Глава I. Подбор двигателя и предварительный кинематический расчёт
§1. Определение ориентировочного к.п.д. редуктора
,
где по [1]*,[2], - примерный к.п.д. быстроходной зубчатой
пары повышенной степени точности;
- примерный к.п.д. червячной передачи с
однозаходным цилиндрическим червяком
(zч=1 с целью малогабаритности);
- примерный коэффициент потерь на валу
с подшипниками качения;
– число последовательных валов.
Численно
§2. Определение потребной мощности электродвигателя
кВт.
Выбираем электродвигатель типа МПЩ мощностью 2,2 кВт с n = 5000
об/мин.
§3. Определение диаметра звездочки (рис.3)
tц
у
DЗВ
Рис.1. Теоретические размеры цепной звездочки.
где по исходным данным
мм – шаг цепи;
– число зубьев звездочки
мм.
§4. Расчет числа оборотов в минуту звездочки (выходного вала редуктора)
об/мин,
где υц=8,0 м/мин – скорость движения цепи (по исходным данным);
DЗВ=0,136 м (§4).
§5. Общее передаточное число редуктора
§6. Разбивка передаточного числа по передачам механизма
1. Определяем максимально допустимое передаточное число данного механизма по максимально допустимым передаточным числам его передач:
где =6 – максимальное передаточное число конической передачи
([1],[2],[3]);
≈80 - максимальное передаточное число червячной передачи с
однозаходным червяком.
2. Определяем делитель для разбивки передаточного числа по передачам
П р и м е ч а н и е. Показатель корня равен числу последовательно работающих передач механизма.
3. Разбивка передаточного числа по передачам производим по формуле
где индекс i – номер передачи по ходу движения.
Итак,
;
.
Так как в червячной передаче взято zч=1 то должно быть целым числом.
Поэтому принимаем
Тогда
Глава II. Расчет червячной передачи
Схема червячной передачи помещена на рисунке.
zк
А
zц
Рисунок – 2 Кинематическая схема червячной передачи редуктора.
Исходные данные
1. Число оборотов ведущего вала n1=180 (nн в предыдущем расчете).
2. Передаточное число i = 17 (i3 в разд. I, §7, п. 3).
3. Коэффициент возможной неравномерности раздачи усилий на две цепи Кнер=1,25.
4. Коэффициент динамичности внешней нагрузки на валах червячных колес Kд=1,05.
5. Ориентировочный к. п. д. .
§ 1. Определение угловых скоростей
Для червяка
об/мин;
Для колеса
§ 2. Определение крутящих моментов
На червяке:
кГмм = Нмм,
где ≈0,002 – примерное значение коэффициента потерь вала на
подшипниках качения;
на червячном колесе (предварительно)
кГмм = Нмм (далее подлежит уточнению).
§ 3. Выбор материалов червяка и червячного венца [I]
1. Червяк изготовлен из стали 40ХНА, имеет удовлетворительную вязкость и повышенную прочность после закалки с высоким отпуском:
кГ/мм2; кГ/мм2; кГ/мм2; кГ/мм2.
НВ = 280÷310 (ввиду кратковременности работы высокая твердость здесь не обязательна).
2.Венец червячного колеса при ожидаемой скорости скольжения υск<5 м/сек изготовлен из бронзы марки БрАЖ-9-4 (литье в киль) со следующими механическими характеристиками:
§ 4. Определение числа циклов изменения напряжений
зубьев червячного колеса за расчетную долговечность.
где a=1,
мин
Согласно расчету в 1-й ступени редуктора величина оказалась практически одинаковой для контактных и изгибных напряжений зубьев.
1. По контактным напряжениям:
циклов.
2. По изгибным напряжениям.
Проверку нужно провести дважды: при r=0 и циклов и при r=-0,5 (реверс момента) соответственно числу реверсовциклов.
§ 5. Определение допускаемых контактных напряжений для зубьев червячного колеса
Здесь их величины ограничиваются сверху и снизу так же, как и на рис.5, но по другим формулам [I], выраженным через .
Для безоловянистых бронз
кГ/мм2= Н/мм2;
кГ/мм2= Н/мм2.
Из записи условия
т. е. в числах
получается
Следовательно, нужно принять для расчета
кГ/мм2 = Н/мм2.
§ 6. Предварительный выбор степени точности червячного
зацепления
Ввиду небольшой величины ожидаемой окружной червячного колеса принимаем 8-ю степень точности.
§ 7. Выбор исходных параметров червячной пары
1. Число заходов резьбы червяка
(выбрано ранее с целью уменьшения габаритности червячной ступени).
2. Число зубьев червячного колеса
3. Число осевых модулей в делительном диаметре червяка
q = 8
4. Угловая ширина червячного венца
5. Угол подъема винтовой линии по делительному диаметру червяка
§ 8. Поправочные коэффициенты, определяющие расчетную величину погонной нагрузки
1. Коэффициент концентрации погонной нагрузки по длине червячного зуба
При малой длительности работы принимаем (приработка за счет износа не успевает проявиться).
2. Скоростной коэффициент.
Ввиду весьма небольшой ожидаемой величины м/сек можно принять в первом приближении
3. Коэффициент профильного перекрытия зубьев.
При расчете по контактным напряжениям при независимо от степени точности .
§ 9. Определение межосевого расстояния из расчета на контактную
прочность червячных зубьев на номинальном режиме (первое
приближение)
мм ,
где:
1) расчетный момент на колесе
кГ/мм = Н/мм.
