Конструирование червячного колеса

 

Червячное колесо – это косозубое цилиндрическое колесо, имеющее вогнутый зубчатый венец, позволяющий охватывать червяк на дуге с центральным углом 2β (рисунок 8). Угол подъема винтовой линии червяка равен углу наклона зубьев червячного колеса.

Материал зубьев червячного колеса должен обладать антифрикционными свойствами, так как движение передается за счет скольжения витков червяка по зубьям колеса. Причем, чем больше скорость относительного скольжения, тем больше содержание олова в бронзе, тем она дороже.

С целью экономии дорогостоящих цветных металлов червячные колесаделают составными: центральную часть колеса изготавливают из серого чугуна или стали, а зубчатый венец – из цветного металла (рисунок 8).

В условиях мелкосерийного и единичного производства соединение венца с центром колеса выполняют по посадке с гарантированным натягом. В массовом производстве экономически выгоднее соединять зубчатые венцы с центральными частями колес методом центробежного литья. При этом снижаются требования к точности изготовления центра колеса (он может быть изготовлен обработкой резанием или литьем) и не требуется пресс для насадки венца на центр колеса. Технология изготовления такова: разогретый до 700…800^оС центр колеса закладывают в металлическую форму-центрифугу, подогревают ее до 150…200^оС и заливают жидкую бронзу во вращающуюся форму. После затвердевания бронзы между венцом и центром колеса возникает натяг [5, с. 79]. На рисунке 8 показана конструкция колеса,

Рисунок 8 – Эскиз червячной передачи

изготавливаемого в условиях мелкосерийного производства. Такие колеса изготавливают при диаметре не более 300 мм. Червячные колеса этой конструкции могут быть успешно применены в нереверсивных передачах, когда колесо вращается в одном направлении и осевая нагрузка, действующая на зуб колеса, не меняет своего направления.

 

 

Рисунок 9 – Конструкция червячного колеса, собираемого с помощью

посадки с гарантированным натягом

 

Независимо от способа сборки червячного колеса соединение венца с центром должно обеспечивать передачу значительного вращающего момента и сравнительно небольшого осевого усилия.

Колесо должно быть так установлено на вал, чтобы осевая сила была направлена на бортик высотой h и шириной t. Бортик на центре колеса можно и не выполнять, но в этом случае посадка венца на центр колеса должна быть плотнее. бортик конструируют в функции ширины зубчатого венца b_W2 [5, с. 79]:

t = 0,15^. b_W2; h = 0,8^. t.

Минимальную толщину зубчатого венца S вычисляют в зависимости от модуля m зацепления (таблица19).

 

Таблица 19 – Толщина зубчатого венца червячного колеса [10, c. 149]

 

m, мм	1,5	2,0	2,5	3,0	4,0	5,0	> 6.0
S, мм	3,5^. m	3,2^. m	3,0^. m	2,8 ^.m	2,5^. m	2,4^. m	2,1^. m

После посадки венца-бандажа на центр колеса для исключения относительного проворачивания и повышения надежности соединения венца и центра колеса (диаметр D) устанавливают три винта под углом 120^о. После завинчивания головки винтов спиливают. Размеры винтов вычисляют в функции толщины зубчатого венца [10, с. 151]:

d _B = (0,6…0,7)^. S; L _B = (2…3)^. d _B.

Размер фаски на зубчатом венце также зависит от величины модуля зацепления: f = 0,5 ^. m [5 c. 52].

Плотность посадки зубчатого венца на центр колеса зависит от величины передаваемых нагрузок: чем больше нагрузки, чем больше натяг. Сочетание полей допусков может быть таким: Н 7/ n 6, Н 7/ p 6, H 7/ r 6, H 7/ s 6 (в порядке увеличения натяга).

