Детали машин и основы конструирования

Детали машин и основы конструирования
Классификация деталей и узлов машин
Виды нагрузок, действующие на детали машин
Требования к жесткости деталей машин
Теплостойкость
Классификация соединений и критерии
их работоспособности
Соединения внахлестку
Соединение деталей с гарантированным натягом
Материалы резьбовых соединений
Резьбовые соединения
Расчет винтовых соединений
Расчет винтов, подверженных
переменной нагрузке
Соединение штифтами
Фрикционные передачи
Передачи с цилиндрическими и
коническими катками
Классификация вариаторов
Торовый вариатор
Основы расчета прочности фрикционных пар
Ременные передачи
Клиновые ремни
Силы и напряжениия в ремнях
Передача без натяжного ролика
Кинематика ременных передач и
критерии расчета
Расчет ременных передач
Зубчатые передачи
Виды разрушения зубьев
Расчет зубьев прямозубых цилиндрических
колес на изгиб
Передачи коническими зубчатыми колесами
Расчет конических колес
Червячные передачи
Конструкция червячных редукторов
Причины выхода из строя червячных передач
Глобоидные передачи
Основные параметры цепных передач
Передачи винт – гайка
Ориентировочный и приближенный расчет валов
Уточненный расчет валов
Расчет валов на жесткость
Основные типы подшипников качения,
их характеристика
Трение и смазка в подшипниках скольжения
Виды несоосности валов
Расчет муфты
Конструкция и расчет упругих муфт
Управляемые или сцепные муфты
Конические муфты. Расчет
Цилиндрические шинно-пневматические муфты
Автоматические самоуправляемые муфты
Пружины
 

Передачи коническими зубчатыми колесами.

Общие сведения и характеристика. Материалы, применяемые для изготовления зубчатых колес.

Конические колеса применяют в передачах, оси которых расположены под углом. Чаще применяют передачи:

 


Передачи применяют редко из-за сложности форм и технологии изготовления корпусных деталей, несущих эти передачи, хотя для изготовления самих колес межосевой угол безразличен.

Конические колеса сложнее цилиндрических в изготовлении и монтаже. Для нарезания колес требуются специальные станки и инструменты. Кроме допусков на размеры зацепления здесь необходимо выдержать допуски на углы δ1 и δ2 и δΣ, а при монтаже – обеспечить совпадение вершин конусов.

Пересечение оси валов затрудняет размещение опор. Одно из колес, как правило, располагается консольно. Это повышает неравномерность распределения нагрузки по длине зубьев.

В коническом зацеплении действуют осевые силы, наличие которых усложняет конструкцию опор. Все это приводит к тому, что по опытным данным нагрузочная способность конической передачи составляет 0,85, по сравнению с эквивалентной цилиндрической.

Конические колеса выполняют с прямыми, косыми (тангенциальными), круговыми и др. зубьями.

Прямозубые колеса применяют при υ2…3 м/с (υmax=8 м/с), как наиболее простые в монтаже.

β = 20…300 – для косозубых ; β = 350 – для силовых передач; β = 0, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 400 – выбирают из этого ряда.

Тангенциальные зубья (рис 1) направлены по касательной к некоторой воображаемой окружности r = e и составляют с образующей конуса угол β. Станки для нарезания этих колес имеют малое распространение, и производительность их низка по сравнению со станками для получения колес с криволинейными зубьями. Поэтому область применения этих колес ограничена. Чаще применяют колеса с круговыми зубьями (рис 2). Они допускают работу при более высоких скоростях и менее чувствительны к нарушению точности взаимного положения валов. Их изготовление проще и производится на специальных станках для нарезания и шлифования этих колес в условиях как массового, так и мелкосерийного производства.

Зубья конических колес по признаку изменения размеров сечений по длине выполняют в трех формах:

Форма 1 (рис а) – нормально понижающиеся зубья. Вершины начального и внутреннего конусов совпадают. Эта форма является основной для прямозубых и косозубых колес. Ее применяют также для колес с круговыми зубьями при

,

где zc – число зубьев плоского производящего инструментального колеса ортогональной передачи (оси колес под углом равным 900).

