Материалы для изготовления колес

Стр 1 из 7Следующая ⇒

Федеральное агентство по образованию РФ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Ижевский государственный технический университет»

Хмурович Ф.Л.

Колупаев А.А.

Ибрагимов А.У.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

по расчету закрытых зубчатых эвольвентных цилиндрических передач

в курсовом проектировании по дисциплинам «Детали машин» и «Основы конструирования машин».

Ижевск

2010

Составители: Хмурович Ф.Л., к.т.н., доцент кафедры «Управление качеством», Колупаев А.А., к.т.н., доцент кафедры «Управление качеством», Ибрагимов А.У., к.т.н., доцент кафедры «Управление качеством»

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1 Исходные данные для расчета закрытых зубчатых прямозубых и

косозубых эвольвентных цилиндрических передач ……………………………….4

1.1 Кинематические и силовые параметры привода……………………………4

1.2 Материалы для зубчатых колес ………………………………………………6

2 Проектный расчет зубчатой передачи ……………………………………………7

2.1 Проектный расчет передачи…………………………………………………..8

2.2 Выбор коэффициента ширины зубчатого колеса и коэффициента неравномерности распределения нагрузки…………………………………………. 8

2.3 Выбор материалов для зубчатых колес и определение допускаемых контактных напряжений …………………………………………………… 10

2.4 Расчет параметров и размеров зубчатой передачи ……………………… 15

2.5 Окружная скорость и степень точности ……………………………………. 18

3 Проверочные расчеты зубчатой передачи

3.1 Определение коэффициента нагрузки …………………………………… 19

3.2 Проверка зубчатой передачи по контактным напряжениям …………… 20

3.3 Проверка по усталостным напряжениям изгиба ………………………..21

3.4 Проверка контактной и изгибной статической прочности ………………. 24

4 Рекомендуемая литература ……………………………………………………… 26

ВВЕДЕНИЕ

Изучение основ расчета и конструирования в курсе «Детали машин и основы конструирования» связано с большим объемом аналитических и вычислительных работ по кинематическим и силовым расчетам, выбору конструкционных материалов, определению параметров передач на основе действующих государственных стандартов. Это требует хороших знаний студентов по ранее изученным дисциплинам и навыков работы со стандартами.

При выполнении курсового проекта по названному курсу студент разрабатывает двухступенчатый привод к исполнительному механизму: конвейеру, эскалатору, домкрату и др. В приводах в качестве двигателя используются асинхронные короткозамкнутые двигатели с различной синхронной скоростью п_с = 750 до 3000 об/мин. Конструкции приводов состоят из различных сочетаний передач и редукторов: открытые клиноременные или цепные передачи с одноступенчатыми зубчатыми или червячными редукторами; двухступенчатые зубчатые цилиндрические редукторы – соосные, рядные, с раздвоенной быстроходной ступенью, а также зубчато – червячные редукторы.

Задачей настоящих методических указаний является систематизация процесса проектирования закрытых зубчатых цилиндрических эвольвентных передач с учетом рекомендаций и положений ГОСТ 21354-87 «Расчет на прочность зубчатых цилиндрических эвольвентных передач».

Исходные данные для расчета закрытых зубчатых прямозубых и косозубых эвольвентных цилиндрических передач

1.1 Кинематические, энергетические и силовые параметры привода

Привод для исполнительных механизмов состоит, как указывалось выше, из двух передач и его кинематические и силовые характеристики можно представить в виде матрицы, группирующей характеристики привода на быстроходном, промежуточном и выходном валах:

Таблица 1 – Матрица праметров

Вал	Р , кВт	Т, Н·м	п , об/мин	U	η
Быстроходный	Р₁	Т₁	п₁=п_н.эл.	U ₁	η₁
Промежуточный	Р₂	Т₂	п₂	U ₂	η₂
Тихоходный	Р₃	Т₃	п₃	U _общ	η_общ.

В матрице значения Р₃, Т₃, п₃, определяющие параметры исполнительного механизма, даются или рассчитываются на основании исходных данных задания на курсовой проект. Значения к.п.д. η₁, η₂ – определяются исходя из кинематической схемы привода. Мощности, крутящие моменты, числа оборотов и передаточные отношения определяются из кинематического и силового расчета привода.

Соотношения между параметрами: мощностью, числами оборотов, передаточным отношением, увязываются формулами:

- Р₂ = Р ₃ / η₂ ; Р ₁ = Р ₂ / η₁; Р ₁ = Р ₃ / η _общ ; η _{общ =} η₁η₂;

- U ₁ · U ₂ = U _общ ; п₁ = п_н.эл. ?

п₁= п₃ U _общ ; п₂ = п₃ · U ₂ ; п₁ = п₂ · U ₁ .

