Расчет зубьев прямозубой конической передачи на изгиб.

Все поперечные сечения зуба геометрически подобны. При этом удельная нагрузка q распреде­ляется неравномерно по длине зуба. Нагрузка распределяется по закону треугольника, вершина которого совпадает с вершиной делительного конуса, и что напряжения изгиба одинаковы по всей длине зуба. Для оценки деформации положим, что зубья колеса 2 абсолютно жесткие, а зубья колеса 1 податливые. При заторможенном колесе 2 нагруженное колесо 1 повернется на угол вследствие податливости зубьев. Прогиб зубьев равен где— радиус в соответствующем сечении. При постоянной жесткости нагрузка пропор­циональна деформациям или в нашем случае радиусам , которые, в свою очередь, пропорциональны расстояниям от вершины делительного конуса. Если модуль зубьев и нагрузка изменяются одинаково, то напряжения изгиба остаются постоянными по всей длине зуба.

Это позволяет вести расчет по любому из сечений. На практике за расчетное сечение принято среднее сечение зуба с нагрузкой . По аналогии с прямозубой цилиндрической передачей запишем

(8.40)

где для прямозубой передачи —опытный коэффициент,

характеризующий понижение прочности конической прямозубой

передачи по сравнению с цилиндрической, — модуль в среднем нормальном сечении зуба. Коэффициент формы зуба определяют по графику в соответствии с эквивалентным числом зубьев

 

33.Расчет зубьев прямозубой конической передачи на контактную прочность. Для конического зацепления определяют по диаметрам эквивалентных колес. Для среднего сечения зуба получим

Находим:

 

 

После подстановки:

При­веденный радиус кривизны в различных сечениях зуба коничес­кого колеса изменяется пропорционально диаметрам этих сечений или расстоянию от вершины начального конуса. Отношение постоянно

для всех сечений зуба. При этом постоянными остаются и контактные напряжения по всей длине зуба. Удельная нагрузка в этом сечении

Для проверочного расчета прямозубых конических передач

Где —опытный коэффициент.

Учитывают, что основными габаритными размерами для конических передач являются и R_e, а нагрузка характеризуется моментом на ведомом валу. Получают:

где —коэффициент ширины зубчатого венца от-

носительно внешнего конусного расстояния. Рекомендуют принято: , и Учтены геометрические зависимости:

 

 

34.Материалы и термообработка зубчатых передач. Выбор доп.напряж. Нагрузка, допускаемая по контактной про­чности зубьев, определяется в основном твердостью материала.Сталь в настоящее время — основной материал для изготовления зубчатых колес и в особенности для зубчатых колес высоконагруженных передач.

В зависимости от твердости (или термообработки) стальные зубчатые, колеса разделяют на две основные группы: твердостью — зубчатые колеса, нормализованные или улучшен­ные; твердостью. — с объемной закалкой, закалкой ТВЧ, цементацией, азотированием и др.

Твердость материала позволяет производить

чистовое нарезание зубьев после термообработки. Применение высокотвердых материалов является большим резервом повышения нагрузочной способности зубчатых передач. С высокой твердостью связаны некоторые допол­нительные трудности:

1. они плохо прирабатываются, по­этому они требуют повышенной точности изготовления, по­вышенной жесткости валов и опор.

2.Нарезание зубьев при высокой твердости затруднено,
поэтому термообработку выполняют после нарезания.­
Объемная закалка — наиболее простой способ получения высокой твердости зубьев. При этом зуб становится твердым по всему объему. (стали 45, 40Х, 40ХН и т. д.). Твердость на поверхности зуба 45...55 Недостатки объемной закалки: коробление зубьев и необ­ходимость последующих отделочных операций, понижение изгибной прочности при ударных нагрузках.

Поверхностная закалка токами высокой частоты или пламенем ацетиленовой горелки обеспечивает и применима для сравнительно крупных зубьев При малых модулях опасно прокаливание зуба насквозь, что делает зуб хрупким и сопровождается его короблением. стали 40Х, 40ХН, 45

Цементация — длительный и дорогой процесс. Однако она обеспечивает очень высокую твердость . При закалке после цементации форма зуба искажается, а поэтому требуются отделочные операции. Для цементации применяют низкоуглеродистые стали простые (сталь 15 и 20) и легированные (20Х, 12ХНЗА).