Длину ступицы колеса выполняют либо равной ширине зубчатого венца, либо большей длины, причем выступающей в сторону одного торца. Редко, в одноступенчатых редукторах, ступицу делают симметрично выступающей в обе стороны. Диаметр и длину ступицы вычисляют в функции посадочного диаметра вала d _B [10, c. 151]:

а) наружный диаметр стальной ступицы d _СТ = 1,5 d _B

б) то же чугунной ступицы d _СТ = 1,6 d _B

в) длина ступицы: L _СТ = ( 1,4…1,8) d _B

Толщину обода зубчатого венца рассчитывают через модуль [8, c. 79]:

S = 2^. m + 0,05 ^.b_w.

Толщину обода центра колеса – по формуле [5, c. 52]: S₀ = S ^. (1,2…1,3).

Толщину диска «С» вычисляют согласно [5, c. 52]: С = (1,2…1,3) S₀

Для облегчения колеса в его диске делают 4…6 отверстий диаметром [8, c.151]: d _ОТВ = 0,25^.(d ₁ – d _СТ)

Диаметр окружности, на которой расположены центры отверстий в диске колеса: D _ОТВ = 0,5 ^. (d ₁ + d _СТ).

Острые кромки на торцах ступицы притупляют фасками, размеры которых зависят от величины посадочного диаметра ступицы (таблица 20).

 

Таблица 20 –Размеры фасок f на ступице червячного колеса

 

dB, мм	20…30	30…40	40…50	50…80	80…120	120…150	150…250
f, мм	1,0	1,2	1,6	2,0	2,5	3,0	4,0

 

По диаметру в ступице колеса d_B следует выбрать размеры стандартной шпонки и в ступице колеса выполнить паз под шпонку.

 

 

ЛИТЕРАТУРА

 

Основная литература

1. Андреев, В.И. Детали машин и основы конструирования. Курсовое проектирование [Электронный ресурс]: учебное пособие / В.И. Андреев, И.В. Павлова. — Электрон. дан. — СПб.: Лань, 2013. — 352 с. — Режим доступа: http://e.lanbook.com/books/element.php?pl1_id=12953.

2. Дунаев, П.Ф. Детали машин. Курсовое проектирование: учебное пособие для машиностроительных специальных учреждений среднего профессионального образования [Электронный ресурс]: учебное пособие / П.Ф. Дунаев, О.П. Леликов. — Электрон. дан. — М.: Машиностроение, 2013. — 560 с. — Режим доступа: http://e.lanbook.com/books/element.php?pl1_id=63215.

3. Тюняев, А.В. Основы конструирования деталей машин. Литые детали [Электронный ресурс]: учебное пособие. — Электрон. дан. — СПб.: Лань, 2013. — 182 с. — Режим доступа: http://e.lanbook.com/books/element.php?pl1_id=30429.

Дополнительная литература

4. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3т. Т.2. – М.: Машиностроение, 1998. – 784 с.: ил.

5. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и детали машин. – М.: Высш. шк., 2006. – 415 с., ил.

6. Куклин Н.Г., Куклина Г.С. Детали машин. - Высш.шк., 2005.– 383 с.: ил

7. Курсовое проектирование деталей машин /С.А. Чернавский, К.Н. Боков, И.М. Чернин и др. – М.: Машиностроение, 2005. – 416 с.: ил.

8. Курмаз Л.В. Детали машин. Проектирование: Справ. Учеб.-метод. пособие / Л.В. Курмаз, А.Т. Скойбеда. М.: Высш.шк., 2005. 309 с.

9. Клоков, В.Г. Детали машин. Атлас конструкций [Электронный ресурс]: учебное пособие / В.Г. Клоков, В.В. Ужва. — Электрон. дан. — М.: МГИУ (Московский государственный индустриальный университет), 2011. — 220 с. — Режим доступа: http://e.lanbook.com/books/element.php?pl1_id=51735.

10. Новгородова Н.Г. Курсовое проектирование по дисциплине «Детали машин»: уч. пособие. Екатеринбург: Изд-во Рос. гос. проф.-пед. ун-та, 2011. – 445 с.

11. Садовец, В.Ю. Детали машин и основы конструирования: учеб. пособие [Электронный ресурс]: / В.Ю. Садовец, Е.В. Резанова. — Электрон. дан. — Кемерово: Куз ГТУ имени Т.Ф. Горбачева, 2011. — 182 с. — Режим доступа: http://e.lanbook.com/books/element.php?pl1_id=6674.

