Лаба Проверка работоспособности зубчатого цилиндрического редуктора.DOC

Министерство образования Российской Федерации
УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ











ПРОВЕРКА РАБОТОСПОСОБНОСТИ
ЗУБЧАТОГО ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО РЕДУКТОРА



МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к лабораторной работе по дисциплине
«Детали машин и основы конструирования»














Уфа 2004
Министерство образования Российской Федерации
УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра основ конструирования механизмов и машин










ПРОВЕРКА РАБОТОСПОСОБНОСТИ
ЗУБЧАТОГО ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО РЕДУКТОРА



МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к лабораторной работе по дисциплине
«Детали машин и основы конструирования»














Уфа 2004
Составители: В.А. Беляев, В.Н. Рубцов

УДК 621.81 (07)
ББК 34.445 (я7)


Проверка работоспособности зубчатого цилиндрического редуктора: Методические указания к лабораторной работе по дисциплине «Детали машин и основы конструирования» / Уфимск. гос. техн. ун-т; Сост. В.А. Беляев, В.Н. Рубцов. – Уфа, 2004. – 28 с.



Приведены краткие сведения по оценке работоспособности редуктора, описание и порядок выполнения лабораторной работы. Главное внимание уделено оценке работоспособности зубчатых передач редуктора.
Предназначены для студентов 3 курса факультета авиационно-технологических систем при подготовке дипломированного специалиста по направлению 651400 – Машиностроительные технологии и оборудование (специальности 120300, 120400, 120500, 120700, 072100) и направлению 657800 – Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств (специальность 120100).


Табл. 16. Ил. 9. Библиогр.: 2 назв.


Рецензенты: Бычков В.М.
Люкащук Ю.В.




© Уфимский государственный
авиационный технический университет, 2004

СОДЕРЖАНИЕ


1. Цель работы ..
4

2. Конструкция редуктора .
4

3. Общие сведения ......
6

4. Проверка работоспособности зубчатой передачи
8

4.1. Исходные данные .........
8

Определение вращающих моментов и частот вращения
зубчатых колес ....

12

4.3. Определение расчетного контактного напряжения ..
13

4.4. Определение допускаемого контактного напряжения ....
18

4.5. Определение расчетных напряжений изгиба зубьев .
22

4.6. Определение допускаемых напряжений изгиба зубьев ..
25

5. Контрольные вопросы ....
27

6. Требования к отчету ...
28

Список литературы .....
28
























1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

1. Ознакомление с конструкцией редуктора и методикой выполнения проверочного расчета зубчатых цилиндрических передач;
2. Оценка работоспособности зубчатых передач редуктора при заданном режиме нагружения.