Форма 2 (рис б). Вершина внутреннего конуса располагается так, что ширина дна впадины постоянна, толщина зуба по начальному контуру растет пропорционально расстоянию от вершины зуба, а вершина конуса впадин не совпадает с вершиной начального конуса. Эта форма используется для круговых зубьев при   с любым углом наклона. Возможность варьирования углом ножки при заданных δ, d и z позволяют получить пятно контакта более благоприятной формы. Это является одним из преимуществ формы 2.

Формы 1 и 2 могут быть выполнены с переменным и постоянным радиальным зазором по ширине зубчатого венца. Последнее обеспечивает понижение вероятности к заеданию передач.

Форма 3 – равновысокие зубья (рис в). Образующие начального и внутреннего конусов параллельны. Эту форму применяют для круговых зубьев при . Имеют ограниченное применение.

Материалы, применяемые для изготовления зубчатых колес.

Практикой эксплуатации и специальными исследованиями установлено, что нагрузка, допускаемая по контактной прочности зубьев, определяется в основном твердостью материала. Наибольшую твердость, а следовательно, и наименьшие габариты и массу передачи можно получить при изготовлении зубчатых колес из стали, подвергнутых термообработке.

1) Сталь в настоящее время – основной материал для изготовления зубчатых колес.

Выбирают марку:

, где: q – нагрузка (несущая нагрузка) на единицу длины зуба; μ – коэффициент Пуассона; Епр – приведенный модуль упругости; ρпр – радиус кривизны в зоне контакта.

,

σн – несущая способность.

Малое увеличение НВ ведет к большому увеличению [σн].

В зависимости от НВ или т/о, стальные колеса делят на группы:

с НВ350 – нормализованные и улучшенные колеса

с НВ350 – закаленные, цементованные, азотируемые, нитро-цементированные зубчатые колеса.

Виды т/о:

Объемная закалка: 40Х, 40ХН, 40ХНМА и др.; HRC 45…55

Поверхностная закалка: среднеуглеродистые стали 45,40ХН, 50 и др.; HRC50…55; применяется при m5 мм по контуру, при m3 мм (в кольцевом редукторе).

Цементация: от 0,12 – 0,3%С: 15Х, 20Х, 12ХН3, 15ХФ, 18ХГТ, 18ХНВА, 20Х2Н4А и др.; HRC 58…63

Азотирование: 38ХМЮА, 38ХВФЮА, 35ХЮА и др.; HRC 56…70; hслоя=0,3…0,5 мм.

Газовая нитроцементация – быстропроизводящий процесс; hслоя=1,0…1,2 мм; HRC 56…63. При этой т/о колеса имеют меньшую степень коробления. Рекомендуемые стали: 25ХГТ, 25ХГМ.

Улучшение: среднеуглеродистые стали 40, 45ХМ, 35ХМ, сталь 50 и др.; применяют в малонагруженных механизмах, при отсутствии жестких требований к габаритам.

Нормализация: нормализованные колеса применяют во вспомогательных механизмах (ручных).

Стальное литье (для крупногабаритных колес, их подвергают нормализации): сталь 35Л – 50Л, низколегированные, например, марганцовистые стали.

Чугун применяют главным образом для изготовления крупногабаритных, тихоходных колес и колес открытых зубчатых передач. Основной недостаток чугуна – пониженная прочность по напряжению изгиба. Однако чугун хорошо противостоит усталостному выкрашиванию и заеданию в условиях скудной смазки. Он не дорог и обладает хорошими литейными свойствами, хорошо обрабатывается.

Применяют высокопрочные, серые и модифицированные чугуны: от СЧ20 до СЧ35; ВЧ40 – ВЧ50.

Пластмассы: текстолит (Е = 6000…8000 МПа), лигнофоль (Е = 10000…12000 МПа), полиамид типа капрона. Из-за сравнительно низкой нагрузочной способности пластмассовых колес их целесообразно применять в малонагруженных и кинематических передачах. В силовых передачах – обеспечение бесшумности работы. Пластмассовые колеса целесообразно применять и в тех случаях, когда трудно обеспечить точное расположение валов (нет общего жесткого корпуса). Эти колеса менее чувствительны к неточностям сборки и изготовления благодаря малой жесткости материала.

Детали машин и основы конструирования