Проектный расчет на контактную выносливость Особенности расчета конических передач на прочность Расчетные схемы валов и осей Подшипники качения Жесткие нерасцепляемые муфты Синхронные муфты

Детали машин Основные принципы проектирования

В предыдущих лекциях речь шла о зубчатых передачах с неизменяемой геометрией звеньев. В этих механизмах положение зубчатых колёс и их конфигурация в процессе работы передачи оставались неизменными. Однако в многоцелевых самодвижущихся машинах, и особенно в машинах войскового применения, находят всё более широкое использование передачи с изменяемой геометрией формы или расположения подвижных звеньев. Наиболее широко из передач такого вида используются планетарные и волновые передачи.

Степени точности и виды сопряжений зубчатых передач

Нарушение кинематических функций механизмов выражается в отклонении действительного закона относительного движения зубчатых колес реальной передачи от теоретического закона движения. Это отклонение связано с погрешностями изготовления и монтажа передачи.

Стандартами предусмотрены 12 степеней точности зубчатых передач. Степени точности обозначаются в порядке их убывания от 1 до 12. В машиностроении и приборостроении наиболее часто применяют 6…9 степени точности. Быстроходные передачи и прецизионные механизмы иногда изготовляют по степени точности 5.

Для каждой степени точности установлены следующие нормы:

– кинематической точности;

– плавности работы;

– контакта зубьев.

Статические испытания материалов производятся для определения их МЕХАНИЧЕСКИХ  ХАРАКТЕРИСТИК, наиболее важными из которых являются прочностные характеристики, такие как предел прочности при растяжении, предел текучести и предел пропорциональности.

Норма кинематической точности характеризуется наибольшей погрешностью передаточного отношения  за один оборот зубчатого колеса. Кинематическая точность связана с накопленной ошибкой шага и биением. Данный показатель важен для следующих типов передач:

– передач отсчетных и делительных цепей;

– передач, соединенных с большими массами;

– быстроходных силовых передач из-за опасности возникновения резонансных и других видов колебаний и шума.

Норма плавности работы характеризуется многократно повторяющимися за оборот зубчатого колеса колебаниями скорости, вызывающими динамические нагрузки, колебания и шум. Плавность работы связана с ошибками шага и профиля зуба. Данный показатель важен для силовых быстроходных передач.

Норма контакта зубьев характеризуется пятном контакта зубьев, показывающего на концентрацию нагрузки по ширине зубчатого венца. Данный показатель существенно влияет на работоспособность силовых передач.

Допускается комбинирование норм кинематической точности, плавности работы и контакта зубьев разных степеней точности.

Независимо от степени точности зубчатых колес и передач установлены следующие виды сопряжений (рис. 4.6):

– при : A, B, C, D, E, H;

– при m< 1: D, E, F, G, H

и виды допусков на боковой зазор (в порядке убывания бокового зазора ): x, y, z, a, b, c, d, e, f, g, h.

При отсутствии специальных требований к передачам видам сопряжений соответствуют виды допусков на боковой зазор (табл. 4.1). Соответствие между видом сопряжения и видом допуска на боковой зазор допускается изменять, используя при этом и виды допусков x, y, z.

Рис. 4.6.

Точность изготовления зубчатых передач задается степенью точности и требованием к боковому зазору – видом сопряжения по нормам бокового зазора. Вид сопряжения определяет гарантированный боковой зазор  между неработающими профилями зубьев, измеренный по общей нормали к эвольвентным профилям зубьев. Боковой зазор назначают с учетом обеспечения смазывания зубьев, необходимости компенсации погрешностей изготовления и температурных деформаций.

Таблица 4.1

Модуль

передачи

Вид сопряжения

A

B

C

D

E

F

G

H

a

b

c

d

h

h

m < 1

e

e

f

g

h

Вид сопряжения определяют независимо от степени точности передачи по расчетному значению бокового зазора:

,

где   – расчетный боковой зазор, мкм;  – боковой зазор, необходимый для компенсации температурных деформаций деталей, мкм;  – боковой зазор, необходимый для размещения слоя смазочного материала, мкм.

Боковой зазор, необходимый для компенсации температурных деформаций деталей, определяется по формуле

,

где  – коэффициент температурного расширения материала зубчатых колес;  – температура нагрева зубчатых колес;  – коэффициент температурного расширения материала корпусных деталей;  – температура нагрева корпусных деталей.

Боковой зазор в мкм, необходимый для размещения слоя смазочного материала, определяется по следующей рекомендации

,

где 10 – для тихоходных передач; 30 – для быстроходных передач;  – модуль зацепления, мм.

Вид сопряжения  назначают исходя из следующего условия:

.

Если для расчета недостаточно исходных данных, то обычно для силовых передач рекомендуется к использованию сопряжение В. Данное сопряжение гарантирует минимальное значение бокового зазора , при котором исключается возможность заклинивание стальной или чугунной передачи от нагрева при разности температур колеса и корпуса  °С. Сопряжение Н применяют в реверсивных тихоходных передачах с жесткими требованиями в отношении мертвого хода. При этом если передача предназначена для работы в условиях значительного колебания температур, зубчатые колеса и корпус должны быть изготовлены из материалов с одинаковыми коэффициентами линейного расширения . При m < 1 рекомендуется к использованию сопряжение F.

Геометрические параметры эвольвентного зацепления Для обеспечения постоянства мгновенного передаточного отношения зубья шестерни и колеса должны иметь сопряженные профили. Это достигается нарезанием зубьев инструментом на основе исходного контура.

Кинематические характеристики цилиндрических передач эвольвентного зацепления Передаточное число. Передаточное число цилиндрических зубчатых передач определяется через отношение частот вращения или угловых скоростей, как для других типов передач, а также через отношение чисел зубьев колеса и шестерни:

Модификация профилей зубьев увеличивает преимущества эвольвентного зацепления, обеспечивая уменьшение минимально допустимых чисел зубьев, повышение изгибной и контактной прочности, повышение износостойкости и стойкости против заедания, повышение плавности работы. Модификация применяется в основном для прямозубых передач. Для косозубых передач она в основном используется для вписывания в стандартное межосевое расстояние и при малых числах зубьев шестерни.

Примеры обозначения точности зубчатых передач

В предыдущих лекциях шла речь о передачах, как едином целом механизме, а также рассматривались элементы, непосредственно участвующие в передаче движения от одного звена механизма к другому. В данной теме будут представлены элементы, предназначенные для крепления частей механизма, непосредственно участвующих в передаче движения (шкивы, звёздочки, зубчатые и червячные колёса и т.п.). В конечном итоге, качество механизма, его КПД, работоспособность и долговечность в значительной мере зависят и от тех деталей, о которых будет идти речь в дальнейшем. Первыми из таких элементов механизма рассмотрим валы и оси.
Расчет конических зубчатых передач на прочность