4 Расчёт червячной передачи
4.1 Выбор материалов и определение допускаемых напряжений для червячной передачи
Исходными данными для расчета допускаемых напряжений червячных передач являются частота вращения червяка  мин-1, и червячного колеса  мин-1; крутящий момент на валу червяка  Н·м, и червячного колеса  Н·м; срок службы  , лет; режим работы.
Порядок определения допускаемых напряжений для червячных передач представим в виде таблицы 4.1.
Таблица 4.1 – Порядок определения допускаемых напряжений для червячных передач.
Параметр
|
Обозна-чение
|
Определение параметра
|
1
|
2
|
3
|
Скорость скольжения
|
|
 .
|
Выбираем материал
|
|
В зависимости от скорости скольжения материал делится на три группы:
1) при > 5 м/с –оловянистые бронзы;
2) при 2 < < 5 м/с – безоловянистые бронзы; 3) при < 2 м/ – чугуны.
Для каждой группы выбираем по таблице А.9 [1, таблица 9.6] предел прочности  и предел текучести  (для чугунов – предел прочности при изгибе  ).
|
Допускаемые контактные напряжения
|
Допускаемые контактные напряжения для 1 группы материалов
|
Твердость поверхности червяка
|
H1
|
H1 > 45 НRС илиH1 < 45 НRС
по рекомендации преподавателя
|
Начальные допускаемые контактные напряжения
|
|
 ‑ для шлифованных и полированных червяков с  ,  ‑ в других случаях.
|
Максимальные допускаемые контактные напряжения
|
|
 .
|
Срок службы в часах
|
|
 ,
где  ‑ количество лет службы привода;  ‑ количество недель в году;  ‑ количество рабочих дней в неделю;  ‑ количество рабочих смен в день;  ‑ количество часов в смену.
Задаёмся по рекомендации преподавателя.
|
Продолжение таблицы 4.1
1
|
2
|
3
|
Коэффициент режима работы
|
|
Выбираем по таблице А.10 [1, таблица 9.7] в зависимости от заданного режима работы.
|
Эквивалентное число циклов нагружения
|
|
 .
|
Коэффициент долговечности
|
|
 .
|
Коэффициент, учитывающий скорость скольжения
|
|
Выбираем по рекомендациям таблице А.11 [1, страница 223] в зависимости от скорости скольжения .
|
Допускаемые контактные напряжения
|
|
 .
|
Допускаемые контактные напряжения для 2 группы материалов
|
Твердость поверхности червяка
|
H1
|
H1 > 45 НRС илиH1 < 45 НRС
По рекомендации преподавателя.
|
Начальные допускаемые контактные напряжения
|
|
При H1 > 45 НRС ‑ = 300 МПа;
При H1 45 HRC ‑ = 250 МПа.
|
Максимально возможные допускаемые контактные напряжения
|
|
 .
|
Допускаемые контактные напряжения
|
|
 .
|
Допускаемые контактные напряжения для 3 группы материалов
|
Максимально возможные допускаемые контактные напряжения
|
|
 .
|
Допускаемые контактные напряжения
|
|
 .
|
Допускаемые напряжения изгиба
|
Начальные допускаемые напряжения изгиба
|
|
 ‑ для материалов 1-й и 2-й групп;
 для материалов 3-й группы.
|
Максимально возможные допускаемые напряжения изгиба
|
|
 ‑ для материалов 1-й и 2-й групп;
 для материалов 3-й группы.
|
Коэффициент режима работы
|
|
Выбираем по таблице А.10 [1, таблица 9.7] в зависимости от заданного режима работы.
|
Эквивалентное число циклов нагружения
|
|
 .
|
Коэффициент долговечности
|
|
 .
|
Допускаемые напряжения изгиба
|
|
 .
|
4.2 Проектный расчёт червячной передачи
Исходными данными для проектного расчета червячных передач являются: передаточное отношение u; крутящий момент на валу червячного колеса Н·м; допускаемые контактные напряжения  , МПа.
Порядок проектного расчета червячных передач представим в виде таблицы 4.2.