12. Ужва, В.В. Детали машин. Применение CAD-технологий при выполнении курсовых проектов [Электронный ресурс]: учебно-методическое пособие / В.В. Ужва, В.Г. Клоков. — Электрон. дан. — М.: МГИУ (Московский государственный индустриальный университет), 2011. — 44 с. — Режим доступа: http://e.lanbook.com/books/element.php?pl1_id=51736.

13. Чернавский С.А. Курсовое проектирование деталей машин: Учеб. пособие/ С.А. Чернавский, К.Н. Боков, И.М. Чернин, Г.М. Ицкович, В.П. Козинцов. – М.: ООО ТИД «Альянс», 2005. — 416 с.

14. ГОСТ 2144-93. Передачи червячные цилиндрические. Основные параметры. М.: ИПК Издательство стандартов.

15. ГОСТ 6636-69. Основные нормы взаимозаменяемости. Нормальные линейные размеры Основные параметры. М.: ИПК Издательство стандартов.

.

 

Приложение 1

Некоторые геометрические параметры электродвигателей 1

 

Электродвигатели серии 4А по ТУ 16-525.526-84. Основные размеры, в миллиметрах

Тип

Габаритные

Установочные

Присоединительные

L

D

H

L 1

L 2

d 0

H 2

B

B 1

B 2

d

b

h

L 3

L 4

H 1

80А, B

80 – 0,5

90L

90 – 0,5

100S

100 – 0,5

100L

112М

112 – 0,5

132S

132 – 0,5

132М

160S

160 – 0,5

160М

 

Электродвигатели серии 4А по ТУ 16 – 525.526 – 84. Основные параметры

Мощность, кВт

Синхронная частота вращения вала электродвигателя, об/мин

Тип

n дв, об/мин

m, кг

Тип

n дв, об/мин

m, кг

Тип

n дв, об/мин

m, кг

Тип

n дв, об/мин

m, кг

1,5

80А2

80В4

90L6

100L8

2,2

80В2

90L4

100L6

112MA8

3,0

90L2

100S4

112M6

112MB8

4,0

100S2

100L4

112MB6

132S8

5,5

100L2

112М4

132S6

132M8

7,5

112М2

132S4

132М6

160S8

11,0

132М2

132M4

160S6

160M8

15,0

160S2

160S4

160M6

180M8

Примечание. Принятые обозначения: 4 – порядковый номер серии; А – электродвигатель асинхронный; 2-х или 3-х значное число – это высота оси вращения; М (после цифр) – модернизированный; А, В – длина сердечника статора; L, S, M – установочный размер по станине; 2, 4, 6, 8 – число полюсов; У3 – климатическое исполнение. Например: Двигатель 4А112МА8У3 ТУ 16 – 525.564 – 84.

Приложение 2

Таблица 1 – Нормальные линейные размеры по ГОСТ 6636-69. Размеры

Ряд Ряд	Дополни­тельный размер	Ряд Ряд	Дополни­тельный размер
Ra5	Ral0	Ra20	Ra40	Ra5	Ral0	Ra20	Ra40
1,0	1.0	1,0 1.1	1,0 1,05 1,1 1,15					10,5 11,5	10,2 10,8 11,2 11,8
1,2	1,2	1,2 1,4	1,2 1,3 1,4 1,5	1,25 1,35 1,45 1,55				12 13 14 15	12,5 13,5 14,5 15,5
1,6	1,6	1,6 1,8	1,6 1,7 1,8 1,9	1,65 1,75 1,85				16 17 18 19	16,5 17,5 18,5
2,0	2,0	2,0 2,2	2,0 2,1 2,2 2,4	1,95 2,05 2,15 2,3				20 21 22 24	19,5 20,5 21,5 23,0
2,5	2,5	2,5 2,8	2,5 2,6 2,8 3,0	2,7 2,9 3,1				25 26 28 30	27 29
3,2	3,2	3,2 3,6	3,2 3,4 ' 3,6 3,8	3,3 3,5 3,7 3,9				32 34 36	33 35 37 39
4,0	4,0	4,0 4,5	4,0 4,2 4,5 4,8	4,1 4,4 4,6 4,9				40 42 45 48	41 44 46 49
5,0	5,0	5,0 5,6	5,0 5,3 5,6 6,0	5,2 5,5 5,8 6,2				50 53 56 60	52 55 58 62
6,3	6,3	6,3 7,1	6,3 6.7 7.1 7,5	6,5 7,0 7,3 7,8				63 67 71	65 70 73 78
	8,0	8,0 9,0	8,0 8,5 9,0 9,5	8,2 8,8 9,2 9,8				80 85 90 95	82 88 92 98

