Файл: Методические указания для студентов по выполнению лабораторных и практических работ учебной дисциплины детали машин для специальности.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 29.10.2023
Просмотров: 317
Скачиваний: 5
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
F – допускаемое напряжение изгиба по таблицам 1 и 2.
Таблица 1. Значения [σ]Н , МПа , для оловянистых бронз.
Таблица 2. Значения [σ]Н , МПа , для твердых бронз и чугунов по условию стойкости передачи к заеданию.
Таблица 3. Значения [σ]F , МПа
2. Определить передаточное число (или угловые скорости валов), а в зависимости от передаточного числа выбрать число витков червяка z1;и число зубьев колесаz2. При этом принимают z2 28.
3. Из условия g0,25z2 задать коэффициент диаметра червяка (g= 7,1 …25 –оптимальные пределы), коэффициенты Кß, Кv , КПД и по формуле 2 определить межосевое расстояние из условия контактной прочности аW =
(2)
Кß - коэффициент неравномерности нагрузки (при постоянной нагрузке Кß =1,0, при переменной нагрузке в зависимости от жесткости червяка Кß =1,1..1,3); Кv – коэффициент динамической нагрузки (при окружной скорости v23 м/с принимаем Кv =1,1…1,0, при v23 м/с – Кv =1,1…1,3. КПД (0,7….0,92).
4. Определить модуль зацепления mи округлить его до ближайшего стандартного значения (таблица 4).
Таблица 4- Значения модуля m и коэффициента диаметра червяка g
5. В зависимости от полученного модуляm уточнить межосевое расстояние по формуле 3
aw= 0,5m (g+z2), округлив его до целого числа.
6. Произвести геометрический расчет передачи, найти d, dаdfи другие размеры, определить конструктивные элементы L, B, daM2 по таблице5.
Делительные диаметры:
червяка d1 = mg;
червячного колеса d2 = mz2
Диаметры вершин:
витков червяка dа1 = d1 +2h а1 ;
зубьев червячного колеса dа2 = d2 + 2h а2 .
Диаметры впадин:
червяка df1 = d1 -2hf1 ;
червячного колеса df2 = d2 - 2hf2 .
Высота витка винта h1 = 2,2·m
Высота зуба червячного колеса h2 = 2,2·m
Высота головки винта hа1 = m
Высота головки зуба колеса hа2 = m
Высота ножки витка винта hf1 = 1,2m
Высота ножки зуба колеса hf2 = 1,2m
Расчетная толщина витка = 0,5m
Радиальный зазор c= 0,2m
Таблица 5- Формулы для расчета конструктивных элементов червячной передачи
Угол обхвата червяка венцом
2
,
Угол подъема винтовой линии червяка
,
7.Из условия (1) вычислить скорость скольжения и по таблице 6 определить угол трения.
Таблица 6- Зависимость угла трения от скорости скольжения vск
8. Вычислить КПД передачи и сравнить его значение с предварительно принятым. При значительных расхождениях произвести повторный расчет передачи.
9. По окончательно установленным параметрам передачи уточнить величину расчетной нагрузки, определить фактические контактные напряжения и сравнить их с соответствующими допускаемыми значениями (допускается недогрузка не более 10% и перегрузка до 5%).
10. Определить число зубьев эквивалентного колеса zv , по таблице 6 выбрать коэффициент формы зуба F по (4) рассчитать фактические напряжения изгиба в зубьях колеса и сравнить их с допускаемыми.
, (4)
Таблица 7-Значение коэффициента формы зубаF червячного колеса
11. По формуле 5 провести тепловой расчет передачи
tм [t] м.
[t] м. – допускаемая температура масла в корпусе редуктора ([t] м. = 6070С, в исключительных случаях [t] м. = 90С). [1]стр.42, таб.2.14
Пример. Рассчитать червячную передачу с архимедовым червяком одноступенчатого редуктора общего назначения при следующих данных: мощность, передаваемая червяком Р1= 7 кВт, угловая скорость червяка ω1 =105 рад/с (n1 =955 об/мин), передаточное число передачи u = 21; нагрузка постоянная
; работа редуктора непрерывная, круглосуточная, спокойная. Передача нереверсивная.
