Файл: Проектирование червячной передачи.docx

_{Федеральное} государственное автономное

образовательное учреждение

высшего образования

«СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Институт нефти и газа
Кафедра «Прикладной механики»

САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА №4
по дисциплине «Детали машин и основы конструирования»

тема «Проектирование червячной передачи»

(вариант № 11)

Руководитель А. В. Колотов

<sup>подпись, дата инициалы, фамилия

номер группы,  зачетной книжки подпись, дата инициалы, фамилия</sup>


Красноярск

2022

Вариант №11
Задание:

Для червячной передачи требуется:

1. Произвести выбор материалов червячной пары;

2. Выполнить проектный и проверочный расчет;

3. Выполнить чертеж червячного колеса.

Вид исполнения передачи представлен на рисунке 1. Исходные данные представлены в таблице 1.

Рисунок 1 – Вид исполнения передачи
Таблица 1 – Исходные данные

Мощность на ведущем валу	Угловая скорость выходного вала	Передаточное число u	Срок службы	Дополнительные данные
1,5 кВт	0,5π	18	4 года	нагрузка нереверсивная

1 Выбор материала червячных колес. Определение допускаемых напряжений
Червяки изготовляют из тех же марок сталей, что и шестерни зубчатых передач. При этом для передач малой мощности (Р <1 кВт) применяют термообработку — улучшение с твердостью Н <350 НВ, а для передач большей мощности с целью повышения КПД — закалку ТВЧ до твердости Н >45 HRC, шлифование и полирование витков червяка. Так как по условию задания то твердость червяка H >350 HВ.

Для выбора марки материала червячного колеса необходимо найти:

1. 
   Скорость скольжения
   

(1)

где – передаточное число редуктора;

– вращающий момент на валу червячного колеса, Н∙м;

– угловая скорость тихоходного вала.

2. 
   Вращающий момент на валу червячного колеса
   

(2)

где – КПД червячной передачи (принимают );

– КПД пары подшипников (принимают ).
Подставляя известные данные в формулы (2) и (1), получим



Так как , то выбираем материал III группы СЧ18.

Характеристики материала представлены в таблице 2.
Таблица 2 – Характеристики материала СЧ18

Группа	Материал	Способ отливки	, МПа	, МПа	Скорость скольжения , м/с
III	СЧ18	В землю	355	–	<2

Допускаемые контактные напряжения червячного колеса

(3)

Допускаемые напряжения изгиба червячного колеса, которое определяется по формуле

(4)

где — коэффициент долговечности при расчете на изгиб.
Коэффициент долговечности

(5)

где — число циклов нагружения зубьев червячного колеса за весь срок службы.
Число циклов нагружения зубьев червячного колеса за весь срок службы

(6)

где − срок службы привода.
Срок службы (ресурс) привода

(7)

где – срок службы, лет;

– коэффициент годового использования;

– продолжительность смены, ч.;

– число смен;

– коэффициент сменного использования.

В соответствии с заданными условиями работы оборудования принимаем: , , , .

Подставив полученные значения в формулы (3-7), получим




Па
Для всех червячных передач (независимо от материала венца колеса) при расположении червяка вне масляной ванны значения нужно уменьшить на 15%.

.
2 Проектный расчет закрытой червячной передачи
Межосевой расстояние,

(8)

Подставляя полученные значения в формулу (8), получим

Так как , то принимаем число витков червяка. .

Тогда

Модуль зацепления

(9)

Подставляя полученные значения в формулу (9) и округляя значение до стандартного, получим

Коэффициент диаметра червяка

(10)

Подставляя известные величины в формулу (10) и округляя значение до стандартного, получим

Коэффициент смещения инструмента, определим по формуле

(11)

Подставляя известные величины в формулу (11), получим

Так как , то условие неподрезания зубьев выполняется.

Определим фактическое передаточное число

(12)

Подставляя полученные величины, получим

Фактическое межосевое расстояние

(13)

Подставляя полученные значения в формулу (13), получим

Определим основные геометрические размеры передачи.

Делительный диаметр червяка

(14)

Начальный диаметр червяка

(15)

Диаметр вершин витков червяка

(16)

Диаметр впадин витков червяка

(17)

Делительный угол подъема линии витков червяка

.

(18)

Длина нарезаемой части червяка (т. к.

(19)

Делительный диаметр червячного колеса

(20)

Диаметр вершин зубьев червячного колеса

(21)

Наибольший диаметр колеса

(22)

Диаметр впадин витков зубьев колеса

(23)

Ширина венца колеса (при )

(24)

Радиусы закруглений зубьев колеса

(25)

Условный угол обхвата червяка венцом колеса 2δ

.

(26)

3 Проверочный расчет закрытой червячной передачи
КПД червячной передачи

(27)

где – делительный угол подъема линии витков червяка;

– угол трения определяется в зависимости от фактической скорости скольжения

(28)

Подставляя полученные значения в формулы (27-28), получим


Определим величину контактных напряжений

(29)

где – коэффициент нагрузки. Принимается в зависимости от окружной скорости колеса, которая находится по формуле

(30)

Окружная сила на колесе считается по формуле

(31)

Подставив известные значения в формулы (29 – 31), получим



Сравнивая полученные значения и , определяем, что . Следовательно, условие выполняется (недогрузка составляет 2%).
Определим напряжения изгиба зубьев колеса

(32)

где – коэффициент формы зуба колеса. Определяется в зависимости от эквивалентного числа зубьев колеса, которое определяется по формуле

(33)

Подставив известные значения в формулы (32 – 33), получим




Сравнивая полученные значения и , отметим, что . ( что допустимо, так как нагрузочная способность червячных передач ограничивается контактной прочностью зубьев червячного колеса). Следовательно, условие выполняется.

4 Конструирование червячного колеса

Для выполнения конструирования необходимо определить параметры конструктивных элементов колеса, при этом линейные размеры округляются по ГОСТ 6636-69.

Параметры ступицы (длина, наружный и внутренний диметры, толщина).

Диаметр вала определяется по приближенной формуле

(34)

где – допускаемое касательное напряжение (принимается ).
Длина ступицы считается как

(35)

Внутренний диаметр ступицы равен диаметру вала.

Наружный диаметр ступицы находится по формуле

(36)

Толщина ступицы определяется по формуле

(37)

Параметры обода (ширина, диметр, толщина, фаски венца).

Толщина обода считается как

(38)

(39)

(40)

Ширина обода . Фаски венца . Наибольший диаметр обода .

Внутренний диаметр обода

(41)

Диаметр винта

(42)

Длина винта

(43)

Рисунок 2 – Определяемые параметры



Рисунок 3 – Объемная модель червячного колеса

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Шейнблит А. Е. Курсовое проектирование деталей машин: учеб. пособие / А. Е. Шейнблит. – 2-е изд., перераб. и дополн. – Калининград: Янтарный сказ, 2002. – 454 с.

2. Дунаев П.Ф. Конструирование узлов и деталей машин / П.Ф. Дунаев. О.П. Леликов. - М.: Высшая школа. 2003. - 497 с.

3. Курмаз Л.В. Детали машин. Проектирование: справочное методическо-учеб. пособие / Л.В. Курмаз, А.Т. Скойбеда. - 2-е изд. испр. - М.: Новое знание. 2006. - 387 с.