Проектный расчет зубчатых передач на персональных компьютерах методические указания (стр. 1 из 13)
Министерство образования РФ
«МАТИ»- Российский государственный технологический университет им. К.Э. Циолковского
Кафедра «Механика машин и механизмов»
ПРОЕКТНЫЙ РАСЧЕТ ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ
НА ПЕРСОНАЛЬНЫХ КОМПЬЮТЕРАХ
Методические указания
Составители:Селезнев Б.И.
Постнов А.Н.
Москва, 2001 г.
Селезнев Борис Иванович
Постнов Алексей Николаевич
ПРОЕКТНЫЙ РАСЧЕТ ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ
НА ПЕРСОНАЛЬНЫХ КОМПЬЮТЕРАХ
Методические указания
Редактор: А.Н.Постнов
| Подписано в печать ДД.ММ.ГГ. Объем 3,0 п.л. |
| Тираж XXX экз. Заказ NXX. Цена договорная. |
| Ротапринт МГАТУ, Берниковская наб., 14 |
Методические указания по проектному расчету зубчатых передач на ПК составлены на основе ГОСТ 21354-87 "Передачи цилиндрические эвольвентные. Расчеты на прочность".
В данной разработке предлагаются рекомендации по выбору электродвигателей, распределению передаточного отношения двухступенчатых редукторов по ступеням, выбору материалов зубчатых колес, изложена методика проектного расчета основных типов зубчатых передач, приспособленная к использованию в вычислительных машинах и приводятся необходимые для выполнения расчетов справочные материалы.
Для выполнения расчетов на ЭВМ все графические зависимости, приведенные в ГОСТ, аппроксимированы с высокой точностью аналитическими зависимостями. С этой же целью некоторые формулы преобразованы в более удобный вид.
Расчетные формулы, приведенные в работе, представлены в системе единиц СИ.
Разработанный комплекс программ предназначен для выполнения расчетов одиннадцати типов редукторов. Он состоит из головной и 14 подпрограмм, что дает возможность студентам собирать различные программы для решения широкого круга задач как учебного, так и исследовательского характера.
Применение вычислительной техники в учебном процессе сокращает время проектирования, позволяет решать задачи оптимизации, выбора рационального варианта конструкции я т. п.
При необходимости методические указания могут быть использованы для выполнения расчетов с помощью простейших счетных устройств, например, калькуляторов, так как содержат достаточно полную информацию для самостоятельной работы.
Исполнительные устройства (ИУ) в зависимость от назначения и основных функциональных признаков работают в широком диапазоне скоростей у. нагрузок. В качестве примеров ИУ можно привести различные механизмы и агрегаты в подъемно-транспортном, металлургическом машиностроении, в самолетостроении, станкостроении, а также приводы антенных блоков и синхронно-следящих систем РЭА и т. п.
Экономически нецелесообразно проектировать и изготавливать специальный двигатель для каждого ИУ. Поэтому промышленность выпускает ограниченную гамму двигателей, а для согласования угловых скоростей и нагрузок ИУ и источника механической энергии используют различные по конструктивному устройству и принципу преобразования движения механические передачи. Наиболее распространенным вилок механических передач являются зубчатые передачи.
Рис. 1.1. Общая схема привода
На рис. 1.1 показана общая схема привода, состоящего из двигателя 1. механической передачи 2 и исполнительного устройства 3, кинематическая связь которых осуществляется с помощью муфт 4. Если угловая скорость на входе передачи
меньше угловой скорости на выходе 
, то такую передачу называют мультипликатором. Если 
, то передачу называют редуктором. В связи с обшей тенденцией повышения скоростей двигателей наибольшее распространение получили передачи, предназначенные для понижения угловых скоростей и соответствующего ему повышения моментов. Поэтому в дальнейшем будут рассматриваться только редукторы.Так как валы редуктора (входной и выходной) непосредственно соединены с валами двигателя и ИУ. передаточное отношение редуктора определяется отношением угловых скоростей двигателя и ИУ
Пара сопряженных зубчатых колес в редукторе образует ступень. Редукторы могут состоять из одной (одноступенчатые) или нескольких ступеней, соединенных последовательно (многоступенчатые). Ступени могут быть составлены из различных по типу зубчатых колес: с прямыми или непрямыми зубьями, цилиндрических или конических колес. Ступень может состоять из пары червяк-червячное колесо. Выбор числа ступеней редуктора определяется передаточным отношением редуктора. Для одноступенчатых конических редукторов передаточное отношение обычно не превышает 5 ... 6, для цилиндрических - 7 ... 8, для червячных - 50 ... 70. При значениях передаточного отношения, превышающих указанные величины, проектируют двух - или многоступенчатые редукторы. Схемы наиболее распространенных типов двухступенчатых редукторов, а также рекомендуемые значения передаточных отношений представлены на рис. 1.2.
Ступень редуктора, непосредственно соединенную с двигателем, называют быстроходной; ступень, выходной вал которой соединен с ИУ - тихоходной. Параметрам ступеней присваивают соответственно индексы Б или Т, например,
, 
меньшее зубчатое колесо ступени условились называть шестерней, большее - колесом. Параметрам шестерни присваивают индекс 1, параметрам колеса - индекс 2, например, 
. * Поскольку имеющиеся в настоящее время таблицы в справочной литературе указывают частоту вращения ротора двигателя  в об/мин, то  . |
Таким образом, согласно рис. 1.2 а-г на валу 1 закреплена шестерня быстроходной ступени, вращающаяся со скоростью этого вала
, равной скорости вращения ротора электродвигателя; на валу !!! закреплено колесо тихоходной ступени, вращающегося со скоростью этого вала 
, равной скорости вращения вала исполнительного устройства, а колесе быстроходной ступени и шестерня тихоходной вращаются с одинаковыми скоростями 
. Следовательно, 
, 
- для быстроходной ступени и , - для тихоходной. Знание угловых скоростей передаваемой ступенью мощности позволяет выполнить геометрический и прочностной расчеты элементарной зубчатой передачи. | Up=8 … 24 | Up=8 … 24 | Up=8 … 25 | Up=6 … 16 - цилиндрическая ступень прямозубая | |
 а) |  б) |  в) | Up=6 … 16 - цилиндрическая ступень косозубая  г) | |
 д) |  е) | I - входной вал; II - промежуточный вал; III - выходной вал. | ||
| Рис. 1.2. Схемы наиболее распространенных типов редукторов: | ||||
а - трехосный цилиндрический;
б - трехосный цилиндрический с раздвоенной быстроходной ступенью;
в - соосный;
г - трехосный коническо-цилиндрический;
д - червячный с верхним расположением червяка;
е - червячный с нижним расположением червяка.
Очевидно, что каждый из редукторов представляет собой комбинацию передач, отличавшихся типом зубьев и зубчатых колес. Эти комбинации могут Сыть составлены из следующих типов элементарных передач:
- конической прямозубой;
- конической с непрямыми зубьями;
- цилиндрической прямозубой;
- цилиндрической косозубой.
Таким образом, расчет редуктора может быть сведен к расчет элементарных передач. Схемы таких элементарных передач представлены на рис. 1.3.
 а) |  б) |  в) |  г) |  д) |  е) |
| Рис. 1.3. Схемы элементарных зубчатых передач | |||||
а - коническая прямозубая;