1 ряд предпочтительнее 2.

Практическая работа №6,7
Предмет Основы проектирования нестандартного оборудования и
приспособлений
Раздел программы Конструирование привода. Расчет механических передач
Тема работы Расчет червячных передач
Цель. Изучить методику расчета червячных передач.
Задание.
1.Изучить теоретический материал (конспект лекций, методические
указания к практической работе).
2.Задание. Рассчитать основные параметры и размеры червячной
одноступенчатой передачи. Данные для расчета приведены в таблице1. Расчет
оформить в тетради и в электронном виде.
Таблица 1 – Исходные данные
№вар. Р1, кВт
ω1 ,рад/с
z1
Lh, ч
Нагрузка
1
15
100
1
2000
нереверсиная
2
15
100
2
1600
реверсивная
3
15
100
4
2000
нереверсиная
4
12
80
1
1800
реверсивная
5
12
80
2
1800
нереверсиная
6
12
80
4
2000
реверсивная
7
10
90
1
2200
нереверсиная
8
10
90
2
2000
нереверсиная
9
10
90
4
1900
реверсивная
10
8
100
1
2000
нереверсиная
11
8
100
2
2200
реверсивная
Продолжение таблицы 1
№вар. Р1, кВт
ω1 ,рад/с
z1
Lh, ч
Нагрузка
12
8
100
4
1800
нереверсиная
13
15
120
1
1900
реверсивная
14
15
120
2
2000
нереверсиная
15
15
120
4
2000
реверсивная
16
12
100
1
2200
нереверсиная
17
12
100
2
2000
реверсивная
18
12
100
4
2000
нереверсиная
19
10
120
1
1800
реверсивная
20
10
120
2
2000
нереверсиная
21
10
120
4
2000
реверсивная
22
15
150
1
1800
нереверсивная
1
Порядок расчета:
1.
По заданному числу заходов червяка z1 определить число зубьев колеса z2,
назначив передаточное число передачи.. Рекомендации: при z1=4 назначают u
=8÷15, при z1=2 назначают u =15÷30, при z1=1 назначают u > 30.
По ГОСТ 2144-93 значения передаточных чисел:
1 ряд: 8;10;12,5;16;20;25;31,5;40;50;63;80;100
2 ряд: 9;11,2;14;18;22,4;28;35,5;45;56;71;90.
1 ряд предпочтительнее 2.
Задать величину коэффициента диаметра колеса, ориентировочно приняв
q≈ z2/4 и округлив до ближайшего стандартного значения (табл.2).
2.
Определить угловую скорость диаметра колеса ω2.
3.
Определить вращающий момент на валу червячного колеса с учетом КПД
передачи, Н∙м:Т2=Р1η/ω2. При проектировочных расчетах можно принять
следующие значения КПД:
при 1-заходном червяке
η=0,7…0,75
при 2-заходном червяке
η=0,75…0,82
при 3-заходном червяке
η=0,82…0,87
при 4-заходном червяке
η=0,87…0,92
4.
Подобрать материал червячного колеса и червяка исходя из
предполагаемой скорости скольжения, определяемой по эмпирической формуле:
𝓋s = 4,5 ∙ 10−4 ∙ n1 ∙ 3√T2 , м/с,
-1
где n1 в мин , Т2 в Н∙м. Рекомендации по выбору материала червяка и колеса см. в
конспекте лекций. Самостоятельно задать способ отливки (в песок, в кокиль).
Твердость приведена в справочнике: Гелин Ф.Д. Металлические материалы.Мн.:ВШ, 1987.
5.
Определить допускаемое контактное напряжение ⌊𝜎Н ⌋.
Значения допускаемых контактных напряжений ⌊𝜎Но ⌋.для червячных колес из
оловянных бронз и стальных червяков при базе испытаний NHlim =107циклов
нагружения приведены в табл.3. Для определения значения допускаемого
контактного напряжения ⌊𝜎Н ⌋ при заданном числе циклов N𝑘 , отличном от базы
испытаний, в расчет вводится коэффициент долговечности ZN, тогда
⌊𝜎Н ⌋ = ⌊𝜎Но ⌋ ZN.
8 107
Здесь ZN = √ ; N𝑘 = 60𝑛2 𝐿ℎ , где 𝑛2 - частота вращения червячного колеса,
𝑁
К
мин-1; Lh - заданная долговечность передачи, ч.
Значения допускаемых контактных напряжений ⌊𝜎Н ⌋ для червячных колес из
чугуна или безоловянной бронзы и стальных червяков выбирают независимо от
числа циклов нагружений по таблице 4 методом интерполяций.
