Проектный расчет зубчатых передач на персональных компьютерах методические указания (стр. 4 из 13)

Отказ от учета потерь в муфте и подшипниках позволяет упростить ввод дачных в ВМ я практически не влияет на размеры передачи.

Результаты расчета и выбора исходных параметров быстроходной и тихоходной ступеней сводят в таблицу 1.3, вписывая числовые значения в две правых колонки вместо идентификаторов (буквенно-цифровое имя) рассчитываемых или выбираемых параметров.

Таблица 1.3
Исходные параметры к расчету ступеней
Наименование параметра	Размерность	Символ	Ступень
			В	Т
1	Передаточное отношение	-		UB	UT
2	Угловая скорость шестерни	рад/с		OMEG1	OMEG2
3	Угловая скорость колеса	рад/с		OMEG2	OMEG3
4	Крутящий момент	Н м		TB1	TT1
5	Коэффициент расчетной ширины венца	-		PSIB	PSIT

1.3. ВЫБОР МАТЕРИАЛОВ И РАСЧЕТ ДОПУСКАЕМЫХ НАПРЯЖЕНИЙ

Основными материалами для изготовления зубчатых колес являются термически или химико-термически обработанные стали.

Известно, что габариты и стоимость редуктора существенно зависят от размеров и стоимости зубчатых колес. Размеры и стоимость зубчатых колес определяется, главным образом, твердостью, рабочих поверхностей зубьев. Для снижения массы и габаритов редуктора целесообразно использовать материалы и виды термической или химико-термической обработки, позволявшие получить высокую твердость рабочих поверхностей зубьев, Вместе с тем. применение сталей. термически обработанных до высокой твердости, предполагает использование дорогостоящих материалов, усложняет технологию изготовления и следовательно, повышает стоимость изделия.

Поэтому выбор материалов и термообработки приходится решать с учетом назначения и характера эксплуатации конкретной конструкции, а также экономической целесообразности использования данной марки стали. Для изготовления зубчатых колес можно рекомендовать нормализованные щи улучшенные стали с твердостью рабочих поверхностей 180 … 350 НВ. Если к габаритам и массе редуктора не предъявляют строгих требований. При необходимости уменьшения габаритов и массы (передачи летательных аппаратов, транспортных машин и т. п.) следует назначать стали с высокой твердостью рабочих поверхностей зубьев H₂ >350 HB (38 … 63 HRC, 500 … 700 HV).

С целью сокращения номенклатуры материалов, технологического оборудования и инструмента, желательно по возможности выбирать для зубчатых колес стали одной марки.

Механические характеристики некоторых сталей, применяемых для изготовления зубчатых колес, приведены в приложении (таблица П.1)

В таблице П.3 приложения, составленной в соответствии с ГОСТ 21354-87, приведены формулы определения предела контактной выносливости зубьев

и предела выносливости зубьев при изгибе , соответствующие базовому числу циклов перемены напряжений, а также коэффициенты безопасности и .

Данные таблицы П.3 позволяет рассчитать допускаемые напряжения на контактную прочность

и на изгиб .

,

, ,

где

, - коэффициенты долговечности (для длительно работающих передач при непостоянной нагрузке );

- коэффициент, учитывающий характер приложения нагрузки (при одностороннем приложении , при двухстороннем - ).

При твердости рабочих поверхностей зубьев колеса меньшей или равной 350 НВ, твердость шестерни Н₄ следует назначать больше твердости колеса Н₂ : Н₁ - Н₂ + (10 … 40).

В противном случае, то есть, если Н₂>350 НВ, выбирают материалы колес и термообработку зубьев так, чтобы Н₁ = Н₂.

Как отмечалось выше, выбор электродвигателя, распределение общего передаточного отношения редуктора по ступеням, а также выбор материала и твердости с целью наивыгоднейшего решения по габаритам, массе и стоимости редуктора и всего привода в целом, является многовариантной задачей и следовательно, требует трудоемких расчетов, сопоставления получаемых в них результатов при выборе оптимального варианта.

Оптимизация варианта конструкции может оцениваться различными критериями, например, условием смазки, габаритами, массой, стоимостью, размерами или соотношением размеров установочной площади и т.п..

За критерий оптимизации можно например, принять установочные размеры В и L (рис. 1.2). В этом случае выбор электродвигателя и определение твердости материала зубчатых колес удобно выполнять с помощью номограммы, представленной на развороте (рис. 5.1). Использование предлагаемого графического метода с цлью получения заданных габаритов редуктора, исключает необходимость многовариантных расчетов. Номограмма построена для двухступенчатых редукторов, схемы которых представлены на рис 1.2.

Для формализации ввода в ЭВМ приняты следующие обозначения типов редукторов (идентификатор TIP) в зависимости от комбинации элементарных передач, составляющих редуктор, и вида зубьев:

1 - коническо-цилиндрический, обе ступени - прямозубые;

2 - коническо-цилиндрический, коническая ступень - прямозубая, цилиндрическая - косозубая;

3 - простой трехосный, обе ступени - прямозубые;

4 - простой трехосный, обе ступени - косозубые;

5 - простой трехосный, быстроходная ступень - косозубая, тихоходная - прямозубая

6 - соосиый, обе ступени - прямозубые

7 - соосный. обе ступени - косозубые.

8 - сооскый, быстроходная ступень - косозубая, тихоходная -прямозубая.

9 - трехосный с раздвоенной быстроходной ступенью, обе ступени - косозубые;

10 - трехосный с раздвоенной быстроходной ступенью, быстроходная ступень - косозубая, тихоходная - прямозубая;

11 - трехосный с раздвоенной быстроходной ступень, быстроходная ступень - косозубая, тихоходная ступень составлена ив шевронных колес.

Номограммой пользуются следующим образом. Через точку

, шкалы проводят вертикаль до встречи с горизонталью, соответствующей типу редуктора, и продолжают ее до пересечения с ближайшей наклонной прямой, соответствующей синхронной частоте вращения электродвигателя. По предварительно рассчитанной потребной мощности Р (1.1.1) и синхронному числу оборотов выбирают тип электродвигателя (таблица 1.1). Через точку пересечения вертикали и наклонной линии проводят горизонталь до пересечения с кривой (в правой нижней четверти), соответствующей типу редуктора. Через точку встречи проводят вертикаль в зону кривых твердости (в правой верхней четверти). Далее через точку потребной мощности Р шкалы Р номограммы проводят горизонталь до встречи с наклонной линией, соответствующей синхронной частоте вращения выбранного двигателя, а через нее - вертикаль до встречи с наклонной прямой (в левой верхней четверти), соответствующей выбранному значению коэффициента расчетной ширины зубчатого венца тихоходной ступени . Затем через эту точку проводят горизонталь в верхнюю правую четверть до пересечения с ранее проведенной вертикалью в зону кривых твердости материала колеса. Значение рекомендуемой твердости следует, по возможности, принимать по кривой, расположенной над точкой пересечения горизонтали и вертикали.

Пример.

Дано. Частота вращения исполнительного устройства

об/мин, потребная мощность двигателя кВт, редуктор - простой трехосный, обе ступени - прямозубые.