 

Окончание Приложения 1

 

Таблица 1 – Нормальные линейные размеры по ГОСТ 6636—69. Размеры

Ряд Ряд	Дополни­тельный размер	Ряд Ряд	Дополни­тельный размер
Ra5	Ral0	Ra20	Ra40	Ra5	Ral0	Ra20
				102 108 112 115			1000 1120	1020 1080 1120 1150
				135 145			1250 1400	1350 1450
				165 175 185 195			1600 1800	1650 1750 1850 1950
				205 215			2000 2240	2050 2150
				270 290 310 315			2500 2800	2700 2900 3100 3150
				330 350 370 390			3150 3550	3300 3500 3700 3900
				410 440 460 490			4000 4500	4100 4400 4600 4900
				515 545 580 615			5000 5600	5150 5450 5800 6150
				650 690 730 775			6300 7100	6500 6900 7300 7750
				825 875 925 975			8000 9000	8250 8750 9250 9750

Приложение 3

 

Таблица 1 – Параметры червячных передач по ГОСТ 2144 - 93

Передаточные числа	Параметры	Межосевое расстояние aw, мм
8; 16; 31,5	z2: z1	32:4 32:2 32:1	32:4 32:2 32:1	32:4 32:2 32:1
m q x1	2,00	2,50	3,15
u	8 16 32	8 16 32	8 16 32
9; 18; 35,5	z2: z1	36:4 36:2 36:1	36:4 36:2 36:1	36:4 36:2 36:1
m q x1	1,60 12,5 +0,75	2,00 12,5 +0,75	2,50 12,5 +0,95
u	9 18 36	9 18 36	9 18 36
10; 20; 40	z2: z1	40:4 40:2 40:1	40:4 40:2 40:1	40:4 40:2 40:1
m q x1	1,60	2,00	2,50 +0,2
u	10 20 40	10 20 40	10 20 40
11,2; 22,4; 45	z2: z1	46:4 46:2 46:1	46:4 46:2 46:1	46:4 46:2 46:1
m q x	1,25 +1,00	1,60 +0,25	2,00 +0,50
u	11,5 23 46	11,5 23 46	11,5 23 46
12,5; 25; 50	z2: z1	50:4 50:2 50:1	50:4 50:2 50:1	50:4 50:2 50:1
m q x1	1,25 12,5 +0,75	1,60 12,5	2,00 12,5 +0,25
u	12,5 25 50	12,5 25 50	12,5 25 50
14; 28; 56	z2: z1	58:4 58:2 58:1	58:4 58:2 58:1	58:4 58:2 58:1
m q x1	1,00 +1,00	1,25 +1,00	1,60 +0,375
u	14,5 29 58	14,5 29 58	14,5 29 58
	z2: z1	63:1	63:1	63:1
m q x1	1,00 +0,50	1,25 +0,50	1,60 – 0,125
u

 

 