2. КОНСТРУКЦИЯ РЕДУКТОРА

Редуктор – механизм, служащий для понижения угловой скорости, и соответственно, для повышения вращающего момента ведомого вала по сравнению с ведущим. Редуктор состоит из корпуса, в котором размещаются элементы передачи – зубчатые (червячные) колеса, валы, подшипники и т.д. В отдельных случаях в корпусе редуктора размещают устройства для смазывания зацеплений и подшипников или устройства для охлаждения. Для удобства сборки корпус редуктора выполняют разъемным. Обычно плоскость разъема проходит через оси валов. Нижнюю часть называют корпусом (основанием), верхнюю – крышкой. Корпус редуктора состоит из стенок, бобышек, фланцев, ребер и других элементов, соединенных в единое целое.
Крышку фиксируют относительно корпуса штифами и соединяют винтами одного типа и диаметра. Штифты предотвращают взаимное смещение корпусных деталей при растачивании отверстий под подшипники, обеспечивая их точное расположение при повторных сборках.
В редукторах широко применяют картерную систему смазки. Для этого в редуктор заливают через верхний люк масло так, чтобы венцы колес были в него погружены. Колеса при вращении увлекают масло, разбрызгивая его внутри корпуса. При этом образуется взвесь частиц масла в воздухе, которая смазывает детали внутри редуктора. При длительной работе редуктора внутри корпуса повышается давление, что приводит к просачиванию масла через уплотнения и стыки. Чтобы избежать этого, внутреннюю полость редуктора сообщают с внешней средой путем установки отдушины в его верхних точках. Для замены масла в нижней части корпуса предусматривают сливное отверстие, закрываемое цилиндрической или конической пробкой. Контроль уровня масла, находящегося в корпусе редуктора, производят с помощью маслоуказателей различных конструкций.
Для предохранения от вытекания смазочного материала из подшипниковых узлов, а также для защиты их от попадания извне пыли и влаги в редукторах применяют щелевые или манжетные уплотнения.
В соответствии с требованиями технической эстетики корпуса современных редукторов очерчивают плоскими поверхностями и они имеют строгие геометрические формы. Бобышки подшипниковых гнезд и ребра жесткости устранены с наружных поверхностей и их располагают внутрь от стенки корпуса. Фундаментные болты устанавливают в нишах корпуса так, чтобы лапы не выступали за его габариты. Для соединения корпуса и крышки редуктора по всему контуру плоскости разъема выполняют фланцы. На коротких боковых сторонах фланцы располагают внутрь от стенки. На продольных длинных сторонах фланцы корпуса расположены внутрь от стенки, а фланцы крышки – наружу. Чтобы скрыть несовпадение крышки и корпуса из-за погрешностей литья, крышку изготавливают с некоторым напуском. Верхнюю поверхность крышки, служащую технологической базой для обработки плоскости разъема, и саму плоскость разъема выполняют параллельными плоскости основания корпуса редуктора. Винты крепления крышки корпуса располагают преимущественно по продольным длинным сторонам. При необходимости установки стяжных винтов на коротких боковых сторонах корпуса их размещают в специально выполненных нишах.
Для подъема и транспортировки крышки и собранного редуктора чаще всего применяют проушины, отливаемые заодно с крышкой.

3. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Работоспособность редуктора - это такое его состояние, при котором он способен выполнять заданные функции с параметрами, установленными требованиями технической документации. Работоспособность редуктора при конструировании обеспечивается расчетом зубчатых передач, валов, подбором подшипников и других элементов по соответствующим критериям, выбором материалов, термической или химико-термической обработкой и т. д. Работоспособность зубчатых передач редуктора определяется прочностью активных поверхностей зубьев и прочностью зубьев при изгибе.
На рис.1, а показано напряженное состояние зубьев в зубчатом зацеплении, а на рис.1, б – зуба при нагружении нормальной единичной силой Fn. В точках контакта зубьев по линии зацепления возникают контактные напряжения 13 EMBED Equation.3 1415, а на ножках зубьев – напряжения изгиба 13 EMBED Equation.3 1415. В результате действия контактных напряжений на активной поверхности зубьев (рис.1, в) возникает усталостное выкрашивание, а от напряжений изгиба – поломка зубьев (рис.1, г).
Контактная прочность активных поверхностей зубьев обеспечивает требуемую безопасность против усталостного выкрашивания, появления остаточной деформации или хрупкого разрушения поверхностного слоя.
Прочность зубьев при изгибе - способность зубьев обеспечить требуемую безопасность против усталостного или хрупкого излома, а также от остаточной деформации. Опасная точка располагается на переходной кривой, где растягивающие контурные напряжения 13 EMBED Equation.3 1415 достигают максимума.









а


б





в

г


Рис. 1.

Нагрузка, которую зубчатая передача может безотказно передавать (быть работоспособной) в течение заданного срока службы при заданных режимах нагружения и условиях эксплуатации, называется нагрузочной способностью передачи. Различают расчет при номинальной нагрузке и при кратковременной перегрузке. Нагрузочная способность обеспечивается при соблюдении всех условий по табл.1.
Таблица 1

Напряжение
Номинальное
Максимальное

Контактное в передаче

13\EMBED Equation 1415


13\EMBED Equation 1415


Изгиба шестерни

13\EMBED Equation 1415


13\EMBED Equation 1415


Изгиба колеса

13\EMBED Equation 1415


13\EMBED Equation 1415




4. ПРОВЕРКА РАБОТОСПОСОБНОСТИ ЗУБЧАТОЙ ПЕРЕДАЧИ

4.1. Исходные данные
Данные по нагрузке, режиму работы проверяемой зубчатой передачи принять из табл. 2 или по диаграмме на рис.2 по указанию преподавателя.

