Расчет зубчатых передач

Расчет зубчатых передач регламентируется ГОСТ 21354. Для учебного проектирования можно использовать любой учебник [4, 8] или учебное пособие [3, 7], однако, остановившись на од­ном из них, следует придерживаться излагаемой в нем методики расчета и приводимых справочных данных. Это правило рекомендуется соблюдать и в других случаях. Сравнение методик расчета, из­лагаемых в разных источниках, может быть весьма полезным для уг­лубления знаний по предмету.

Расчет начинается с выбора материалов и определения допуска­емых напряжений. Выбор материалов обычно вызывает значительные затруднения. В реальных условиях конструирования материал выбирают с учетом ограничений по массе и габаритам, условий эксплуа­тации (температура, динамичность нагрузки), доступной технологии термической, химико-термической и механической обработки, стоимости изготовления, опыта эксплуатации изделия аналогичного типа, результатов исследований. Как правило, при проектировании рассматривается несколько материалов с различными механическими ха­рактеристиками, Лучший вариант выявляется в результате технико-экономического сравнения.

При курсовом проектировании упомянутой информацией студент не располагает, т.е. ему представляется свобода выбора, которой как оказывается сложно распорядиться. В этой связи можно руководство­ваться следующими соображениями.

1. В качестве габаритного ограничения следует принять размеры чертежного листа формата A1 для изображения двух видов редуктора (вид спереди и вид сверху со снятой крышкой) в масштабе 1:1.

2. Материалы шестерни и колеса должны быть неоднородными по химическому составу или твердости для уменьшения склонности к заеданию. Шестерню выполняют более твердой.

3. Применение различных видов упрочняющих термических обрабо­ток обусловлено стремлением повысить механические характеристи­ки стали с целью снижения массы и габаритов зубчатой передачи.

4. Наиболее удобными для изготовления зубчатых колес являются материалы с твердостью до 320 НВ, так как при этом возможно чис­товое нарезание зубьев после термической обработки, что обеспечивает высокую точность. Такие зубья хорошо прирабатываются, но обладают относительно невысокими механическими характеристиками.

5. Использование объемной закалки приводит к деформации зубьев в результате термообработки и необходимости их последующего шли­фования, что снижает точность зубчатой передачи.

6. Легированные стали обладают большей механической прочностью и вязкостью, лучше поддаются термической термообработке.

7. Химико-термическая обработка характеризуется длительностью процесса и требует специального технологического оборудования, используется для сохранения вязкой сердцевины зубьев при высокой твердости поверхностных слоев.

В некоторых учебниках можно найти рекомендуемые сочетания марок сталей и термообработок материалов шестерни и колеса и при­нять их, для расчета. Для обоснования выбора материала и термооб­работки следует пользоваться книгами[1,4,6,8].

Для каждого вида термообработки в справочных пособиях твер­дость стали указывается в виде диапазона значений, характеризую­щего разброс параметров в технологическом процессе. При расчете допускаемых напряжений в формулы следует подставлять среднее зна­чение твердости из указанного диапазона.

Проектный расчет зубчатой передачи ведут из условия обеспе­чения усталостной прочности по контактным напряжениям. В первую очередь производят вычисления для тихоходной ступени. Искомыми параметрами обычно являются межосевое расстояние или делитель­ный диаметр шестерни. Значение принимаемого стандартного межосе­вого расстояния должно удовлетворять габаритным ограничениям. Верхнее ограничение устанавливается из условия размещения двух проекций редуктора на листе формата A1, нижнее - из условия впи­сывания в межосевое расстояние полу суммы наружных диаметров под­шипников валов шестерни и колеса и обеспечения гарантированного расстояния между их наружными кольцами для размещения болта креп­ления крышки к основанию корпуса редуктора (можно принять 20 мм). Далее вычисляются все параметры зубчатых колес, и завершается их конструкторская проработка.

В конце расчета уточняются параметры твердости с учетом реаль­но полученных размеров. В случае выявления расхождения фактичес­кой и первоначально принятой твердости следует повторить расчет.

Завершает расчет проверка зубчатой передачи на статическую прочность от действия перегрузок.

Затем выполняют расчет быстроходной ступени. Для соосного редуктора и коробки скоростей межосевые расстояния быстроходной и тихоходной ступеней равны между собой. Для этих редукторов с целью достижения равной напряженности зацепления ширину зубчатых колес быстроходной ступени уменьшают.

Параметры обратной ступени реверсивного редуктора мож­но получить геометрическим вписыванием её зубчатых колес в меж­осевое расстояние, полученное при расчете прямой ступени. Диамет­ры шестерни и колеса принимают такими, чтобы минимальное расстоя­ние между вершинами их зубьев было не менее 10 мм при сохранении требуемого передаточного отношения. Размеры паразитной шестерни по возможности выполняют такими же, как размеры основной шестерни. Модуль зацепления целесообразно принять таким же, как и для пря­мой ступени. Проверку прочности зубьев ведут, используя межосевые расстояния, взятые из чертежа.

Дата добавления: 2015-08-18