6. Вычисление предварительного межосевого расстояния по упрощенной
формуле:
3
а = 6100 √
2
КТ2
[𝜎Н ]2
Где К – коэффициент нагрузки: при постоянной нагрузке К=1, при переменной
(реверсивной) нагрузке К=1,1…1,3 (большие значения для высокоскоростных
передач).
7. Определение модуля зацепления (см. конспект лекций).
Полученное значение округлить до ближайшего стандартного значения (табл.5) и
уточнить значение межосевого расстояния. Значение а не должно сильно
отличаться от рекомендуемых стандартных значений (табл. 6). В противном случае
необходимо выбрать ряд вариантов z2., q, m.
7.
Уточнение скорости скольжения в зацеплении. Сначала необходимо
определить делительный угол подъема линии витка: tgγ = z1 /q.
Т.к. делительный диаметр червяка d1=mq, то скорость скольжения
𝓋ч
ω1 d1
𝓋s =
=
cosγ 2cosγ
8.
Проверка КПД передачи. Определив методом интерполяции по таблице 7
приведенный угол трения 𝜑 ′ (примечание: в таблице даны значения 𝜑 ′ для
оловянных бронз. Для колес из безоловянных бронз значения необходимо
tgγ
увеличить на 40%), КПД рассчитывают по формуле: η=
′ ).
tg(γ+𝜑
9.
Проверить прочность зубьев колеса на изгиб.
Сначала необходимо определить допускаемое напряжение изгиба:
⌊𝜎𝐹 ⌋ = 𝑌𝑁 [𝜎𝐹𝑜 ],
9 106
где 𝑌𝑁 = √
𝑁𝐾
– коэффициент долговечности (значение N𝑘 см.п.5). Значения
допускаемых контактных напряжений [𝜎𝐹𝑜 ] при базе испытаний NFlim =106циклов
нагружения приведены в табл.8 в зависимости от вида материала колеса, способа
отливки и характера нагружения (реверсивное, нереверсивное).
Напряжение изгиба определяют по формуле:
1,5КТ2 𝑌𝐹2 𝑐𝑜𝑠𝛾
𝜎𝐹 =
,
3
𝑚 𝑞𝑧2
где К – коэффициент нагрузки (см.п.6), 𝑌𝐹2 - коэффициент формы зуба,
определяется по таблице 9 интерполяцией по эквивалентному числу зубьев 𝑧𝓋2 ,
𝑧
𝑧𝓋2 = 23 .
𝑐𝑜𝑠 𝛾
Условие прочности на изгиб: 𝜎𝐹 ≤ ⌊𝜎𝐹 ⌋.
3
10. Определение основных размеров червяка и червячного колеса.
червяк
Червячное колесо
диаметр вершин витков dа1
делительный диаметр d2
диаметр вершин зубьев в
диаметр впадин d𝑓1
среднем сечении dа2
длина нарезанной части:
-при z1=1 и z1=2: b1≥(11+0.06z2 )m;
- при z1=4: b1≥(12,5+0.09z2 )m
диаметр
впадин в среднем сечении d𝑓2
наибольший диаметр
dае2 =dа2 + 6m/(z1 + 2)
ширина венца:
b2≤0,75dа1 при z1=1 и z1=2;
b2≤0,67dа1 при z1=4
Примечание: червяк шлифованный. Формулы для расчета размеров червяка и
червячного колеса см. конспект.
11. Проверка зубьев колеса на контактную усталость по формуле:
12. Окончательная проверка зубьев на контактную усталость по формуле:
𝜎Н =
480000 КТ2
√
≤ [𝜎𝐻 ]
d2
d1
13.
Заполнить таблицу по результатам вычислений с записью основных
формул.
Параметр
Расчетная формула
Значение
Число зубьев колеса
Угловая скорость колеса
Скорость скольжения
предварительная
Допускаемое контактное
напряжение ⌊𝜎Н ⌋
Межосевое расстояние а
Модуль зацепления
Скорость скольжения
уточненная
КПД передачи
уточненный
Допускаемые напряжения
изгиба⌊𝜎𝐹 ⌋
Напряжение изгиба 𝜎𝐹
Материал:
червячного колеса
червяка
Марка
Твердость
4
ПРИЛОЖЕНИЕ
Таблица 2 – Стандартные значения коэффициента диаметра колеса q
Таблица 3 – Допускаемые контактные напряжения при NHlim =107
Таблица 4- Допускаемые контактные напряжения
Таблица 5 – Стандартные значения модуля m
Таблица 6 – Стандартные ряды значений межосевого расстояния а (ГОСТ 2144-93)
5
Таблица 7 – Ориентировочные значения приведенного угла трения 𝜑 ′
Таблица 8 – Допускаемые напряжения изгиба при NFlim =106
Таблица 9 – Значения коэффициентов формы зуба 𝑌𝐹2
6
7
8