Таблица 2



13\EMBED Equation 1415,
об/мин
P, кВт
h, год
Диаграмма
нагружения

13\EMBED Equation 1415

13\EMBED Equation 1415

ПВ%

1
1395
1,1
13

0,33
0,25
15

2
925
1,5
15

0,33
0,25
15

3
1350
0,75
15

0,67
0,5
25

4
1395
1,5
10

0,67
0,5
25

5
920
1,1
12

0,67
0,5
40

6
1395
2,2
6

0,67
0,5
40


Здесь 13\EMBED Equation 1415 - коэффициент суточной загруженности; 13\EMBED Equation 1415 - коэффициент годовой загруженности; ПВ% - продолжительность включения в час. Ресурс (суммарный срок службы в часах) передачи
13\EMBED Equation 1415. (1)
Типовые режимы диаграммы
нагружения:
0 - постоянный;
I - тяжелый;
II - средний равновероятный;
III - средний нормальный;
IV - легкий;
V - особо легкий.


Рис.2

Режим нагружения может задаваться в виде ступенчатого графика, как показано на рис 2. В отчете должна быть изображена принятая диаграмма нагружения. В дальнейшем на ней наносится эквивалентный режим нагружения для контактных напряжений.
При определении допускаемых напряжений используются эквивалентные числа циклов нагружений 13\EMBED Equation 1415 и 13\EMBED Equation 1415. При стандартных режимах работы 13 EMBED Equation.3 1415 и 13 EMBED Equation.3 1415, где 13 EMBED Equation.3 1415 - суммарное число циклов нагружения за расчетный срок службы передачи (см. табл. 12). Если задан ступенчатый график нагрузки, то эквивалентные числа циклов
13\EMBED Equation 1415, 13\EMBED Equation 1415.
В лабораторной работе можно принять показатель степени m = 6.
Расчеты начинаются с определения расчетной нагрузки. На прочность передач влияют многие факторы. Считается, что большинство их действуют независимо друг от друга, поэтому их влияние учитывается отдельными коэффициентами.
Коэффициенты, относящиеся к нагрузке, обозначаются буквой К, причем при расчете на контактную прочность добавляется индекс Н, а на изгибную - F. Каждый из этих коэффициентов представляет собой произведение двух. Первый 13\EMBED Equation 1415 учитывает концентрацию нагрузки вдоль контактной линии, второй - 13\EMBED Equation 1415 - внутреннюю динамическую нагрузку в зацеплении, связанную с неточностями изготовления.
Специфические коэффициенты при расчете на изгиб обозначаются Y (с соответствующим индексом), а при расчете на контактную прочность - Z. В курсах "Детали машин" или "Детали машин и основы конструирования" расчеты по сравнению с ГОСТ 21354-87 несколько упрощены. Они рассчитаны на передачи средней точности. Это позволяет быстро и с необходимой достоверностью производить инженерные расчеты [1]. В особых случаях следует использовать указанный стандарт [2].
Для выполнения прочностных расчетов передач необходимо знание их геометрических параметров. Для двухступенчатого редуктора, предложенного преподавателем, следует составить кинематическую схему, произвести замеры параметров колес и корпуса. Материал колес принять по табл.3. Геометрические параметры передач заносятся в табл. 4.
Таблица 3


Наименование
Материал
Термо-обработка
Предел
текучести
материала,
МПа
Предел
прочности
материала,
МПа

1
Шестерня
Сталь 40Х
ГОСТ 4543-71
Улучшение,
260..280НВ
700
950

2
Колесо
Сталь 45
ГОСТ 1050-88
Улучшение,
192..240НВ
450
750

Таблица 4



Наименование параметров
и
Способ
определения
Быстроходная
ступень
Тихоходная
ступень


единица измерения

Обозн.
Результат
Обозн.
Результат

1
Число зубьев шестерни, zш
сосчитать
13\EMBED Equation 1415

13\EMBED Equation 1415


2
Число зубьев колеса, zк
сосчитать
13\EMBED Equation 1415

13\EMBED Equation 1415


3
Передаточное число ступени
u = zк / zш
13\EMBED Equation 1415

13\EMBED Equation 1415


4
Межосевое расстояние, мм
измерить и округлить
13\EMBED Equation 1415

13\EMBED Equation 1415


5
Высота зуба, мм
измерить
13\EMBED Equation 1415

13\EMBED Equation 1415


6
Нормальный модуль, мм
13\EMBED Equation 1415
13\EMBED Equation 1415

13\EMBED Equation 1415


7
Угол наклона линии зуба на делительном цилиндре, град., мин.
13 EMBED Equation.3 1415





