Выбор материалов для изготовления зубчатых колес
Министерство образования Российской федерации
Тольяттинский Государственный университет
Кафедра «Машиноведение и инженерная экология»
Расчет и проектирование
конических зубчатых передач
с прямыми зубьями
Методические указания к выполнению курсовой работы
по дисциплине «Детали машин»
г. Тольятти 2004 г.
УДК 621.333
Расчет и проектирование конических зубчатых передач с прямыми зубьями: Метод. указания к выполнению курсовой работы по дисциплине детали машин / сост. Мельников П.А., Пахоменко А.Н. – Тольятти,: ТГУ, 2004. 51 с.
В пособии рассмотрены методы и правила расчета и конструирования конических зубчатых передач с прямыми зубьями. Пособие может быть использовано при курсовом проектировании студентами очной и заочной формы обучения. Материал излагается в последовательности стадий проектирования, предусмотренных ЕСКД. В пособии собраны из различных источников основные расчетные справочные данные применительно к методике расчета, принятой при изложении курса деталей машин
Ил. 14 Табл. 16 Библиогр.: 6 назв.
Составители: Мельников П.А., Пахоменко А.Н
Научный редактор:
ã Тольяттинский государственный университет, 2004
Содержание
1. Общие положения........................................................................................... 4
|
|
|
2. Выбор материалов для изготовления зубчатых колес................................. 5
3. Проектировочный расчет на контактную выносливость.............................. 6
3.1. Проектировочный расчет на контактную выносливость........................ 6
3.2. Проектировочный расчет на изгибную выносливость......................... 12
3.3. Проектирование передачи..................................................................... 15
4. Проверочный расчет на контактную выносливость активных поверхностей зубьев........................................................................................................................... 16
4.1. Определение расчетного контактного напряжения.............................. 16
4.2. Допускаемые контактные напряжения в проверочном расчете........... 19
4.3. Расчет на контактную прочность при действии максимальной нагрузки 21
5. Расчет зубьев на выносливость при изгибе................................................. 22
5.1. Определение расчетного изгибного напряжения.................................. 22
5.2. Допускаемые напряжения в проверочном расчете на изгиб................ 23
5.3. Расчет на прочность при изгибе максимальной нагрузкой.................. 25
Список рекомендуемой литературы................................................................ 29
Приложения...................................................................................................... 30
Общие положения
1. Термины и обозначения, относящиеся к геометрии и кинематике зубчатых передач взяты из ГОСТ 16530-87 и ГОСТ 16531-87.
|
|
|
2. Основные термины и определения, относящиеся к прочности зубчатых передач, приведены в табл. 1.1.
Таблица 1.1
Основные термины и определения
| Термин | Определение |
| Нагрузочная способность зубчатой передачи. | Нагрузка, которую может безотказно передавать зубчатая передача в течение заданного срока службы при заданных режимах нагружения и условиях эксплуатации. |
| Контактная прочность активных поверхностей зубьев. | Способность активных поверхностей зубьев обеспечивать требуемую безопасность против прогрессирующего усталостного выкрашивания, а также предотвращение остаточной деформации или хрупкого разрушения поверхностного слоя. |
| Прочность зубьев при изгибе. | Способность зубьев обеспечить требуемую безопасность против усталостного или хрупкого излома зуба, а также его остаточной деформации. |
3. Приняты следующие основные буквенные обозначения расчетных параметров:
Ft – окружная сила делительном диаметре в торцовом сечении, Н;
К – коэффициент, учитывающий отдельные факторы на расчетную нагрузку;
S – коэффициент запаса прочности;
Т – расчетная нагрузка (вращающий момент), Нм;
|
|
|
– удельная окружная сила, Н/мм;
Y – коэффициент, учитывающий влияние отдельных факторов при расчете изгибной прочности;
Z – то же, при расчете контактной прочности;
– напряжение, МПа.
