КП 2013. Методические указания по выполнению курсового проекта (работы) для студентов, обучающихся по направлению 160100 Авиа и ракетостроение

• Название: Методические указания по выполнению курсового проекта (работы) для студентов, обучающихся по направлению 160100 Авиа и ракетостроение
• Анкор: КП 2013.doc
• Дата: 17.02.2017
• Размер: 5.18 Mb.
• Имя файла: КП 2013.doc
• Тип: Методические указания; #2825
• страница: 10 из 12

3.2. Основные геометрические параметры червячной передачи

Основные геометрические парамет­ры цилиндрических червячных пере­дач: модуль зацепления т, число вит­ков (заходов) червяка z₁и зубьев колеса z₂, коэффициент диаметра червяка q, номинальное значение передаточного числа u_ном и межосевое расстояние a_wрегламентированы ГОСТ 2144-76.

В червячных передачах модуль т =Р/п (здесь Р – осевой шаг червяка, мм). Для червяка этот модуль осевой, для ко­леса – торцевой. Значения модулей т, мм, регламентированы стандартом:

Ряд 1 2; 2,5; 3,15; 4; 5; 6,3; 8; 10;12,5; 16; 20

Ряд 2 3; 3,5; 6; 7; 12; 14

Число витков червяка z₁принимают 1, 2 или 4 (значение 3 стандартом не предус­мотрено). Величину z₁выбирают в за­висимости от передаточного числа и червячной пары:

u8...14 14,...30 Свыше 30

z₁ 4 2 1

По условию неподрезания основа­ния ножки зуба колеса число зубьев ко­леса должно быть z₂≥ 27. Значения z₂≥ 83 принимать не рекомендуется, так как снижается прочность зубьев червячного колеса на изгиб. Диапазон оптимальных значений z₂=32...63.

Передаточное число червячной пе­редачи

, (15.1)

где n₁ и n₂ – частоты вращения соответственно червяка и колеса.

Для червячных передач стандартных редукторов передаточные числа выби­рают из следующих значений:

Ряд 1 8; 10; 12,5; 16; 20; 25; 31,3; 40; 50; 63; 80

Ряд 2 9; 11,2; 14; 18; 22,4; 28; 35,5; 45; 56; 71

Для получения минимальных габарит­ных размеров передачи рекомендуется принимать наименьшее возможное зна­чение z₁.Однако следует иметь в виду, что при этом КПД передачи будет минималь­ным. Число зубьев колеса z₂= z₁u.

Значения коэффициента qдиаметра червяка, введенного для удобства рас­чета геометрических параметров, рег­ламентированы стандартом:

Ряд 1 8; 10; 12,5; 16; 20

Ряд 2 7; 9; 12; 14

С целью уменьшения номенклатуры зубонарезного инструмента ГОСТ 2144–76 рекомендует принимать этот параметр в сочетании с модулем зацеп­ления и числом витков червяка из сле­дующих соотношений:

т, мм 2; 2,5; 3,15; 4; 5 6,3;  8; 10; 12,5 16

q8; 10; 12,5; 16; 20; 8; 10; 12,5; 16; 20 8; 10; 12,5; 16; 20

Фактическое значение qследует выбирать, исходя из обеспечения достаточной жесткости червяка, после предварительного расчета qпо приближенной зависимости:

q_min=0,25z₂. (15.2)
При выборе qследует также учитывать, что с увеличением этого коэффи­циента уменьшается КПД передачи. Межосевое расстояние

a_w = 0,5(d₁ + d₁) = 0,5m(q+ z₂). (15.3)

Для стандартных редукторов значе­ние a_w, мм, регламентировано ГОСТ 2144-76:

Ряд 1 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250; 315; 400; 500

Рад 2 45; 56; 71; 90; 112; 140; 180; 225; 280; 355; 450
Если полученное значение a_wне соот­ветствует стандартному, то необходимо изменить сочетания параметров т и qили применить передачи со смещением (корригированные), причем смещают, только червячное колесо.

Важным геометрическим парамет­ром червяка является также угол подъема винтовой линии червяка. Из рисунка 15.4 видно, что

tg = V₂/ V₁ = z₁/q, (15.4)

где V₂ и V₁ – окружные скорости соответственно червяка и колеса.

Значения угла  принимают в зави­симости от числа заходов червяка по справочным таблицам.

3.3. Кинематические и силовые параметры червячной передачи. КПД передач

Скольжение в передаче обусловле­но разным направлением окружных скоростей червяка V₁ и колеса V₂. Ког­да точка контакта совпадает с полю­сом зацепления, относительная ско­рость скольжения V_S (см. рис. 15.4) на­правлена по касательной к винтовой линии червяка. В этой точке окружные скорости, м/с, определяют по формулам

V₁ = d₁n₁/(6010^-3);

V₁ = d₁n₁/(6010^-3),

где d₁, d₂ – делительные диаметры соответствен­но червяка и колеса, мм; d₁, d₂ – частоты враще­ния червяка и колеса, мин^-1.

В зависимости от скорости скольжения ГОСТ 3675-81 определят рекомендации по выбору степени точности изготовления червячных передач.

Рис. 15.4. Схема для определения скорости скольжения

Рис.15.5. Основные геометрические параметры червячной передачи

КПД червячной передачи определяют аналогично КПД резьбовой лары по формуле

(15.5)

где ' – приведенный угол трения, определяе­мый экспериментально с учетом относительных потерь мощности в зацеплении, опорах и на пе­ремешивание масла.

Значения приведенного угла трения '=arctg/f' (здесь f' – приведенный ко­эффициент трения) выбирают по фак­тической скорости скольжения.

С увеличением числа заходов червя­ка возрастает КПД передачи, но уменьшается передаточное число. КПД червячной передачи зависит от приме­няемого сорта масла, твердости и ше­роховатости рабочих поверхностей вит­ков червяка.



Рис. 15.6. Схема приложения нормальной нагрузки к боковой поверхности червям и ее составляющие (a), силы, действующие в червячном зацеплении (б)
На первом этапе проектирования, когда параметры передачи еще неиз­вестны, можно ориентировочно прини­мать: = 0,7 при z₁=1;= 0,75…0,82 при z₁= 2; = 0,87...0,92 при z₁=4.

Силы, действующие в червячном зацеп­лении. Нормальную силу F_n, приложен­ную в полюсе зацепления (рис. 15.6а), заменяют тремя взаимно перпендику­лярными составляющими (рис. 15.6, б): окружной F_t, радиальной F_r, и осевой F_а.

Окружная сила F_t2на червячном ко­лесе равна осевой F_a1 на червяке:



F_t2= –F_r1=2T₂/d₂. (15.6)
Осевая сила на колесе равна окруж­ной силе на червяке:

F_t1= – F_a2=2T₁/ d₁= F_t2 tg(+’). (15.7)
Радиальная сила на колесе и червяке:

F_r1= –F_r2= F_t2 tg, (15.11)

где  = 20° – угол профиля в осевом сечении архимедова червяка (см. рис. 15.6, а).

Значение сил, действующих в червячной паре необходимы для выполнения прочностных расчетов, таких как расчет на контактную прочность, расчет по напряжениям изгиба. Расчеты выполняются аналогично расчетам для прямозубых цилиндрических передач со своими коэффициентами нагрузки, формы зуба и нормального модуля.