8
Модуль торцовый, мм
13\EMBED Equation 1415
13\EMBED Equation 1415

13\EMBED Equation 1415


9
Начальный диаметр шестерни, мм
dwш13 EMBED Equation.3 1415
13\EMBED Equation 1415

13\EMBED Equation 1415


10
Начальный диаметр колеса, мм
dwк 13 EMBED Equation.3 1415
13\EMBED Equation 1415

13\EMBED Equation 1415


11
Диаметр окружности вершин шестерни, мм
daш = dш +2(13\EMBED Equation 1415+xш )mn
13\EMBED Equation 1415

13\EMBED Equation 1415


12
Диаметр окружности вершин
колеса, мм
daк = dк +2(13\EMBED Equation 1415+xк )mn
13\EMBED Equation 1415

13\EMBED Equation 1415


13
Диаметр окружности впадин зубьев шестерни, мм
dfш = dш (2(13\EMBED Equation 1415+ c*(xш )mn
13 EMBED Equation.3 1415

13\EMBED Equation 1415


14
Диаметр окружности впадин зубьев колеса, мм
dfк = dк (2(13\EMBED Equation 1415+ c*(xк )mn
13\EMBED Equation 1415

13\EMBED Equation 1415


15
Ширина венца, мм
измерить
13\EMBED Equation 1415

13\EMBED Equation 1415


В расчетах принять, что передачи выполнены по восьмой степени точности с видом сопряжения 8-В. Следовательно, колеса имеют 8-ю степень по нормам кинематической точности, плавности работы и нормы пятна контакта зубьев.

4.2. Определение вращающих моментов и частот
вращения зубчатых колес

Вращающие моменты и частоты вращения определяются в последовательности, задаваемой табл.5 и 6.

Таблица 5

Вращающий момент,
Н13\SYMBOL 215 \f "Symbol"15м
Расчетная
зависимость
Результат

1
На валу электродвигателя
13\EMBED Equation 1415


2
На конце быстроходного вала
13\EMBED Equation 1415


3
На шестерне быстроходного вала
13\EMBED Equation 1415


4
На колесе промежуточного вала
13\EMBED Equation 1415


5
На шестерне промежуточного вала
13\EMBED Equation 1415


6
На колесе тихоходного вала
13\EMBED Equation 1415


7
На конце тихоходного вала
13\EMBED Equation 1415


В расчетах принять: 13\EMBED Equation 1415 = 0,98 – к.п.д муфты; 13\EMBED Equation 1415 = 0,99 – к.п.д подшипников; 13\EMBED Equation 1415 = 0,97 – к.п.д зубчатого зацепления




Таблица 6


Частоты вращения, об/мин.
Расчетная зависимость
Результат

1
Быстроходный вал
13\EMBED Equation 1415


2
Промежуточный вал
13\EMBED Equation 1415


3
Тихоходный вал
13\EMBED Equation 1415



4.3. Определение расчетного контактного напряжения

Для определения коэффициентов концентрации нагрузки зубчатой передачи необходимо знать расположение зубчатых колес относительно опор. Типовые случаи представлены на рис.3.


Рис. 3

Коэффициенты 13 EMBED Equation.3 1415 и 13 EMBED Equation.3 1415 концентрации нагрузки в зубчатом зацеплении определяются по графикам на рис.4 при 13 EMBED Equation.3 1415.
Коэффициенты 13 EMBED Equation.3 1415 и 13 EMBED Equation.3 1415 динамической нагрузки для 8-й степени точности находятся по табл.7 при 13 EMBED Equation.3 1415 м/с.

Рис.4

Таблица 7

Твердость
поверхностей
зубьев
Коэффи-циенты
Окружная скорость V, м/с



1
3
5
8
10

13\EMBED Equation 1415350HB
13\EMBED Equation 1415
1,05
1,02
1,15
1,08
1,24
1,10
1,38
1,15
1,48
1,19


13\EMBED Equation 1415
1,10
1,04
1,30
1,12
1,48
1,19
1,77
1,30
1,96
1,38


Примечание: Верхние числа - прямозубые, нижние – косозубые колеса.