1. Задаем скорость скольжения vск =(0,015…0,055)105, принимаем vск =4м/с; назначаем материалы:
для червяка – сталь 40Х (HRC40-45);
для венца червячного колеса – бронза БрА9Ж4.
Из таблиц 1, 2 и 3 определяем допускаемые напряжения [σ]Н =160 МПа, и допускаемое напряжение изгиба [σ]F = 78МПа.
2. Из условия, что число зубьев колеса должно быть z2 28, то при заданном передаточном числе минимально возможное число витков червяка z1=2. Число зубьев колесаz2 = z1 ·u =2 · 21 =42.
Угловая скорость колеса ω2 = ω1 / u =105/21 = 5 рад/с.
3. Примем условно для данной конструкции передачи коэффициент диаметра червяка g= 8; коэффициенты Кß=1, Кv=1,2 , КПД передачи =0,82. Определим расчетный момент на червячном колесе (Р2=Р1·):
= 1,38
Нм = 1380 Нмм.
По формуле 2 определяем межосевое расстояние передачи из расчета рабочих поверхностей зубьев колеса на контактную прочность:
аW =
= 238мм, принимаем аW =250мм.
4. Определяем модуль зацепления m =
=10мм, что соответствует стандартному значению (таблица 4).
5. Окончательно выбираем g=8, z2= 2, в зависимости от полученного модуля уточняем межосевое расстояние aw= 0,5·10 (28+2)= 250мм.
6. Геометрические параметры передачи:
Высота витка винта h1 = 2,2·10 =22мм
Высота зуба червячного колеса h2 = 2,2·10=22мм
Высота головки винта hа1 = 10мм
Высота головки зуба колеса hа2 = 10мм
Высота ножки витка винта hf1 = 1,2·10=12мм
Высота ножки зуба колеса hf2 = 1,2·10=12мм
Делительные диаметры:
червяка d1 = 10·8=80мм;
червячного колеса d2 = 10·42=420мм.
Диаметры вершин:
витков червяка dа1 = 80 +2·10=100мм ;
зубьев червячного колеса dа2 = 420 + 2·10=440мм .
Диаметры впадин:
червяка df1 = 80-2·12=56мм ;
червячного колеса df2 = 420 - 2·12=396мм
наружный диаметр червячного колеса (см. табл.5) d
Таблица 1. Значения [σ]Н , МПа , для оловянистых бронз.
| Материал и способ литья | Твердость поверхности витков червяка | |
| до HRC 45 | свыше HRC 45 | |
| БрО10Ф1, в песчаные формы | 130 | 160 |
| БрО10Ф1, в кокиль | 190 | 225 |
| БрО10НФ, центробежные | 210 | 250 |
Таблица 2. Значения [σ]Н , МПа , для твердых бронз и чугунов по условию стойкости передачи к заеданию.
| Червячное колесо - червяк | Скорость скольжения vск, м/с | ||||||
| 0,5 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 8 | |
| БрА9Ж4 – закаленная сталь | 250 | 230 | 210 | 180 | 160 | 120 | 90 |
| СЧ15 или СЧ20 – сталь 20 или 20Х (цементованная) | 130 | 115 | 90 | - | - | - | - |
| СЧ10 или СЧ15 – сталь 45 или Ст6 | 110 | 90 | 70 | - | - | - | - |
Таблица 3. Значения [σ]F , МПа
| Материалы | Способ литья | Твердость поверхности витков червяка | |||
| до HRC 45 | свыше HRC 45 | ||||
| нереверсивная | реверсивная | нереверсивная | реверсивная | ||
| БрО10Ф | в песчаные формы | 40 | 29 | 50 | 36 |
| БрО10Ф1 | в кокиль | 58 | 42 | 72 | 52 |
| БрОНФ | центробежные | 65 | 46 | 81 | 57 |
| БрАЖ9-4 | в песчаные формы | 78 | 64 | 100 | 75 |
| СЧ10 | в песчаные формы | 34 | 21 | 42 | 26 |
| СЧ15 | в песчаные формы | 38 | 24 | 48 | 30 |
| СЧ20 | в песчаные формы | 43 | 27 | 54 | 34 |
| СЧ25 | в песчаные формы | 48 | 30 | 60 | 37 |
2. Определить передаточное число (или угловые скорости валов), а в зависимости от передаточного числа выбрать число витков червяка z1;и число зубьев колесаz2. При этом принимают z2 28.
