книги / Расчет зубчатых и червячных передач. Конические и червячные передачи
.pdfМинистерство высшего и среднего специального образования
РС Ф С Р
ур а л ь с к и й ордена трудового красного знамени
ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ни. С. М. КИРОВА
м. с. эи д и н о в
РАСЧЕТ ЗУБЧАТЫХ И ЧЕРВЯЧНЫХ ПЕРЕДАЧ
КОНИЧЕСКИЕ и ЧЕРВЯЧНЫЕ ПЕРЕДАЧИ
УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ
Издание УПИ |
Свердловск 1979 |
УДК 621.81
М. С. Эйдннав. Расвдт зубчатых Н червячных' передач. Конические * червячные передачи. Утеб-
кое пособже. Свердловск, нзд, УГШ пи. С М. Ки рова, 1879. с. 96.
Изложены довременные истоды расчета на прочность пространствеипых зацеплглтш (кониче ских и червячных передач), применяемых в мвшнмостроешш, а также теоретические основы полу чения расчетных зависимостей. Длн облегчения изучения современных методов расчета этих пе редач я широкого внедрения вх в практику маши ностроения наиболее трудоемкие расчетные операции несколько упрощены, а также даны под робные указания о последовательности расчетных операций. В приводимой методике расчсгд кони ческих и червячных передач лаомн отражение ГОСТ 21354—75. соответствующие требованиям и рекомендации СЭВ, в также действующие стан дарты на основные пареметры н др.
Учебное пособие является продолженпсы ра боты [2|, предназначено для студентов вузов и инженерно-технических рабствяков, занимающих ся расчетом и конструированнем зубчатых передач.
Рис. 21. Табл. 22. Бнбл. 24 назв.
Печатается по иостонозлент реакционно издотеликого совета Уральского политехнического института
Р ец ен зе н т ы :
кафедра «Детали машин» Свердловского сельско хозяйственного янелгтута; довт. теш. наук проф. кафедры «Прдклвдная механике» Свердловского горного института ни. Б. В. Вахрушева — А. Л. Зимин
@ |
Уральский политехнический |
Теыпяаи 1979, п. 1191 |
институт иы. С. М. Кирова, 1079 |
ПРЕДИСЛОВИЕ
Передачи между валами с пересекающимпся и скрещивающи мися осями (конические и червячные 'передачи) наряду с дру гими видами передач зацеплением получили широкое распрост ранение в современном машиностроении. Вопросам изучения их работы, методов расчета и конструирования уделяется большое внимание в отечественной и зарубежной литературе. Современ ные методы расчета этих передач базируются на эксперименталь ных и теоретических работах ряда научно-исследовательских ин ститутов и вузов страны, среди которых институт Машиноведе ния АН СССР, ЦНИИТМАШ, ЭНИИМС, ВНИИНМАШ, МВТУ им. Баумана, Одесский политехнический, Ленинградский механи ческий, Уральский политехнический, Ижевский механический п др. Большие работы в этой области ведутся на ряде круп нейших отечественных .машиностроительных заводов: Ново-Кра маторском машиностроительном, Уралмаше им. С. Орджони кидзе, Ижевском им, В. И. Ленина, Кировском в Ленинграде.
Эти методы расчета отличаются большим разнообразием, что лызывает известные затруднения в их применении. Для решения вопроса нх унификации большое организующее значение имеет ввод в действие с 1977 г. Государственного стандарта 21354— 75, регламентирующего метод расчета на прочность эвольвенткых передач с плоским зацеплением, Однако этот стандарт устанав ливает только структуру формул для расчета зубчатых передач и по характеру наложения материала является справочным руко водством, вызывающим затруднении как при практическом ис пользовании его, так и при изучении в курсе «Детали машин». Кроме того, он не распространяется на передачи с пространст венным зацеплением.
Б настоящей работе ставится задача дополнить ограниченные возможности ГОСТ 21354—76 и в удобной для практического применения и изучения в курсе «Детали машин» форме изложить современные методы расчета конических н червячных передач, показать теоретические основы получения расчетных зависимо стей. Основные теоретические положения, касающиеся геометри ческого расчета зубчатых передан, излагаются в курсе теории ме ханизмов и машин, поэтому в настоящем учебном пособии при водятся лишь краткие сведения, необходимые для определения размеров, выбора рациональных параметров зубчатых колес п понимания сущности явлений, связанных с расчетом зубьев на прочность. Принятая терминология и обозначения соответствуют действующим стандартам на основные параметры, геометриче ские и прочностные расчеты.