Косозубые передачи имеют преимущество перед прямозубыми в частности в том, что в зацеплении постоянно участвуют не менее двух пар зубьев (рис.5).


Рис.5

Эти контактные линии представляют собой прямые, наклонно расположенные на криволинейной поверхности зуба. Однако нагрузка между ними распределяется неравномерно, что учитывается при расчете на контактную и изгибную прочность коэффициентами 13\EMBED Equation 1415 и 13\EMBED Equation 1415 соответственно. Выбор значений производится по табл.8.

Таблица 8

Окружная скорость V, м/с
Степень точности
13\EMBED Equation 1415
13\EMBED Equation 1415


До 5
7
8
9
1,03
1,07
1,13
1,07
1,22
1,35

Св. 5 до 10
7
8
1,05
1,10
1,20
1,30


Контактные напряжения в косозубой цилиндрической передаче определяют по формуле
13\EMBED Equation 1415 . (2)
Коэффициент 13\EMBED Equation 1415, учитывающий особенности расчета косозубой передачи на контактную прочность, рассчитывается по табл. 9 по формуле
13\EMBED Equation 1415. (3)


Таблица 9


Обозн.
Содержание
Зависимость или источник
Резуль-тат

1
2
3
4
5

1
13\EMBED Equation 1415
Коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями.
Из табл. 8 с учетом заданной степени точности и V - окружной скорости передачи



2


13\SYMBOL 98 \f "Symbol"15
Угол наклона зу-бьев на делительном цилиндре

Из табл. 4



3

13\EMBED Equation 1415
Коэффициент торцового перекрытия
13\EMBED Equation 1415


4
13\EMBED Equation 1415
Формула 3



Коэффициент нагрузки 13\EMBED Equation 1415 при расчете на контактную прочность рассчитывается по табл.10.
Таблица 10

Обозн.
Содержание
Зависимость или источник
Результат

1
2
3
4

13\EMBED Equation 1415

Коэффициент концентрации нагрузки
по длине контактных линий

Зависит от:
1) параметра, 13 EMBED Equation.3 1415;
2) расположения зубчатой передачи относительно опор (см.рис.3);
3) от твердости зубьев
(см. рис. 4).



Окончание таблицы 10

1
2
3
4

13\EMBED Equation 1415



Коэффициент
динамичности
Зависит от:
1) V - окружной скорости передачи;
2) степени точности;
3) твердости поверхностей зубьев передачи (см. табл.7).


13\EMBED Equation 1415

13\EMBED Equation 1415=13\EMBED Equation 141513\EMBED Equation 1415



13\EMBED Equation 1415
Вращающий момент на шестерне рассматриваемой ступени, Н13\SYMBOL 215 \f "Symbol"15мм

См. табл. 5.



13\EMBED Equation 1415
Приведенный модуль упругости зубчатой пары, МПа
13\EMBED Equation 1415
13 EMBED Equation.3 1415

13\EMBED Equation 1415
Начальный или делительный диаметр шестерни рассматриваемой ступени, мм
См. табл. 4.



13\EMBED Equation 1415
Ширина венца колеса рассматриваемой ступени, мм
См. табл. 4.


13\EMBED Equation 1415
Угол зацепления в нормальной плоскости
Для косозубых передач обычно 13\EMBED Equation 1415=(=2013\SYMBOL 176 \f "Symbol"15.


13\EMBED Equation 1415
Расчетное контактное напряжение, МПа
Формула 2


4.4. Определение допускаемого контактного напряжения

Допускаемое контактное напряжение вычисляют по формуле
13\EMBED Equation 1415. (4)
Порядок расчета определяется табл.11, 12 и 13.

Таблица 11


Обозн.

Содержание
Зависимость
или
источник
Результат

1
2
3
4



13\EMBED Equation 1415

Предел контактной выносливости,
МПа
Выбирается по соотношениям в зависимости от термообработки. Зубчатые колеса стандартных редукторов изготавливаются из термоулучшенных сталей. Для них 13\EMBED Equation 1415=213 EMBED Equation.3 1415+70.



