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

Курс "Детали машин и основы конструирования" непосредственно опирается на курсы "Сопротивление материалов" и "Теория механизмов и машин", которыми, мы надеемся, студенты овладели в совершенстве. Кроме того, для успешного выполнения расчётно-графических работ и курсового проекта необходимы хорошие знания правил и приёмов курса "Инженерная графика".

Материалы и допускаемые напряжения

В связи с высокими скоростями скольжения и неблагоприятными условиями смазки материалы червячной пары должны обладать антифрикционными свойствами, износостойкостью и пониженной склонностью к заеданию.

Червяки изготавливают из углеродистых или легированных сталей. При передаваемой мощности до одного киловатта и малой длительности работы материал подвергается улучшению до твердости . При передаваемых мощностях  > 1 кВт витки червяка подвергают термообработке до высокой твердости ( > 45) с последующим шлифованием.

Червячные колеса преимущественно изготавливают из бронзы, реже из латуни или чугуна. Выбор материала червячного колеса зависит от скорости скольжения, в зависимости от которой различают три группы материалов.

При высоких скоростях скольжения ( > 5 м/с) зубчатый венец червячного колеса изготавливают из оловянистых бронз типа БрО10Ф1, БрО10Н1Ф1. Необходимость в применении бронзы с высоким содержанием олова тем выше, чем больше скорость скольжения и относительная продолжительность работы передачи.

Безоловянистые бронзы, например, алюминиевожелезистые типа БрА9ЖЗЛ, обладают повышенными механическими характеристиками, но имеют пониженные противозадирные свойства. Их применяют в паре с твердыми ( > 45) шлифованными и полированными червяками при скоростях скольжения  м/с.

При скоростях скольжения  < 2 м/с применяют серые или модифицированные чугуны.

В передачах с червячными колесами из оловянистых бронз с пределом прочности  < 300 МПа работоспособность ограничена контактной прочностью. В данном случае допускаемое напряжение, соответствующее эквивалентному числу циклов перемен напряжений определяется по формуле

,

где   – при твердости материала червяка ;  – при твердости материала червяка ;  – коэффициент, зависящий от скорости скольжения.

Коэффициент  определяется по формуле

.

Допускаемое контактное напряжение   определяется по формуле

,

где   – коэффициент долговечности по контактным напряжениям.

Коэффициент долговечности определяется по формуле

,

где   – базовое число циклов перемен напряжений.

Эквивалентное число циклов перемен напряжений  определятся по аналогии с цилиндрическими зубчатыми передачами (при постоянном режиме работы ). Если   > , то принимается .

Работоспособность передач с червячными колесами из безоловянистых бронз и чугуна при  > 300 МПа ограничена обычно заеданием. Для таких передач допускаемое напряжение  определяется только от скорости скольжения:

– безоловянистые бронзы и латуни

,

где   – цементируемый червяк;  – червяк, закаленный токами высокой частоты (ТВЧ);

– чугуны

,

где   – улучшенный червяк;  – червяк, закаленный токами высокой частоты.

При изготовлении червячного колеса из материалов первой ( > 5 м/с) и второй ( м/с) групп допускаемое напряжение на выносливость при изгибе определяется по формулам:

– для нереверсивной передачи

;

– для реверсивной передачи

,

где   – коэффициент долговечности по напряжениям изгиба, определяемый по формуле

,

где   – базовое число циклов перемен напряжений.

Эквивалентное число циклов перемен напряжений  определяется по аналогии с цилиндрическими зубчатыми передачами (при постоянном режиме работы ). Если , то принимают , если  > , то принимают .

При изготовлении червячного колеса из материалов третьей группы ( < 2 м/с) допускаемое напряжение на выносливость при изгибе определяется по формулам:

– для нереверсивной передачи

;

– для реверсивной передачи

,

где   – предел прочности материала при деформации изгиба.

6.10. Расчет червячных передач на прочность

Проектный расчет на контактную выносливость. При стальном червяке и бронзовом (чугунном) колесе межосевое расстояние , мм, определяется по формуле

, (6.4)

где , допускаемое контактное напряжение, МПа;  – крутящий момент на валу колеса, Н·мм;  – коэффициент нагрузки.

Приняв  и коэффициент смещения , формулу (6.4) приведем к виду

. (6.5)

При проектном расчете коэффициент нагрузки определяется по формуле

,

где   – теоретический коэффициент концентрации нагрузки.

Теоретический коэффициент концентрации нагрузки в условиях отсутствия приработки определяется по формуле

,

где  – коэффициент деформации червяка, определяемый в зависимости от  и .

Найденное по формуле (6.5) значение межосевого расстояния округляют по ГОСТ 2144-76 до ближайшего стандартного значения. Затем по рекомендации (6.1) выбирают стандартный модуль  и по формуле (6.2) находят соответствующее значение коэффициента диаметра червяка . При принятых стандартных значениях ,   определяют по формуле (6.3) коэффициент смещения . Затем определяют остальные геометрические параметры передачи (см. параграф 6.3).

Проверочный расчет на контактную выносливость проводится по следующему условию

.

При проверочном расчете на контактную выносливость и на выносливость при изгибе коэффициент нагрузки уточняется по формуле

,

где   – коэффициент неравномерности (концентрации) нагрузки;  – динамический (скоростной) коэффициент.

Коэффициент неравномерности (концентрации) нагрузки определяется по формуле

,

где  – отношение средневзвешенного момента  к максимальному моменту .

Отношение  определяется по формуле

;

; ,

где   – момент при -ом режиме работы;  – частота вращения при -ом режиме работы;  – время работы при -ом режиме.

При постоянной нагрузке  и .

Динамический коэффициент  определяется в зависимости от точности передачи и окружной скорости колеса. Обычно . При точном изготовлении передачи и окружной скорости на делительном диаметре червячного колеса  м/с принимают .

Расчет на изгибную прочность для червячных передач является проверочным и выполняется по червячному колесу:

,

где   – коэффициент формы зуба червячного колеса, определяемый в зависимости от эквивалентного числа зубьев .

Лишь в редких случаях для открытых передач с ручным приводом, а также при большом числе зубьев червячного колеса  > 80 для машинных приводов расчет по напряжениям изгиба может быть проектным:

.

КПД червячной пары

Расчет червяка на прочность и жесткость

Ременная передача состоит из двух шкивов, закрепленных на валах, и ремня, охватывающего шкивы. Нагрузка передается за счет сил трения (за исключением зубчато-ременной передачи), возникающих между шкивами и ремнем вследствие натяжения последнего

Приводные ремни и область их применения

Процесс разработки машин имеет сложную, разветвлённую неоднозначную структуру и обычно называется широким термином ПРОЕКТИРОВАНИЕ — создание прообраза объекта, представляющего в общих чертах его основные параметры. Под КОНСТРУИРОВАНИЕМ некоторые авторы понимают весь процесс от идеи до изготовления машин, некоторые — лишь завершающую стадию его подготовки
Справка 027 у купить подробнее.
Расчет конических зубчатых передач на прочность