3
В книге обобщен многолетний опыт работы над методами ра счета зубчатых и червячных передач а Уральском политехниче ском институте мм. С. М. Кирова, а также других институтах и машиностроительных заводах Урала. Дамиан работа ип в коеЛ
мерс не может претендовать на всестороннее рассмотрение |
та |
|
ких сложных вопросов, какими являются расчеты |
и проектирова |
|
т ь современных зубчатых и червячных передач. |
Некоторые |
фи |
зические явления, предпосылки и теоретические положения рас
сматриваются -в работе лишь |
в упрощенном схематичном |
виде. |
В случае необходимости более |
глубоко разобраться о них |
чита |
телю рекомендуется специальная литература. |
|
|
В учебном пособии, состоящем нз трех частей,, рассматрива ется последовательно расчет плоских зацеплений (I часть); про
странственных зацеплений {II часть); |
новых |
видов |
зацеплений |
(1Г1 часть). В этой книге излагается II |
часть, |
которая |
посвящена |
вопросам расчета пространственных зацеплений (конических и червячных передач).
Автор приносит благодарность К. А. Шлпкуиоион за помощь при оформлении рукописи и будет признателен читателю за по желания и замечания го улучшению настоящего учебного по собия.
Предложения следует направлять по адресу; г. Свердловск, К-2, УПИ нм. С. М. Кирова, кафедра «Детали машин».
плуатацнокные показатели: червячных передач с цилиндрическим червяком [1].
По конструктивному исполнению рассматриваемые зубчатые н червячные передачи могут быть открытыми к закрытыми |2). Попижающпе закрытые передачи, представляющие собой само стоятельный монтажный узел, называются редукторами. Большое распространение получили редукторы, в одном корпусе которых вмонтированы как передачи с пространственным, так н с плоским зацеплениями (непример, коническо-цилиндрические, червячпо-цк- линдричеекке н другие редукторы).
зующие которых |
перпендикулярны к начальным или доли тельным |
|
конусам. В конических колесах в отлично от |
цилиндрических эле* |
|
м е н т зубьев изменяются по длине. |
|
|
По признаку изменения размеров сечений |
по длине выполняют |
|
три разновидности |
зубьев (рис. 1.2): |
|
I.Нормально понижающиеся зубья (иершины начального конуса
н впадин совпадают). Эта разновидность является основной для
Р нс. 1.2. Разновидпост зубьев конических колес:
I — мрмалыа ■ошкакициеса: 1 — равлошарокче; 3 —рааиовисохие.
прямозубых л косозубых конических передач. Ее применяют таю
для передач с круговыми зубьями при ?г < 25 . |
|
|
|
2, |
Равно широкие зубья. Вершина конуса впадин |
располагается |
|
так, |
что ширина дна впадины постоянна, а толщина зуба по началь |
||
ному конусу увеличивается пропорционально расстоянию |
от верши |
||
ны. Эта разновидность является основной для колос |
с |
круговыми |
|
зубьям». |
|
|
|
3. |
Равновысохне зубья (образующие начального конуса, конусов |
||
впадин н вершин параллельны). Зга разновидность применяется для колес с круговыми зубьями при г2 > ]0 0 .
Вконических колесах различают два модуля:
—средний модуль тт (в прямозубых колесах) и щят(в непрячо-
зубых колесах), соответствующий средней делительной окружности (ка середине ширины венца);
— внешний модуль те (в прямозубых колесах) н внешни» окруж ной модуль т(. (в непрямозубых колесах), соответствующие внеш
ней делительной окружности.
Средний модуль является расчетным модулем при расчете за цепления на прочность и выносливость.
Стандартным модулем, по которому профилируется режущий инструмент, обычно служит внешний модуль.
Внешний модуль стандартизирован по тому же ГОСТ 9563—60 [2], что и модули цилиндрических колес.