13\EMBED Equation 1415
Коэффициент запаса прочности
13\EMBED Equation 141513\SYMBOL 179 \f "Symbol"151,1 - при однородной структуре зуба и 13\EMBED Equation 141513\SYMBOL 179 \f "Symbol"151,2 - при неоднородной структуре по объему



Коэффициент долговечности 13\EMBED Equation 1415 учитывает возможность повышения допускаемых напряжений для кратковременно работающих передач, когда число циклов нагружений меньше базового числа циклов 13\EMBED Equation 1415. На рис. 6 приведена кривая усталости в полулогарифмических координатах, поэтому она выглядит ломаной линией. Для точек наклонного участка предел выносливости зависит от числа циклов. Базовое число циклов зависит от твердости рабочих поверхностей зубьев.

Рис.6

Таким образом, базовые числа для колеса и шестерни различные. Твердость поверхности улучшенных и закаленных зубьев задается в единицах HB или HRC.




На рис. 7 и 8 приводятся графики для определения базового числа и перевода единиц твердости из одного вида в другой.


Рис.7 Рис. 8

При расчетах переменный режим нагружения заменяется эквивалентным: нагрузка принимается равной номинальной, а фактическое число циклов - эквивалентным. Коэффициент эквивалентности для стандартных режимов работы в зависимости от вида напряжений выбирается по табл.12.

Таблица 12

Режим
работы
Расчет на контакт-
ную усталость
Расчет на изгибную
усталость


Термооб-
работка
13\EMBED Equation 1415
Термооб-
работка
13\EMBED Equation 1415
Термооб-
работка
13\EMBED Equation 1415

0
Любая
1,0
Улучшение,
нормализация
1,0
Закалка
объемная,
поверхностная,
цементация
1,0

I

0,50

0,30

0,20

II

0,25

0,143

0,10

III

0,18

0,065

0,036

IV

0,125

0,038

0,016

V

0,063

0,013

0,004


Таблица 13




Обозн.

Содержание
Зависимость
или
источник

Результат

1
2
3
4
5

1
13\EMBED Equation 1415
Суммарное число циклов нагружений за расчетный срок службы шестерни рассматриваемой ступени
13\EMBED Equation 1415
где 13 EMBED Equation.3 1415- частота вращения этой шестерни (1/мин),
13 EMBED Equation.3 1415- ресурс передачи (см. формулу 1)


2
13\EMBED Equation 1415
Коэффициент, зависящий от режима работы.

См. табл. 12





Продолжение таблицы.13

1
2
3
4
5

3
13\EMBED Equation 1415
Эквивалентное число нагружений шестерни
13\EMBED Equation 1415=13\EMBED Equation 141513\EMBED Equation 1415


4
13\EMBED Equation 1415
Базовое число циклов кривой усталости
Определяется по рис. 7 в зависимости от твердости шестерни


5
13\EMBED Equation 1415


Суммарное число циклов нагружений за расчетный срок службы колеса рассматриваемой ступени
13\EMBED Equation 1415
где 13\EMBED Equation 1415 - частота вращения этого колеса (1/мин),
13 EMBED Equation.3 1415- ресурс передачи


6
13\EMBED Equation 1415
Эквивалентное число нагружений колеса
13\EMBED Equation 1415=13\EMBED Equation 141513\EMBED Equation 1415


7
13\EMBED Equation 1415
Базовое число циклов кривой усталости
Определяется по рис. 7 в зависимости от твердости колеса


8
13\EMBED Equation 1415
Коэффициент долговечности шестерни
13\EMBED Equation 1415=13\EMBED Equation 141513\SYMBOL 179 \f "Symbol"151,
но 13\SYMBOL 163 \f "Symbol"1513\EMBED Equation 1415


9
13\EMBED Equation 1415
Коэффициент долговечности колеса
13\EMBED Equation 1415=13\EMBED Equation 141513\SYMBOL 179 \f "Symbol"151,
но 13\SYMBOL 163 \f "Symbol"1513\EMBED Equation 1415


10
13\EMBED Equation 1415
Допускаем. контактное напряжение шестерни
Формула 4



Окончание таблицы 13

1
2
3
4
5

11
13\EMBED Equation 1415
Допускаемое контактное напряжение колеса
Формула 4


12
13\EMBED Equation 1415
Допускаемое контактное напряжение передачи
Для прямозубой передачи принимается меньшее из 13\EMBED Equation 1415 и 13\EMBED Equation 1415.
При значительной разности твердости (13\EMBED Equation 1415 > 350НВ, а 13\EMBED Equation 1415 < 350НВ) в косозубых передачах
13\EMBED Equation 1415, но не более 1,2513\EMBED Equation 1415.