Таблица 4.2 – Порядок проектного расчета для червячных передач
Параметр
|
Обозна-чение
|
Определение параметра
|
1
|
2
|
3
|
Число заходов червяка
|
z1
|
Принимаем в зависимости от передаточного отношения u: z1 = 4 – u = 8-15; z1 = 2 – u = 15-30; z1 = 1 – u > 30.
|
Число зубьев червячного колеса
|
z2
|
z2 = z1· u.
|
Коэффициент диаметра червяка
|
q
|
Выбираем по ГОСТ 2144-93 по таблице А.12 [1, страница 212] таким образом чтобы выполнялось условие 0,22 <  < 0,4.
|
Модуль упругости для червяка и червячного колеса
|
 ,
|
Для стали  = 2,1·1011 Па;
для бронзы и чугуна = 0,9·1011 Па.
|
Приведенный модуль упругости
|
|
 .
|
Межосевое расстояние
|
|
 .
|
Модуль
|
|
 . После расчёта из ГОСТ 2144-93 по таблице А.12 [1, страница 212] выбирается ближайший стандартный модуль.
|
Коэффициент смещения
|
|
 . Проверяем, выполнение условия ‑1 < < 1. Если оно не выполняется, то изменяем коэффициент диаметра червякаqи пересчитываем, начиная с межосевого расстояния .
|
Делительный диаметр червяка
|
|
 .
|
Делительный диаметр червячного колеса
|
|
 .
|
Диаметр вершин червяка
|
|
 .
|
Продолжение таблицы 4.2
1
|
2
|
3
|
Диаметр вершин червячного колеса
|
|
 .
|
Диаметр впадин червяка
|
|
 .
|
Диаметр впадин червячного колеса
|
|
 .
|
Диаметр внешнего цилиндра червячного колеса
|
|
 .
|
Длина нарезанной части червяка
|
|
 .
|
Ширина червячного колеса
|
|
 при z1 = 1 или 2;
 при z1 = 4.
|
Угол подъёма винтовой линии червяка
|
|
 .
|
3.3.2 Проверочный расчёт червячной передачи.
Исходными данными для проверочного расчета червячных передач являются: передаточное отношение u; крутящий момент на валу колеса  ,Н·м; параметры элементов передачи (число зубьев колеса  ; делительный диаметр червяка  , мм, и червячного колеса  , мм; угол подъёма винтовой линии червяка , град; модуль , мм; ширина червячного колеса  , мм); допускаемые контактные напряжения , МПа, и напряжения изгиба для шестерни и колеса  и  , МПа.
Порядок проверочного расчета червячных передач представим в виде таблицы 4.3.
Таблица 4.3 – Порядок проверочного расчета червячных передач
Параметр
|
Обозна-чение
|
Определение параметра
|
1
|
2
|
3
|
По контактным напряжениям
|
Коэффициент распределения нагрузки между зубьями
|
|
=1,1.
|
Угол обхвата червяка колесом
|
|
= 50º = 0,8727 рад.
|
Угол профиля
|
|
= 20º.
|
Коэффициент торцового перекрытия
|
|
 .
|
Продолжение таблицы 4.3
1
|
2
|
3
|
Коэффициент, учитывающий уменьшение длины контактной линии
|
|
= 0,75.
|
Контактные напряжения
|
|
 .
|
Недогрузка (перегрузка)
|
|
 .
Если недогрузка более 7 % или перегрузка более 3 % то выбираем другой коэффициент диаметра червяка в проектном расчёте и перерасчитываем проектный расчёт.
|
По напряжениям изгиба
|
Эквивалентное число зубьев
|
|
 .
|
Коэффициент формы зуба для шестерни и колеса
|
|
Выбираем по таблице А.13 [1, страница 221] в зависимости от эквивалентного числа
зубьев .
|
Нормальный модуль
|
|
 .
|
Коэффициент расчётной нагрузки
|
|
 .
|
Окружное усилие на червячном колесе
|
|
 .
|
Напряжения изгиба
|
|
 .
|
|
Скачать 1.56 Mb.