Продолжение приложения 3

Передаточные числа	Параметры	Межосевое расстояние aw, мм
8; 16; 31,5	z2: z1	32:4 32:2 32:1	32:4 32:2 32:1	32:4 32:2 32:1
m q x1	4,00	5,00	6,30 – 0,16
u	8 16 32	8 16 32	8 16 32
9; 18; 35,5	z2: z1	36:4 36:2 36:1	36:4 36:2 36:1	36:4 36:2 36:1
m q x1	3,15 16,0 – 0,603	4,00 12,5 +0,75	5,00 12,5 +0,75
u	9 18 36	9 18 36	9 18 36
10; 20; 40	z2: z1	40:4 40:2 40:1	40:4 40:2 40:1	40:4 40:2 40:1
m q x1	3,15 +0,40	4,00	5,00
u	10 20 40	10 20 40	10 20 40
11,2; 22,4; 45	z2: z1	46:4 46:2 46:1	46:4 46:2 46:1	46:4 46:2 46:1
m q x1	2,50 +1,00	3,15 +0,75	4,00 +0,25
u	11,5 23 46	11,5 23 46	11,5 23 46
12,5; 25; 50	z2: z1	50:4 50:2 50:1	50:4 50:2 50:1	50:4 50:2 50:1
m q x1	2,50 12,5 +0,75	3,15 12,5 +0,496	4,00 12,5
u	12,5 25 50	12,5 25 50	12,5 25 50
14; 28; 56	z2: z1	58:4 58:2 58:1	58:4 58:2 58:1	58:4 58:2 58:1
m q x1	2,00 +1,00	2,50 +1,00	3,15 +0,682
u	14,5 29 58	14,5 29 58	14,5 29 58
	z2: z1	63:1	63:1	63:1
m q x1	2,00 +0,50	2,50 +0,50	3,15 +0,18
u
	z2: z1	80:1	80:1	80:1
m q x	1,6	2,0	2,5
u

Продолжение приложения 3

 

Передаточные числа	Параметры	Межосевое расстояние aw, мм
8; 16; 31,5	z2: z1	32:4 32:2 32:1	32:4 32:2 32:1	32:4 32:2 32:1
m q x1	6,3 12,5 – 0,03	8,0 8,0	8,0 12,5 +0,25
u	8 16 32	8 16 32	8 16 32
9; 18; 35,5	z2: z1	36:4 36:2 36:1	36:4 36:2 36:1	36:4 36:2 36:1
m q x1	6,3 8,0 – 0,222	6,3 14,0 +0,397	8,0 8,0 +0,50
u	9 18 36	9 18 36	9 18 36
10; 20; 40	z2: z1	40:4 40:2 40:1	40:4 40:2 40:1	40:4 40:2 40:1
m q x1	5,0	6,3 +0,397	6,3 +0,571
u	10 20 40	10 20 40	10 20 40
11,2; 22,4; 45	z2: z1	46:4 46:2 46:1	46:4 46:2 46:1	46:4 46:2 46:1
m q x	5,0	5,0 +1,00	6,3 +0,571
u	11,5 23 46	11,5 23 46	11,5 23 46
12,5; 25; 50	z2: z1	50:4 50:2 50:1	50:4 50:2 50:1	50:4 50:2 50:1
m q x1	4,0 20,0	5,0 12,5 +0,750	5,0 20,0 +1,00
u	12,5 25 50	12,5 25 50	12,5 25 50
14; 28; 56	z2: z1	58:4 58:2 58:1	58:4 58:2 58:1	58:4 58:2 58:1
m q x1	4,0 12,5 – 0,250	4,0 20,0 +1,00	5,0 12,5 +0,75
u	14,5 29 58	14,5 29 58	14,5 29 58
	z2: z1		63:1	63:1
m q x1	–	4,0 16,0 +0,500	5,0 12,5 – 0,75
u
	z2: z1	73:1		73:1
m q x1	3,15 – 0,56	–	4,00 +0,50
u