Нитроцементация — насыщение углеродом в газовой среде. материалы 25ХГМ, 25ХГТ

Азотирование -насыщение поверхностного слоя азотом-исп. молибденовую сталь 38ХМЮА или ее заменители 38ХВФЮА и 38ХЮА.

Также прим. чугун и плостмассы(текстолит,лингофоль)

Допускаемые напряжения при расчете на усталость базируются на кривых усталости.: —максимальное напряжение цикла; —число ци­клов; — предел выносливо­сти; — базовое число циклов (абсцисса точки перелома кривой усталости); — циклическая долговечность. Допускаемое напряжение

где —коэффициент безопасности; — коэффициент дол­говечности.Для цилиндрических и для конических передач

-цилиндрические

-конические. Предел контактной выносливости определяются в основном твердостью рабочих поверх­ностей зубьев. Коэф.безопасности — рекомендуют при нормализации, улучшении или объемной закалке зубьев, при цементации и азотировании. Коэф.долговечности учитывает влияние срока службы и режима нагрузки передачи. Расчет основывается на кривой усталости.

 

 

 

37.Черв.передачи.Классиф.Конструкц. и геом. Параметры. Червячная передача относится к передачам зацепления с перекрещивающимися осями валов. Движение в червячных передачах преобразуется по принципу винтовой пары или по принципу наклонной плоскости.

Геом.парам. , -начальные диаметры червяка и колеса; делительные диаметры червяка и колеса. Червяки: цилиндрические и глобоидные; по профилю резьбы: с прямолинейным и криволинейным профилем. У червяков с пря­молинейным профилем в осевом сечении в тор­цовом сечении витки очер­чены архимедовой спира­лью- архимедов червяк. Эвольвентные червяки имеют эвольвентный профиль в торцо­вом сечении. Выбор профиля нарезки червяка связан с формой инструмента для нарезания червячного колеса.Червячное колесо нарезают червячными фрезами. Червячная фреза для нарезки червячного колеса является копией червяка.

Делительный диаметр червяка связан с модулем коэффици­ентом диаметра червяка q = d_l/m. Значения т и q стандар­тизованы.

Угол подъема винтовой линии

Диаметры:

Червячные колеса. При нарезании без смещения. По условию неподрезания зу­бьев,

Размеры и соответст-

вующие углу обхвата червяка ко­лесом 2 100"

 

 

 

38.Скольжение в зацеплении и КПД червячной передачи. Скольжение взацеплении. При движении витки червяка скользят по зубьям колеса, как в винтовой паре. Скорость скольжения направлена по касательной к винтовой линии червяка. или и, далее,

—угол подъема винтовой линии червяка. Так как практически , то в червячной передаче

всегда значительно меньше , а больше

Большое скольжение в червячных передачах служит причиной пониженного КПД, повышенного износа и склонности к заеда­нию (основные недостатки червячных передач).

КПД червячной передачи. КПД зацепления при ведущем червяке:

КПД увеличивается с увеличением числа заходов червяка и с уменьшением коэффициента трения или угла трения Если ведущим является колесо, то вследствие изменения направления сил получают

При передача движения в обратном направлении

(от колеса к червяку) становится невозможной. Получаем самотормозящую червячную пару. С увеличением снижается Коэффициент трения зависит от шероховатости поверхностей трения, а также качества смазки.

 

39.Силы в червячном зацеплении. Критерии работоспособности ирасчета черв.передач. В червячном зацеплении действуют: окружная сила червяка , равная осевой силе колеса ,

окружная сила колеса , равная осевой силе червяка , радиальная сила

(9-13)

нормальная сила

В осевой плоскости силы и являются состав­ляющими . В фор­мулах моменты на чер­вяке и колесе:

Основные критерии работоспособности и расчета. Червячные передачи рассчитывают по напряжениям изгиба и контактным напряжениям. В червячных передачах чаще наблюдается износ и заедание, а не выкрашивание поверхности зубьев. Повышенный износ и заедание червячных передач связаны с большими скоростями скольжения и неблагоприятным направ­лением скольжения относительно линии контакта. Для предупреждения заедания ограничивают значения кон­тактных напряжений и применяют специальные антифрикци­онные пары материалов. Расчет по контактным напряжениям для червячных передач является основным. Расчет по напряжениям изгиба производится при этом как проверочный.