3229
.pdfВ. А. Рябцев В. В. Елисеев В. Н. Потапов
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЗУБЧАТЫХ РЕДУКТОРОВ Ч. 1
Учебное пособие
Воронеж 2004
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Воронежский государственный технический университет
В. А. Рябцев В. В. Елисеев В. Н. Потапов
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЗУБЧАТЫХ РЕДУКТОРОВ Ч. 1
Утверждено Редакционно – издательским советом университета в качестве учебного пособия
ВОРОНЕЖ 2004
УДК 539.3/6
Рябцев В.А., Елисеев В.В., Потапов В.Н. Проектированиезубчатых редукторов ч. 1: Учеб. пособие. Воронеж: Воронеж. гос. техн. ун-т, 2004. 208 с.
В учебном пособии рассмотрены основные сведения о различных зубчатых передачах, определение допускаемых напряжений для материалов зубчатых колес и методы расчета зубчатых цилиндрических, конических, червячных и волновых передач.
Издание соответствует рабочим программам курсов «Прикладная механика» и предназначено для студентов специально-
стей 140601, 140604, 280103, 110302 всех форм обучения.
Учебное пособие подготовлено на магнитном носителе в текстовом редакторе MS WORD 97 и содержится в файле «PosobDM.rar».
Табл. 38. Ил. 43. Библиогр.: 3 назв.
Научный редактор д - р техн. наук, проф. Д.В. Хван
Рецензенты: кафедра инженерной графики Воронежской технологической академии (зав. кафедрой,
д-р техн. наук, проф. Ю. А. Цеханов) канд. техн. наук, доц. А.А. Воропаев
Рябцев В. А., Елисеев В.В., Потапов В.Н., 2004
Оформление. Воронежский государственный технический университет, 2004
ВВЕДЕНИЕ
Учебное пособие составлено в соответствии с разделом детали машин программ прикладной механики и механики для немашиностроительных специальностей вузов. В нем приведены сведения, необходимые для расчетов на выносливость основных видов зубчатых передач - эвольвентных цилиндрических косозубых и прямозубых, конических, червячных и волновых редукторов различного типа в рамках курсового проектирования по деталям машин. Рассмотрены примеры расчетов всех перечисленных передач.
Указания по расчетам и конструированию типовых и наиболее распространенных объектов курсового проектированиязубчатых и червячных редукторов, их деталей, муфт для соединения валов, подшипников и др. будут рассмотрены в следующем учебном пособии.
В пособии отражен многолетний опыт авторского коллектива кафедры прикладной механики в преподавании курса прикладной механики.
Пи составлении пособия авторам пришлось во многих случаях отдавать предпочтение информации из одного из литературных источников. Подобная информация часто противоречива, поскольку отражает конкретный опыт преподавания и проектирования составителей этих источников.
Считаем своим долгом предупредить, что формулы, таблицы и некоторые рекомендации, имеющиеся в различных литературных источниках, описывая одно и то же явление, могут выглядеть по разному. Поэтому при проектировании не следует использовать рекомендации, таблицы и формулы из одних источников в расчетах по методикам и формулам других источников.
Авторы будут благодарны за замечания по содержанию пособия и пожелания по его улучшению.
При составлении учебного пособия использовались источ-
ники [1] - [3].
3
ОСНОВНЫЕ УСЛОВИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЯ Расчеты, приводимые в главе 3, распространяется на
стальные прямозубые, косозубые и шевронные зубчатые передачи редукторов, прямозубые открытые передачи и реечные прямозубые передачи при соблюдении следующих условий:
а) для редукторов:
1)валы опираются на подшипники качения;
2)корпус защищен от проникновения внутрь грязи, воды
иобладает достаточной жесткостью;
3)зубья смазываются маслом;
4)окружающая среда химически неагрессивная;
5)температура масла в корпусе не выше 95 С;
6)степень точности по нормам плавности и контакта 6 - 9 по ГОСТ 1643 - 81;
7)окружная скорость точек делительных окружностей зубчатых колес - до 16 м/с;
8)параметр шероховатости рабочих поверхностей зубьев
Ra < 2,5 мкм;
9)исходный контур по ГОСТ 13755 - 81;
б) для открытых передач:
1)зубья смазываются пластичной смазкой;
2)степень точности по нормам контакта 9 – 10 по ГОСТ 1643 - 81;
3)передачи прямозубые;
4)окружная скорость до 2 м/с;
5)ширина венца зубчатого колеса - не более 10 модулей.
