Исследование конической зубчатой передачи

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ.

Научиться:

a) расшифровывать конические передачи. Расшифровывать передачу - это значит определить основные параметры, необходимые для изготовления передачи и расчета ее нагрузочной способности;

b) рассчитать нагрузочную способность конической передачи - т.е. определить допустимые вращающие моменты на колесе и шестерне и мощность, передаваемую передачей.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

Иванов М.Н. Детали машин. М,:Высшая школа, 1984, 4-е изд. стр.129-137.

2. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

2.1 Определить передаточное число

Предварительно необходимо определить передаточное число приближенно, не разбирая передачу. Оно равно числу оборотов быстроходного вала, приводящего к одному обороту тихоходного вала при проворачивании быстроходного вала от руки. Для повышения точности отсчета сделать контрольные метки на валах и корпусе редуктора. Затем разобрать передачу, подсчитать число зубьев Z₂ колеса и Z₁ шестерни и уточнить передаточное число по формуле:

Результат вычислить с точностью до второго знака, рассчитанное значение сверить с данным по таблице 1 и в дальнейшем принимать в расчет стандартное значение u.

Таблица 1. Номинальные передаточные числа зубчатых передач (по ГОСТ 2185-66)

1-й ряд	2-й ряд	1-й ряд	2-й ряд
1,00	1,12	4,00	4,50
1,25	1,40	5,00	5,60
1,60	1,80	6,30	7,10
2,00	2,24	8,00	9,00
2,50	2,80	10,00	11,20
3,15	3,55	12,50
Примечание: 1-й ряд предпочтительный

2.2. Изобразить кинематическую схему (рис.1).

Рис.1 Кинематическая схема редуктора

2.3. Определить основные геометрические параметры (рис.2):

2.3.1.Измерить штангенциркулем внешний диаметр окружности вершин d_e1, d_e2 и ширину b_w.

2.3.2 Вычислить углы d₁ и d₂ делительного конуса шестерни и колеса по формуле:

Откуда: ;

2.3.3 Из формул:

;

или

вычислить m_te - модуль в нормальном сечении по большому торцу

Он равен

Полученное значение m_te уточнить по стандарту (таблица.2.) и для дальнейшего расчета принять ближайшее стандартное значение.

Рис.2. Геометрические параметры

Таблица 2. Модуль зубчатых колес m_te

(Выборочные данные из ГОСТ 9563 - 60)

1-й ряд	2-й ряд	1-й ряд	2-й ряд	1-й ряд	2-й ряд
0,5 0,6 0,8 1,0 1,25 1,5	0,55 0,7 0,9 1,125 1,375	2,0 2,5 3,0 4,0 5,0 6,0	1,75 2,25 2,75 3,5 4,5 5,5	8,0 10,0 12,0 16,0 20,0 25,0	7,0 9,0 11,0 14,0 18,0 22,0
Примечание: 1-й ряд предпочтительный

2.3.4. Вычислить диаметр внешней делительной окружности

Вычисленное значение диаметра внешней делительной окружности конического колеса d_e2 сопоставить со стандартным значением из ряда:

50; (56); 63; 71; 80; 90; 100; (112); 125; (140); 160; (180); 200; (225); 250; 280; 315; 355; 400; 500; 560; 630; 710; 800; 900; 1000; 1120; 1250; 1400; (1600); (мм)

(Извлечение из ГОСТ 12289 - 66).

Допускается отличие не более, чем на 3%

2.3.5. Найти:

наибольшую высоту головки зуба у торца

наибольшую высоту ножки зуба у торца

наибольшую высоту зуба у тoрца

2.3.6. Уточнить внешние диаметры окружности вершин

2.3.7. Рассчитать внешний диаметр окружности впадин

2.3.8. Уточнить внешнее конусное расстояние

2.3.9. Вычислить среднее конусное расстояние

2.3.10. Найти средний делительный диаметр

2.3.11. Определить ширину венца b_w, мм (рис.2) и коэффициент ширины зубчатого венца

2.4. Определить нагрузочную способность передачи.

2.4.1. Определить допускаемые контактные напряжения [s_н]

- при HB <=350,

- при HRC <=30...50,

где S_H - коэффициент безопасности;

K_Hl - коэффициент долговечности;

S_H = 1.1 при HB <= 350; S_H = 1,2 при HRC > 30.

Принять режим работы длительный - K_Hl = 1,0.

Твердость материала зубчатых колес задается преподавателем или определяется замером.

2.4.2. Определить окружную скорость в зацеплении

м/с

где d_m1 - средний делительный диаметр шестерни, мм;

n₁ - частота вращения быстроходного вала, об/мин (задается преподавателем).

2.4.3. Определить коэффициент расчетной нагрузки

,

где K_Hb - коэффициент концентрации нагрузки (определяется по графикам Рис. 2);

K_Hn - коэффициент динамичности нагрузки (определяется по таблице 3).

Таблица 3. Значения коэффициента динамической нагрузки K_Hv

Окруж скор. V,м/с	Реком. степ точн	Тверд. зубчат. колес	Значение KHv при V, м/с
V£2		£ 350 > 350	1,05 1,04	1,10 1,07	1,15 1,10	1,20 1,13	1,26 1,17	1,30 1,20	1,35 1,23	1,40 1,26	1,60 1,32
2<V£6		£ 350 > 350	1,04 1,03	1,08 1,06	1,12 1,08	1,16 1,10	1,20 1,13	1,24 1,16	1,28 1,19	1,32 1,22	1,40 1,26
6<V£10		£ 350 > 350	1,04 1,03	1,07 1,06	1,11 1,07	1,14 1,09	1,18 1,12	1,21 1,14	1,25 1,17	1,29 1,19	1,36 1,24
Примечание:Значение коэффициента KHv принимается с понижением степени точности на одну степень против фактической.

2.4.4. Из условия контактной прочности зубьев

,

определить номинальный вращающий момент Т₁ на шестерне.

Здесь:

- приведенный модуль упругости материалов колес,

где Е ₁ и Е ₂ – модули упругости материалов шестерни и колеса соответственно, МПа;

Т₁ – вращающий момент на шестерне, Нмм;

V_Н – опытный коэффициент, учитывающий уменьшение нагрузочной способности конической передачи по сравнению с цилиндрическими;

a = a_w = 20^О – угол зацепления;

2.4.5. Определить вращающий момент на колесе

(Нм)

приняв КПД конической передачи с учетом потерь в подшипниках h=0,96…0,95.

2.4.6. Определить мощность, передаваемую передачей

, (кВт)

где Т ₁ – вращающий момент на шестерне, Нмм;

n ₁ – частота вращения быстроходного вала, мин^-1.

2.5. Рассчитать усилия в передаче:

окружное усилие - , Н;

радиальные усилия - , Н;

осевые усилия - , Н.

2.6. Изобразить схему действия сил в зацеплении колес (см. рисунок 3).

Рис. 3. Схема действия сил.

Лабораторная работа № 5

Дата добавления: 2015-07-26