) приведенный модуль упругости
кГ/мм2 = Н/мм2;
3) величина, учитывающая влияние на контактные напряжения наклона
червячных зубьев под углом (§7, п. 5),
Подставляя численные значения, получаем
Ввиду большой близости коэффициента Kυ к единице второго приближения можно не выполнять, поскольку уточненное значение будет пренебрежимо отличаться от ( мм).
§ 10. Подбор осевого модуля червяка и зубьев червячного колеса
По геометрической формуле находим
По ГОСТу 2144-66 принимаем = 15 мм (в большую сторону).
§ 11. Определение основных размеров червячной пары
1. Точное значение межосевого расстояния (до 0,01 мм)
2. Точные значения делительных диаметров червяка и колеса:
мм;
3. Рабочая дуговая ширина червячного венца
4. Угол зацепления в осевой плоскости червяка
=200; ; .
5. Длина резьбовой части червяка [I].
При
мм,
где последнее слагаемое — технологическая прибавка для шлифуемых
червяков.
Численно:
§ 12. Проверка выбора степени точности зацепления и уточнение скоростного коэффициента
1. Фактическая окружная скорость червячного колеса
м/сек.
2. Предельно допустимое значение окружной скорости для бронзовых
червячных колес с цилиндрическим червяком при 8-й степени точности,
кГ/мм2 и при
=2 соответственно значению [I].
Интерполируя по линейному закону для = (рис. 13),
получаем
С поправкой на кГ/мм2 = 490 Н/мм2 , находим
Рисунок – 3.
3. Правильность выбора степени точности проверяем по условию
(1,5)
При среднем значении (1,75) коэффициента запаса на нераскрытие контактов зубьев получаем , т.е м/сек.
Оставляем 8-ю степень точности, поскольку более грубые степени точности в механизмах летательных аппаратов не применяются
4. Скоростной коэффициент
§ 13. Уточнение к. п. д. червячной пары
1. Приведенный коэффициент трения червячных зубьев в паре бронза — сталь при правильно подобранной смазке
где 0,15 — при шлифованной резьбе червяка и — скорость скольжения
вдоль по винтовой линии:
м/сек;
Приведённый угол трения , т.е. .
2. К. п. д. червячной пары
При шлифованной резьбе находим
§ 14.Уточнение крутящего момента на червячном колесе в связи с уточнением к. п. д.
кГмм = Нмм.
§ 15. Проверка полученных размеров червячной пары на контактную прочность зубьев
кГ/мм2,
где кГмм= Н/мм.
Подставляя принятые и найденные входящие сюда величины, получаем:
1. На номинальном режиме
2. На перегрузочном режиме пробуксовки муфты с коэффициентом перегрузки .
кГ/мм2 = Н/мм2,
что превышает
Это легко можно исправить, перейдя на более прочную бронзу с включением никеля БрАЖН-4-4 (литье в кокиль, кГ/мм2) и пойдя на уширение червячного венца.
Тогда новое значение
новое значение угловой ширины
т.е.
3. На номинальном режиме
кГ/мм2<
=33 кГ/мм2= Н/мм2,
на перегрузочном режиме
кГ/мм2 = Н/мм2= .
В результате принимаем новое значение угловой ширины червячного венца и дуговой ширины
§ 16. Определение расчетных изгибных напряжений в зубьях червячного колеса (на номинальном режиме)
1. Эквивалентное число зубьев для червячного колеса
2. Коэффициент формы профиля зуба
3. Расчетное напряжение изгиба
где
- коэффициент профильного перекрытия червячных зубьев 8-й
степени точности при расчете на изгиб [I].
кГ/мм2=Н/мм2.
§ 17. Допускаемые напряжения зубьев червячного колеса на изгиб
1. Механические характеристики бронзы БрАЖН-10-4-4 (литье в кокиль):
кГ/мм2 ; кГ/мм2; кГ/мм2 .
2. Теоретический коэффициент концентрации напряжений у корня зуба
3. Коэффициент чувствительности литой бронзы к концентрации
напряжений
q = 0,4.
4. Эффективный коэффициент концентрации напряжений у корня зуба
5. Коэффициент влияния чистоты поверхности у корня зуба
где a=6 после чистового нарезания червячных зубьев.
6. Коэффициент качества литой заготовки (литье в кокиль) [I]
7. Масштабные коэффициенты зуба [I].
Соответственно мм принимают .
При мм
8.Результирующие коэффициенты влияния отличий детали от экспериментального образца материала:
9. Предел ограниченной выносливости материала зубьев
где ; - по §4, п. 2;
При ,
кГ/мм2,> =
= кГ/мм2 =Н /мм2
Следовательно, = 39,6 кГ/мм2.
При реверсе и, следовательно, опять
= 39,6 кГ/мм2 = 388 Н/мм2.
10. Коэффициент чувствительности материала зубьев к асимметрии цикла напряжения [I]
11. Допускаемые напряжения на изгиб зубьев при асимметричных циклах и ограниченной долговечности
где [n]= 1,7÷2— допускаемый коэффициент запаса прочности зубьев на
изгиб.
Принимая для незакаленных зубьев [n] = 1,7 (отсутствуют закалочные напряжения), находим:
Следовательно
кГ/мм2 = 117 Н/мм2;
при r=-0,5 (реверс момента)
кГ/мм2<21.
Из сопоставления следует, что изгибная прочность зубьев лимируется величиной
§ 18. Проверка зубьев червячного колеса на изгибную прочность
Страницы: 1, 2, 3