Основные обозначения:
F - относящийся к расчету на прочность при изгибе; Н - относящийся к расчету на контактную прочность; t - время, с;
d - делительный диаметр колеса, мм;
- коэффициент полезного действия передачи;
p - коэффициент полезного действия пары подшипников;
4
z- коэффициент полезного действия зацепления;
м- коэффициент полезного действия упругой муфты;
KH , K F - расчетные коэффициенты нагрузки для расчета на контактную выносливость и выносливость при изгибе;
K HL , KFL - коэффициент долговечности; K Hv , K Fv - коэффициент динамичности;
K H , K F- коэффициент распределения нагрузки; KH , KF- коэффициент концентрации нагрузки;
x - коэффициент смещения исходного контура; YF - коэффициент формы зуба;
- коэффициент учета износа зубьев;
Y- коэффициент влияния наклона зуба;
- коэффициент торцового перекрытия передачи; s - коэффициент осевого перекрытия;
q - коэффициент диаметра червяка;
ba - коэффициент ширины венца зубчатого колеса по межосевому расстоянию;
bd - коэффициент ширины венца зубчатого колеса по делительному диаметру;
aw - межосевое расстояние, мм;
mn , mt , ms - модули, нормальный, торцовый (окружной),
осевой, мм;
E - модуль упругости материала (модуль Юнга), МПа; M x , M y - моменты, изгибающие, Н*м;
M- момент, крутящий, Н*мм;
N- мощность, кВт;
-напряжение нормальное, МПа;
-напряжение касательное, МПа;
H , |
F , - напряжения допускаемые, МПа; |
H , |
F , - напряжения расчетные, МПа; |
|
5 |
u - передаточное число одной пары зубчатых колес, или какой либо из простейших передач;
i - передаточное число сложной передачи, состоящей из нескольких простейших передач;
Nд - потребная мощность двигателя, кВт;
0 |
- предел длительной изгибной выносливости, МПа; |
F lim b |
|
H lim b |
- предел длительной контактной выносливости, МПа; |
Nном - номинальная мощность двигателя, кВт;
m - показатель степени кривой усталости;
HB - символ измерения твердости способом Бринеля; HRC - символ измерения твердости способом Роквелла; HV - символ измерения твердости способом Виккерса; Ft - сила в зацеплении, окружная, Н;
Fr |
- сила в зацеплении, радиальная, Н; |
Fa |
- сила в зацеплении, осевая, Н; |
i , |
i - силовые и временные характеристики переменности |
нагрузки на передачу;
v- скорость, окружная, точек зубьев находящихся
вполюсе зацепления, м/с;
s - скольжение, равное отношению разности синхронной частоты nc (частоты вращения магнитного поля) и частоты
вращения ротора электродвигателя, отнесенной к nc ; vs - скорость скольжения точек зубьев находящихся
в полюсе зацепления, м/с;
Ra - средняя арифметическая высота неровностей поверхности детали;
Rz - средняя высота неровностей поверхности детали,
измеренная по десяти точкам; Т - срок службы, часы;
n - степень точности изготовления передачи или зубчатого колеса;
6
- угол зацепления; - угол наклона линии оси зуба по делительному
цилиндру колеса; - угол подъема линии зуба;
n - частота вращения, об/мин;
nc - частота вращения вала двигателя, синхронная, об/мин; nном - частота вращения вала двигателя, номинальная, об/мин; z - число зубьев;
zv - число зубьев, эквивалентное или биэквивалентное;
NHE , N FE - числа циклов нагружения зубьев эквивалентные;
N H 0 , |
N F 0 - числа циклов перемены напряжений, базовые; |
b - ширина зубчатого колеса, мм; |
|
K max |
M max / M ном - коэффициент максимальной перегрузки |
|
для асинхронного двигателя. |
Основные индексы:
1 - относящийся к шестерне - зубчатому колесу передачи с меньшим числом зубьев;
2 - относящийся к колесу - зубчатому колесу с большим числом зубьев;
(штрих) - предварительно выбранное значение величины, подлежащее уточнению;
t - окружной или торцовый; r - радиальный;
а - осевой;
n - нормальный;
- относящийся к нормальным напряжениям;
- относящийся к касательным напряжениям; max - максимальный;
min - минимальный; ном - номинальный;
- суммарный, знак суммирования; i , j - порядковый номер величины.
7
Глава 1. СВЕДЕНИЯ О РЕДУКТОРАХ
§ 1.1. Общие сведения
Редуктором называют механизм, состоящий из зубчатых передач одного или нескольких типов, выполненный в виде отдельного агрегата и служащий для передачи мощности от приводного механизма или двигателя к исполнительному механизму. Кинематическая схема привода может включать, помимо редуктора, открытые зубчатые передачи, цепную или ременную передачу (см., например, рис.
1.1).
Назначение редуктора - понижение угловой скорости и повышение вращающего момента на выходном валу по сравнению с входным валом. Механизмы, выполненные в виде отдельных агрегатов и предназначенные для увеличения угловой скорости, называют ускорителями или мультипликаторами.
Редуктор состоит из литого чугунного (или стального) или сварного стального корпуса, в котором помещают элементы передачи - зубчатые колеса, валы, подшипники и т. д. В отдельных случаях в корпусе редуктора размещают также устройства для смазки деталей зацеплений и подшипников (например,
8