3. Из условия g0,25z2 задать коэффициент диаметра червяка (g= 7,1 …25 –оптимальные пределы), коэффициенты Кß, Кv , КПД и по формуле 2 определить межосевое расстояние из условия контактной прочности аW =
(2)Кß - коэффициент неравномерности нагрузки (при постоянной нагрузке Кß =1,0, при переменной нагрузке в зависимости от жесткости червяка Кß =1,1..1,3); Кv – коэффициент динамической нагрузки (при окружной скорости v23 м/с принимаем Кv =1,1…1,0, при v23 м/с – Кv =1,1…1,3. КПД (0,7….0,92).
4. Определить модуль зацепления mи округлить его до ближайшего стандартного значения (таблица 4).
Таблица 4- Значения модуля m и коэффициента диаметра червяка g
| m, мм | 1-й ряд | 2,0 | 2,5 | 3,15 | 4,0 | 5,0 | 6,3 | 8,0 | 10,0 | 12,5 | 16,0 |
| 2-й ряд | 3,0 | 3,5 | 6,0 | 7,5 | 12 | | | | | | |
| g | 1-й ряд | 8,0 | 10,0 | 12,5 | 16,0 | 20,0 | 25,0 | | | | |
| 2-й ряд | 7,1 | 9,0 | 11,2 | 14,0 | 18,0 | 22,4 | | | | |
5. В зависимости от полученного модуляm уточнить межосевое расстояние по формуле 3
aw= 0,5m (g+z2), округлив его до целого числа.
6. Произвести геометрический расчет передачи, найти d, dаdfи другие размеры, определить конструктивные элементы L, B, daM2 по таблице5.
Делительные диаметры:
червяка d1 = mg;
червячного колеса d2 = mz2
Диаметры вершин:
витков червяка dа1 = d1 +2h а1 ;
зубьев червячного колеса dа2 = d2 + 2h а2 .
Диаметры впадин:
червяка df1 = d1 -2hf1 ;
червячного колеса df2 = d2 - 2hf2 .
Высота витка винта h1 = 2,2·m
Высота зуба червячного колеса h2 = 2,2·m
Высота головки винта hа1 = m
Высота головки зуба колеса hа2 = m
Высота ножки витка винта hf1 = 1,2m
Высота ножки зуба колеса hf2 = 1,2m
Расчетная толщина витка = 0,5m
Радиальный зазор c= 0,2m
Таблица 5- Формулы для расчета конструктивных элементов червячной передачи
| Число заходов червяка z1 | Длина нарезанной части червяка b1 | Ширина венца колеса b2 | Наружный диаметр колеса dаМ2 |
| 1 | b1 (11+0,06 z2) m | b20,75dа1 | dаМ2 dа2 +2m |
| 2 | dаМ2 dа2 +1,5m | ||
| 4 | b1 (12,5+0,09 z2) m | b20,67dа1 | dаМ2= dа2 +m |
Угол обхвата червяка венцом
2
,Угол подъема винтовой линии червяка
,7.Из условия (1) вычислить скорость скольжения и по таблице 6 определить угол трения.
Таблица 6- Зависимость угла трения от скорости скольжения vск
| vск ,м/с | | vск ,м/с | |
| 0,01 | 540-650 | 2,5 | 140-220 |
| 0,1 | 430-510 | 3,0 | 130-200 |
| 0,5 | 310-340 | 4,0 | 120-140 |
| 1,0 | 230-310 | 7,0 | 100-130 |
| 1,5 | 220-250 | 10,0 | 055-120 |
| 2,0 | 200-230 | | |
8. Вычислить КПД передачи и сравнить его значение с предварительно принятым. При значительных расхождениях произвести повторный расчет передачи.