Далее, сравнивая допускаемое и действующее контактное напряжение, сделать заключение о контактной прочности передачи.

4.5. Определение расчетных напряжений изгиба зубьев

Для косозубых колес это напряжение определяется по формуле
13 EMBED Equation.3 141513\EMBED Equation 1415. (5)
Коэффициент, учитывающий повышение прочности косозубых колес по сравнению с прямозубыми, вычисляется по формуле
13\EMBED Equation 1415. (6)
Расчеты производятся по табл. 14.

Таблица 14




Обоз.

Содержание
Зависимость
или
источник
Результат

1
2
3
4
5


1

13\EMBED Equation 1415
Коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями
См. табл. 8


2
13\EMBED Equation 1415
Коэффициент, учитывающий наклон зуба
13 EMBED Equation.3 1415,13 EMBED Equation.3 1415


3
13\EMBED Equation 1415
Коэффициент торцового перекрытия
См. табл. 9, п. 3


4
13\EMBED Equation 1415
Формула 6



Расчеты по формуле (5) сведены в табл. 15.

Таблица 15


Обоз.
Содержание
Зависимость или источник
Результат

1
2
3
4
5

1
13\EMBED Equation 1415
Коэффициент концентрации нагрузки при изгибе
Зависит от:
1) параметра 13\EMBED Equation 1415=13 EMBED Equation.3 1415;
2) расположения зубчатой передачи относительно опор;
3) от твердости зубьев (см. рис.4).





Продолжение таблицы 15
1
2
3
4
5

2
13\EMBED Equation 1415
Коэффициент динамичности при изгибе
Зависит от:
1) V–окруж. скорости передачи;
2) степени точности;
3) твердости поверхностей зубьев передачи (см. табл. 7).


3
13\EMBED Equation 1415
Коэффициент нагрузки при изгибе
13\EMBED Equation 1415


4
13\EMBED Equation 1415
Окружная сила в зацеплении
13\EMBED Equation 1415,
здесь 13\EMBED Equation 1415 - вращающий момент на шестерне рассматриваемой ступени, Н(мм (см. табл.5);
13\EMBED Equation 1415 - делительный диаметр этой шестерни, мм




5


13\EMBED Equation 1415
Эквивалентное число зубьев:
13\EMBED Equation 1415




шестерни
13\EMBED Equation 1415




колеса
13\EMBED Equation 1415


6
13\EMBED Equation 1415
Коэффициент, учитывающий форму зуба и концентрацию напряжения
См. [1], рис. 8.20 или
13\EMBED Equation 141513\EMBED Equation 1415




шестерни
13\EMBED Equation 1415




колеса
13\EMBED Equation 1415



Окончание таблицы 15

1
2
3
4
5

7
13\EMBED Equation 1415
Нормальный модуль
данной ступени, мм
Из табл. 4


8
13\EMBED Equation 1415
Ширина зубчатого венца колеса, мм
Из табл. 4


9
13\EMBED Equation 1415
Напряжение изгиба:
для зуба шестерни
для зуба колеса
Формула 5
13\EMBED Equation 1415
13\EMBED Equation 1415



4.6. Определение допускаемых напряжений изгиба зубьев

Допускаемые напряжения при расчете на выносливость при изгибе рассчитывают по формуле
13\EMBED Equation 1415. (7)
Допускаемое напряжение изгиба тоже зависит от фактического числа циклов и режима нагружения.

Рис. 9
На рис. 9 показана кривая усталости напряжений изгиба в полулогарифмических координатах. Предел выносливости 13 EMBED Equation.3 1415 зависит от материала и термообработки, а базовое число 13\EMBED Equation 1415 = 13\EMBED Equation 1415 - не зависит от материала. Показатель m для Н < 350НВ равен 6.

Для термоулучшенных колес
13 EMBED Equation.3 1415 =1,813 EMBED Equation.3 1415. (8)
Для других видов термообработки см. табл. 8.9 [1].
Расчеты по формуле (7) производятся по табл.16.

Таблица 16




Обозн.

