Выбор материалов червяка и червячного колеса

Для изготовления червяков применяют углеродистые и легированные стали. Выбор марки стали зависит от назначаемой термообработки червяка и его габаритов. Материалы, применяемые для червячных колес, по убыванию их антизадирных и антифрикционных свойств можно разделить на три группы: группа I – оловянные бронзы; группа II – безоловянные бронзы и латуни; группа III – серые чугуны. Выбор марки материала червячного колеса зависит от скорости скольжения и производится по табл. 3.5 из [1]. Скорость скольжения , м/с, определяется по эмпирической формуле

,

где - вращающий момент на валу червячного колеса, Н·м; - угловая скорость тихоходного вала, 1/с; - передаточное число редуктора.

По табл. 3.5 из [1] материал червячного колеса БрО10Ф1 (литье в кокиль) I группа, т.к. 6,7>5.

= 275 Н/мм

=200 Н/мм

Ст40Х – марка материала червяка

Червяк улучшенный

3. Определим допускаемое контактное напряжение червячного колеса [ ] .

Допускаемые напряжения определяют для зубчатого венца червячного колеса в заисимости от материала зубьев, твердости витков червяка HRC (HB), скорости скольжения , ресурса и вычисляют по эмпирическим формулам, приведенным в табл. 3.6 из [1]. Т.к. червяк улучшенный и I группа материалов, то допускаемое контактное напряжение определяем по формуле

,

где -коэффициент долговечности, принимаем =1;

- коэффициент, учитывающий износ материала, по табл. 3.6 примечание 1 из [1] принимаем = 0,85

4. Расчет закрытой червячной передачи

4.1. Определим межосевое расстояние

Округлим полученное значение до ближайшего числа по табл. 13.15 из [1]

4.2. Выберем число витков червяка :

зависит от передаточного числа редуктора (табл. на стр. 74 [1])

=2

4.3. Определим число зубьев червячного колеса

Полученное значение округляем в меньшую сторону до целого числа

=45

4.4. Определим модуль зацепления , мм:

мм

Значение модуля округлить в большую сторону до стандартного (табл. на стр. 75 [1])

=4 мм

4.5. Из условия жесткости определим коэффициент диаметра червяка

Полученное значение округлить до стандартного из ряда чисел (табл. на стр. 75)

=9

4.6. Определим коэффициент смещения инструмента :

По условию неподрезания и незаострения зубьев колеса значение допускается до

условие выполняется

4.7. Определим фактическое передаточное число и проверим его отклонение от заданного :

- удовлетворяет условию

4.8. Определим фактическое значение межосевого расстояния , мм:

мм

5. Определение конструктивных размеров

Определим основные геометрические размеры передачи, мм.

5.1. Основные размеры червяка:

5.1.1. Делительный диаметр

мм

5.1.2. Начальный диаметр

мм

5.1.3. Диаметр вершин витков

мм

5.1.4. Диаметр впадин витков

мм

5.1.5. Делительный угол подъема линии витков

5.1.6. Длина нарезаемой части червяка

,

где - коэффициент смещения. При ;

-0,75<0

мм

Значение округлить до ближайшего числа по табл. 13.15 [1]

=67 мм

5.2. Основные размеры венца червячного колеса:

5.2.1. Делительный диаметр

мм

5.2.2. Диаметр вершин зубьев

мм

5.2.3. Наибольший диаметр колеса

мм
5.2.4. Диаметр впадин зубьев

мм

5.2.5. Ширина венца: при

мм

Значение округлить до ближайшего числа по табл. 13.15 [1]

=37 мм

5.2.6. Радиусы закруглений зубьев

мм

мм

5.2.7. Условный угол обхвата червяка венцом колеса

6. Проверочный расчет

6.1. Определим коэффициент полезного действия червячной передачи

,

принимаем ,

6.2 Проверим контактное напряжение зубьев колеса , H/мм :

,

где а) - окружная сила на колесе, Н

Н

б) - коэффициент нагрузки. Принимается в зависимости от окружной скорости колеса

м/с

при м/с, =1

в) - допускаемое контактное напряжение зубьев колеса, Н/мм

=175,3 Н/мм

Н/мм

170Н/мм < 175,3 Н/мм - условие выполняется

6.3. Проверим напряжение изгиба зубьев колеса ,Н/мм :

,

где а) - коэффициент формы зцба колеса. Определяется по табл. 4.10 [1] интерполированием в зависимости от эквивалентного числа зубьев колеса

по табл. 4.10. принимаем = 1,46

б) - допускаемые напряжения изгиба зубьев колеса, Н/мм .

- коэффициент долговечности при расчете на изгиб

, где -число циклов нагружения зубьев червячного колеса за весь срок службы

Принимаем

Условия удовлетворены

При проверочном расчете получается меньше ,

т.к. нагрузочная способность червячных передач ограничивается контактной прочностью зубьев червячного колеса.

6.3. Проверим тепловой расчет

Цель теплового расчета проверить температуру масла в редукторе, которая не должна превышать допустимую . Температура масла в корпусе червячной передаче при непрерывной работе без искусственного охлаждения определяется по формуле

,

где - температура воздуха, принимаем ;

- мощность на быстроходном валу редуктора (мощность двигателя);

Вт/м ·рад – коэффициент теплопередачи,

принимаем Вт/м ·рад ;

- площадь теплопередающей поверхности корпуса редуктора, м

Условие удовлетворено.

7. Вывод

Полученные значения контактного напряжения и напряжения изгиба и данные теплового расчета позволяют сделать вывод о работоспособности рассчитанного мною редуктора.

1. «Курсовое проектирование деталей машин», А.Е.Шейнблит, учебное пособие, издание 2-е, переработанное и дополненное – Калининград: ФГУИПП «Янтарный сказ» 2002г. – 454 с.: ил., - Б. ц.

2. «Проектирование механических передач», С.А.Чернавский и др., учебно-справочное пособие для ВУЗов; машиностроение, 1984 г., 560 с.: ил.