Крутящий момент на валах рассчитывается по формулам:

В техническом задании дается следующая информация:

- реверсивность передачи;

- срок службы передачи............................ t_г, лет ;

- коэффициент годового использования....K_г;

- коэффициент суточного использования...K_с;

- гистограмма нагружения (см. рисунок 1);

Срок службы любого привода не может быть меньше 5...7 лет; при расчете срок службы принять 10 лет.

Рисунок 1 – Гистограмма нагружения

Значения передаточных чисел передач согласовываются со стандартными по таблице 1 и отклонение допускается ± 5 % номинальных при U ≤ 4,5 и ± 7 % при U > 4,5.

Таблица 1 – Стандартные значения передаточных чисел U зубчатых передач

1-й ряд	1	1,25	1,6	2,0	2,5	3,15	4,0	5,0	6,3	8,0	10,0
2-й ряд	-	1,4	1,8	2,24	2,8	3,55	4,5	5,6	7,1	9,0	-

Примечание. 1-й ряд следует предпочитать 2-му.

Используя данные технического задания, найдем суммарный срок службы в часах, называемый ресурсом передачи t

t = L ·365 K_год 24K_сут,

где: L – срок службы, годы;

K_год и K_сут – коэффициенты годового и суточного использования передачи, соответственно.

Материалы для изготовления колес

В качестве материала для изготовления зубчатых колес в основном применяются стали и чугуны, в особых случаях могут использоваться неметаллические материалы и сплавы цветных металлов. При выборе материалов необходимо учитывать назначение и условия работы передачи, требования технологии и стоимость материалов и изготовления. Для зубчатых колес редукторов применяются углеродистые и легированные стали с содержанием углерода 0,1…0,6%. Выбор марки стали определяется конструкцией, условиями эксплуатации и технологией изготовления зубчатых колес.

Одним из определяющих факторов является твердость зубчатых колес. Если зубчатые колеса нарезаются после термообработки – нормализации или улучшения, то твердость активных поверхностей зубьев применяется в пределах НВ 200…280, но не должна превышать НВ 350. Для зубчатых колес с твердостью Н ≤ НВ 350 применяются стали 40, 45, 50, 50Г, 35Х, 40Х, 45Х, 40ХН и др. Термообработка улучшение (закалка с высоким отпуском) позволяет получать верхний предел твердостей активных поверхностей зубьев при хорошей структуре металла. Использование сталей с твердостью рабочих поверхностей ≤ НВ 350 позволяет изготовлять зубчатые колеса по упрощенной схеме с чистовой обработкой зубьев после термообработки.

С целью повышения нагрузочной способности передач для снижения габаритов и веса передач используются объемная закалка с низким отпуском, и химико-термическая обработка (цементация, азотирование, цианирование и др.). В этих случаях нарезание зубьев производится до термообработки, а возможные отделочные операции после термообработки. При цементации активная поверхность зубьев после закалки приобретает твердость НRC 55…63 при достаточно вязкой сердцевине, но требуются доводочные операции, например шлифование, для устранения искажения формы зубьев. Для этого используются стали марок 15, 20, 15Х, 20ХР, 12Х НЗ, 18ХН ВА и др. с содержанием углерода 0,12…0,3%. Азотирование обеспечивает высокую поверхностную твердость при небольшой толщине твердого слоя 0,06…0,1 мм, что делает опасным подслойные разрушения. После азотирования отделочные операции не применяются. Для азотирования используются в основном стали, легированные алюминием: 38ХМЮА, 35ХЮА, 45Х2МФЮА и др. Цианирование также дает высокую поверхностную твердость (НRC 60…63) при небольшой толщине твердого слоя. Применяются стали марок 20Х, 35Х, 40Х, 35ХГТ и др. Объемной закалке, а также поверхностной закалке с нагревом ТВЧ подвергаются зубчатые колеса из сталей с содержанием углерода 0,4…0,5% : 45, 50, 50Г, 40Х, 40ХН, 40ХН4А и др. Термообработку осуществляют после нарезки зубьев с окончательным их шлифованием после термообработки.

При выборе материалов необходимо учитывать их стоимость и размеры зубчатых колес. Относительная стоимость некоторых легированных сталей по сравнению с углеродистой сталью марки 45, которую принимают за 1, составляет:

- 15Х, 20Х, 40Х – 1,2…1,3; - 40ХН, 35ХГС – 1,4…1,5; - 38ХВФЮА – 2,4…2,6;

- 12ХНВА – 4,4…5,0.

Легированные марки сталей и химико-термические методы обработки зубьев применяют, как правило, для массовых изделий. В условиях мелкосерийного производства для снижения стоимости изделий применяют наиболее массовые марки легированных сталей по ГОСТ 4543-71 – стали 40Х и 40ХН, которые при малой относительной стоимости имеют достаточно высокие механические характеристики.

Дата добавления: 2019-02-13; просмотров: 146; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 3 4 5 6 7 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!