Содержание
Зависимость
или
источник
Резуль-
тат

1
2
3
4
5

1
13 EMBED Equation.3 1415
Предел выносливости зубьев при изгибе
Формула (8) и примечание к ней


2
13\EMBED Equation 1415
Учет вида нагружения
Для реверсивных передач 13\EMBED Equation 1415=0,7...0,8;
для нереверсивных 13\EMBED Equation 1415= 1


3
13\EMBED Equation 1415
Коэффициент запаса прочности
Для улучшаемых сталей 13\EMBED Equation 1415=1,75.
Подробнее см. табл. 8.9[1].


4
13\EMBED Equation 1415
Коэффициент
долговечности
13\EMBED Equation 1415,
не менее 1, но не более 4 (для H<350HB)


Определение 13\EMBED Equation 1415

5
13 EMBED Equation.3 1415
Число циклов нагру-жений
См. табл. 13, п.1,5



13 EMBED Equation.3 1415
для шестерни




13 EMBED Equation.3 1415
для колеса




Окончание таблицы 16

1
2
3
4
5

6
13\EMBED Equation 1415
Эквивалентное число циклов
13\EMBED Equation 1415, где 13\EMBED Equation 1415 по табл. 12



13\EMBED Equation 1415
для шестерни
13\EMBED Equation 1415



13\EMBED Equation 1415
для колеса
13\EMBED Equation 1415


7
13\EMBED Equation 1415
для шестерни
п. 4 этой табл.



13\EMBED Equation 1415
для колеса
п. 4 этой табл.


8
13\EMBED Equation 1415
допускаемое напряжение для шестерни
Формула 7


9
13\EMBED Equation 1415
допускаемое напряжение для колеса
Формула 7



Сравнив значения действующих и допускаемых напряжений, сделать заключение об изгибной прочности передачи.

5. Контрольные вопросы

1. Критерии работоспособности и виды разрушений зубчатых передач. С какими напряжениями они связаны?
2. Как определяются допускаемые напряжения при переменном режиме работы?
3. Особенности определения допускаемых напряжений для косозубой передачи.
4. Как учитывается режим работы в расчетах зубчатых передач?
5. Что такое эквивалентное число циклов нагружения и как оно определяется?
6. Коэффициент формы зуба. От каких параметров он зависит?
7. От чего зависит концентрация нагрузки по длине зуба?
8. Какие параметры влияют на коэффициент динамичности нагрузки?

6. Требования к отчету

Отчет по лабораторной работе должен содержать следующие пункты:
- цель работы;
- исходные расчетные данные для исследуемой зубчатой передачи;
- кинематическая схема редуктора;
- основные геометрические параметры исследуемой передачи;
- частоты вращения и вращающие моменты зубчатых колес;
- определение расчетного контактного напряжения передачи;
- определение допускаемого контактного напряжения передачи;
- определение напряжений изгиба зуба для шестерни и колеса;
- определение допускаемых напряжений изгиба зубчатых колес;
- заключение о работоспособности зубчатой передачи.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Иванов М.Н. Детали машин. М.: Высш.шк., 2000. – 383 с.; ил.
ГОСТ 21354-87. Передачи зубчатые цилиндрические эвольвентные внешнего зацепления. Расчет на прочность. Издательство стандартов, 1988.





Составители: БЕЛЯЕВ Валерий Александрович
РУБЦОВ Владимир Николаевич









ПРОВЕРКА РАБОТОСПОСОБНОСТИ
ЗУБЧАТОГО ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО РЕДУКТОРА



МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к лабораторной работе по дисциплине
«Детали машин и основы конструирования»











Подписано в печать 21.04.2004. Формат 60х84 1/16
Бумага офсетная. Печать плоская. Гарнитура Times.
Усл. печ. л. 1,7. Усл. кр. – отт. 1,7. Уч. – изд. л. 16.
Тираж 250 экз. Заказ №
Уфимский государственный авиационный технический университет
Редакционно-издательский комплекс УГАТУ
450000, Уфа-центр, ул. К.Маркса, 12
13PAGE 15


13PAGE 14415


13PAGE 15


13PAGE 142915




Root EntryEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation Native

Приложенные файлы

  • doc 4849857
    Размер файла: 1 MB Загрузок: 0

Добавить комментарий