9. По окончательно установленным параметрам передачи уточнить величину расчетной нагрузки, определить фактические контактные напряжения и сравнить их с соответствующими допускаемыми значениями (допускается недогрузка не более 10% и перегрузка до 5%).
10. Определить число зубьев эквивалентного колеса zv , по таблице 6 выбрать коэффициент формы зуба F по (4) рассчитать фактические напряжения изгиба в зубьях колеса и сравнить их с допускаемыми.
, (4)Таблица 7-Значение коэффициента формы зубаF червячного колеса
| zv | F | zv | F | zv | F | zv | F |
| 26 | 1,85 | 35 | 1,64 | 50 | 1,45 | 150 | 1,27 |
| 28 | 1,80 | 37 | 1,61 | 60 | 1,40 | 300 | 1,24 |
| 30 | 1,76 | 40 | 1,55 | 80 | 1,34 | | |
| 32 | 1,71 | 45 | 1,48 | 100 | 1,30 | | |
11. По формуле 5 провести тепловой расчет передачи
tм [t] м.
[t] м. – допускаемая температура масла в корпусе редуктора ([t] м. = 6070С, в исключительных случаях [t] м. = 90С). [1]стр.42, таб.2.14
Пример. Рассчитать червячную передачу с архимедовым червяком одноступенчатого редуктора общего назначения при следующих данных: мощность, передаваемая червяком Р1= 7 кВт, угловая скорость червяка ω1 =105 рад/с (n1 =955 об/мин), передаточное число передачи u = 21; нагрузка постоянная
; работа редуктора непрерывная, круглосуточная, спокойная. Передача нереверсивная.
1. Задаем скорость скольжения vск =(0,015…0,055)105, принимаем vск =4м/с; назначаем материалы:
для червяка – сталь 40Х (HRC40-45);
для венца червячного колеса – бронза БрА9Ж4.
Из таблиц 1, 2 и 3 определяем допускаемые напряжения [σ]Н =160 МПа, и допускаемое напряжение изгиба [σ]F = 78МПа.
2. Из условия, что число зубьев колеса должно быть z2 28, то при заданном передаточном числе минимально возможное число витков червяка z1=2. Число зубьев колесаz2 = z1 ·u =2 · 21 =42.
Угловая скорость колеса ω2 = ω1 / u =105/21 = 5 рад/с.
3. Примем условно для данной конструкции передачи коэффициент диаметра червяка g= 8; коэффициенты Кß=1, Кv=1,2 , КПД передачи =0,82. Определим расчетный момент на червячном колесе (Р2=Р1·):
= 1,38 Нм = 1380 Нмм.По формуле 2 определяем межосевое расстояние передачи из расчета рабочих поверхностей зубьев колеса на контактную прочность:
аW =
= 238мм, принимаем аW =250мм.4. Определяем модуль зацепления m =
=10мм, что соответствует стандартному значению (таблица 4).5. Окончательно выбираем g=8, z2= 2, в зависимости от полученного модуля уточняем межосевое расстояние aw= 0,5·10 (28+2)= 250мм.
6. Геометрические параметры передачи:
Высота витка винта h1 = 2,2·10 =22мм
Высота зуба червячного колеса h2 = 2,2·10=22мм
Высота головки винта hа1 = 10мм
Высота головки зуба колеса hа2 = 10мм
Высота ножки витка винта hf1 = 1,2·10=12мм
Высота ножки зуба колеса hf2 = 1,2·10=12мм
Делительные диаметры:
червяка d1 = 10·8=80мм;
червячного колеса d2 = 10·42=420мм.
Диаметры вершин:
витков червяка dа1 = 80 +2·10=100мм ;
зубьев червячного колеса dа2 = 420 + 2·10=440мм .
Диаметры впадин:
червяка df1 = 80-2·12=56мм ;
червячного колеса df2 = 420 - 2·12=396мм
наружный диаметр червячного колеса (см. табл.5) d