Продолжение приложения 3

Передаточные числа	Параметры	Межосевое расстояние aw, мм
8; 16; 31,5	z2: z1	32:4 32:2 32:1	32:4 32:2 32:1	32:4 32:2 32:1
m q x1	10,0 8,0	10,0 12,5 +0,25	12,5 8,0
u	8 16 32	8 16 32	8 16 32
9; 18; 35,5	z2: z1	36:4 36:2 36:1	36:4 36:2 36:1	36:4 36:2 36:1
m q x1	8,0 12,5 +0,75	10,0 8,0 +0,50	10,0 12,5 +0,75
u	9 18 36	9 18 36	9 18 36
10; 20; 40	z2: z1	40:4 40:2 40:1	40:4 40:2 40:1	40:4 40:2 40:1
m q x1	8,0	8,0 +0,125	10,0
u	10 20 40	10 20 40	10 20 40
11,2; 22,4; 45	z2: z1	46:4 46:2 46:1	46:4 46:2 46:1	46:4 46:2 46:1
m q x1	6,3 +0,75	8,0 +0,125	8,0 +0,25
u	11,5 23 46	11,5 23 46	11,5 23 46
12,5; 25; 50	z2: z1	50:4 50:2 50:1	50:4 50:2 50:1	50:4 50:2 50:1
m q x1	6,3 12,5 +0,496	6,3 20,0 +0,71	8,0 12,5
u	12,5 25 50	12,5 25 50	12,5 25 50
14; 28; 56	z2: z1	58:4 58:2 58:1	58:4 58:2 58:1	58:4 58:2 58:1
m q x1	5,0 20,0 +1,00	6,3 12,5 +0,464	6,3 20,0 +0,682
u	14,5 29 58	14,5 29 58	14,5 29 58
	z2: z1	63:1	63:1	63:1
m q x	5,0 16,0 +0,50	6,3 12,5 – 1,00	6,3 16,0 +0,182
u
	z2: z1		73:1
m q x1	–	5,00 +0,50	–
u
Окончание приложения 3
Передаточные числа	Параметры	Межосевое расстояние aw, мм
8; 16; 31,5	z2: z1	32:4 32:2 32:1	32:4 32:2 32:1	32:4 32:2 32:1
m q x1	12,5 12,5 +0,15	16,0 8,0 – 0,30	16,0 12,5 – 0,063
u	8 16 32	8 16 32	8 16 32
9; 18; 35,5	z2: z1	36:4 36:2 36:1	36:4 36:2 36:1	36:4 36:2 36:1
m q x1	12,5 8,0 +0,40	12,5 12,5 +0,95	16,0 8,0 +0,187
u	9 18 36	9 18 36	9 18 36
10; 20; 40	z2: z1	40:4 40:2 40:1	40:4 40:2 40:1	40:4 40:2 40:1
m q x1	10,0	12,5 +0,20	12,5 +0,40
u	10 20 40	10 20 40	10 20 40
11,2; 22,4; 45	z2: z1	46:4 46:2 46:1	46:4 46:2 46:1	46:4 46:2 46:1
m q x1	10,0	10,0 +0,50	12,5 +0,40
u	11,5 23 46	11,5 23 46	11,5 23 46
12,5; 25; 50	z2: z1	50:4 50:2 50:1	50:4 50:2 50:1	50:4 50:2 50:1
m q x1	8,0 20,0	10,0 12,5 +0,25	10,0 20,0 +0,50
u	12,5 25 50	12,5 25 50	12,5 25 50
14; 28; 56	z2: z1	58:4 58:2 58:1	58:4 58:2 58:1	58:4 58:2 58:1
m q x1	8,0 12,5 – 0,25	8,0 20,0 +0,375	10,0 12,5 +0,25
u	14,5 29 58	14,5 29 58	14,5 29 58
	z2: z1		63:1
m q x1	–	8,0 16,0 – 0,125	–
u
	z2: z1	73:1		73:1
m q x1	6,3 16,0 – 0,056	–	8,0 – 0,125
u

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

ЧЕРВЯЧНЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ПЕРЕДАЧ

ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ДЕТАЛИ МАШИН».

 

Подписано в печать Формат 60 ´ 84 / 16. Бумага для множ. аппаратов.

Печать плоская. Усл. печ. л. Уч. - изд. л. Тираж 100 экз.

ФГАОУ ВО «Российский государственный профессионально-педагогический университет». Екатеринбург, ул. Машиностроителей, 11

Ризограф ФГАОУ ВО РГППУ. Екатеринбург, ул. Машиностроителей, 11

 

1 Курмаз Л.В., А.Т. Скойбеда. Детали машин. Проектирование: справ. учеб.-метод. пособие. М., 2005. С. 296 – 297.