Конические колоса, так же как н цилиндрические, изготовляют без смещения и со смещением. Конические колеса со смещением по сравнению с цилиндрическими имеют некоторые особенности. Оки состоят о том, что наибольшее распространение получили равкосме-
щениыо колеса, |
изготовленные с равным радиальным смещением в |
сочетании с так |
называемым тангенциальным смещением. Вследст- |
в |
|
|
Т а б л и ц а 1.1 |
Соотношения между элементами конических колее с прямыми, косыми |
|
и круговыми нормально пониждюимшися зубьями |
и иежосевыи угдох 2 -9 0 * |
Элементы зацепления |
Формулы |
Внешнее конусное расстояние
Ширина венца
Среднее конусное расстояние
Наибольшая |
в ы с о т а |
зубы а |
(у торна) |
|
|
Наибольшая еысота головки. зубь ев (у тории)
Наибольшая оысога ножки зуба <у торца)
Окружная толщина зуба по внеш ней делктслыюА окружности
Угол ножки эубьео
Угол делительного (качельного) конуса
Угол конуса вершин
Угол конуса впадин
Диаметр внешней делительной (начальноЛ) окружности
Внешний дваистр першии
Эксцентриситет XIя косых зубьев
Угол наклона косых зубьев на делительном конусе
у торца по середине ширины зубчатого ненцв
Угол наклона у круговых зубьев
Л<в 0 , Ц | |
Т|4-г| |
4 . < 0,3«,; ( ф№ - ^ - С ».Э)
й п " Р е — 0.5А*
А,-2А/вш^+С. где Л*,=<ов 0*,:
С = 0 ,2 т {,
Л« 1 “ ( Л« + Х1С05М ^
А0#|=1?А/в1п^ — Лле|
Л^ — коэффициент высоты головки зуба.
“ ^«1
(0.5л+2*! 1еоп+дг^) ш,,: '
(«ву,=Аум/ ^ .
1 в в | = Л ! / / 4; А4=90 — Й !
Фа1= &!+0/*;
V™®* — 0/т; буа-б* — 0 /.
^Г|" СТ1Л
I“ <^*|+2АМ| <оз &* 4?=!?, «1п
Р4= .м Ы п ^
Р « - Ъ ‘
Р« = Йп+ЛР| гд»4Р = 1в (.Сл - С , / * и )1
* - ( 1.7 |
2,1) Я*, |
т абл к ц а 1.2
Соотношения между олемелгама попотеем* нолес е равноширокими зубьями м мвносевым углом 2 = 90* г
Элемент зацепления
Среднее конусное расстояние
Ширина зубчатого венца
Внешнее конусвоо расстояние
Высота головки ауба посередине аир наш венца
Окружная гоюцика зуба в сред
нем нормальном с е ч е т
Сумме углов ножек зубьев шес терки я колеса в минутам.
Формулы
Ял = 0,5/лд* у Г ~ х \+ г \1 < х & $ 'П
0.33А„; ( + „ = ^ < 0 . ^
^ = ^ л .+ 0 г5Ьш
А«а=2/»>Л№— Ава, гдеЯ‘ а |
Яиц в (б|бп+2Я11й ап+МТ|) п лт 1
5 л/П1 ~Ц,л»п — 5 Я| при К Ф 0 е , г -асо5ес
<Ч>« Ьп=« 6 Г1- 1 0 М 0 - С<е* -
У * + 4
Угол ножки зуба (округляется ДО Г )
Промежуточная расчетная вели чина (определяется при р ^ Ов округ ляется до целого числа, ирпного ДО)
6 д 5 я>
/,_ >«Г,Я 1
с . - с . я *
V *?+*!
«с , »
С*='-С>3| 1— ; А =(1.5 |
г.з) к т |
АвЛвА'в1‘Ь^Аа1,1Алл“ А<ц4* ААЙ|
Наибольшая высота головки вубь- |
|
К —2Аа+ С + |
Д /|й| |
ев (по торцу) |
|
||
|
А*в,- 0 .6 3 ,1 с в * ЛАо»=Э.б*в 1ев/1 |
||
П ри л е ч е н и е , Величины 4; |
6/,; 6 €\ |
определяются |
по табл. 1.1. |
вне необходимости сохранять заданный межосввоД угол норавноси е- щвнаые колеса не получили распространения.
Сущность получения равносмаценных колес, как и цилиндриче ских, заключается в изменении соотношения высот головок к ножек зубьев шестерни и колеса, Измененне соотношения агих высот вле-
10