4. Приняты следующие основные и дополнительные индексы для буквенных обозначений расчетных параметров:
F – относящийся к изгибной прочности;
H – относящийся к контактной прочности;
Р – дополнительный индекс, относящийся к допускаемому напряжению;
1 – относящийся к шестерне;
2 – относящийся к колесу.
Отсутствие цифрового индекса означает отношение к любому зубчатому колесу передачи.
Выбор материалов для изготовления зубчатых колес
При выборе материала зубчатых колес, необходимо учесть следующие факторы:
1. Назначение передачи.
2. Условия ее работы.
3. Требования технологии.
4. Оборудование, на котором будут производиться зубчатые колеса.
Себестоимость.
6. Доступность материала.
7. Обрабатываемость.
8. Требования по термической обработке (ТО) или химико-термической обработке (ХТО).
9. Передаваемая мощность и д.р.
10. Способ получения заготовки зубчатых колес. Заготовки зубчаты колес могут быть получены ковкой, штамповкой и литьем.
|
|
|
Для изготовления зубчатых колес в основном применяются, стали – конструкционные или легированные, чугуны, неметаллические материалы и крайне редко сплавы цветных металлов. Они (стали) отличаются содержанием углерода. Стали можно подвергнуть ТО или ХТО. При содержании углерода - С > 0,35% , ТО – улучшение, нормализация. Твердость НВ<350. Объемной и поверхностной закалке подвергаются, стали с содержанием углерода, 0,4…0,5%, например, стали марок: 45, 50, 50Г, 40Х, 40Хн, 45ХН, 40ХН4А и д.р. Твердость при закалке 40…50НRC .
Материал колес, может быть, подвергнут ХТО: цементации, азотированию, цианированию.
Стали с ТО – улучшение, нормализация, закалка (объемная), имеют однородную структуру, при применении поверхностной закалки и ХТО всех видов имеем неоднородную структуру материалов.
Для колес с твердостью активных поверхностей зубьев НВ>350 используется сталь марок 40, 45, 50, 50Г, 35Х, 40Х, 45Х, 40ХН, 45ХН, 35ХМА, 30ХН3А, 35ХМ и д.р.
Цементация зубьев с последующей закалкой дает высокую твердость поверхностей зубьев, их твердость до 55…63 НRC при достаточно мягкой сердцевине. При этом используются стали с содержанием углерода 0,12…0,3%, марок: 15, 20, 15Х, 20ХР, 12ХН3, 12Х2Н4А, 12ХН3А, 20ХН3А, 18НГТ, 18ХНВА, 18ХН3А, 18ХФ и д.р. После цементации необходимо применять доводочные операции, например шлифование.
Цианирование также дает высокую поверхностную твердость (60…63НRC), но получаемый твердый слой имеет небольшую толщину. Применяются, стали марок 20Х, 35Х, 40Х, 30ХГТ, 20ХГТ и д.р. Цианирование является финишной операцией.
Азотирование обеспечивает высокую поверхностную твердость, но полученный твердый слой имеет небольшую толщину, что делает опасным подслойные разрушения. Азотирование является также финишной операцией. Для азотированных зубчатых колес обычно применяются, стали марок: 38ХМЮА, 35ХЮА, 38ХВФЮ, 30ХН2МФА, 45Х2Н2МФЮА и д.р.
Чугуны обладают хорошими литейными качествами и являются наиболее дешевым материалом. Колеса, выполненные из чугуна, хорошо прирабатываются, поэтому шум, возникающий при работе передачи, меньше, чем у передач со стальными колесами. Для открытых передач, при спокойном режиме работы применяется серый чугун СЧ 18-36 и СЧ 21- 40. При окружных скоростях до 4…5 м/с рекомендуется применять модифицированный чугун марок СЧ 28-48 и СЧ 32-52, а также высокопрочный чугун марок ВЧ 45-5 и ВЧ 40-10.
Для изготовления зубчатых колес применяются неметаллические материалы. Данный вид материала применяется в малонагруженных, скоростных передачах и изделиях бытовой техники.
Проектировочный расчет
Дата добавления: 2019-09-13; просмотров: 271; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!