведущее и ведомое звенья имеют одинаковые направления вращения; знак “–” – ведущее и ведомое звенья имеют разные направления вращения.

Часто вместо передаточного отношения используется передаточное число, которое в отличие от передаточного отношения не имеет знака.

Достоинства червячных передач: 1) компактность и относительно небольшая масса конструкции; 2) возможность получения больших передаточных чисел в одной ступени – стандартные передачи u ? 80, специальные ? u ? 300; 3) высокая плавность и кинематическая точность; 4) низкий уровень шума и вибраций; 5) самоторможение при обратной передаче движения, то есть невозможность передачи движения в обратном направлении - от ведомого червячного колеса к ведущему червяку. Недостатки червячных передач обусловлены большими скоростями скольжения витков червяка по зубьям червячного колеса, а также значительными осевыми силами, действующими на валах передачи.
Критерии работоспособности и расчета