Лекции "Детали Машин"

18.Конические зубчатые передачи.

Геометрия конического зацепления

d_e – внешний делительный диаметр

d_ae – внешний диаметр вершин зубьев

d_fe – внешний диаметр впадин зубьев

d_m – средний делительный деаметр

R_m – среднее конусное расстояние

R_e – внешнее конусное расстояние

b – высота зуба  

h – ширина зуба

δ₁, δ₂ – углы начальных конусов

Конические передачи применяют, когда оси валов пересекаются под прямым углом, профиль зубьев может быть эвольвентным или круговым:

–       

–       

Угол наклона зубьев на длительном диаметре β=35˚

;  

Основные размеры зубчатых колес.

1.   

d_e1 = m_e·z₁ 

      d_e2 = m_e·z₂

2.    диаметр вершин зубьев

     d_a1 = d_e1 + 2m_e·cosδ₁

     d_a2 = d_e2 + 2m_e· cosδ₂

3.   

4.   

     R_m = R_e – 0,5b

5.   

m_e – внешний торцевой окружной модуль

Для зубчатых колес с круговым зубом его обозначают, как m_te. Округляются до стандартного числа.  

6.   

d_m1 = m·z₁

d_m2 = m·z₂

7.   

     ;

       передаточное число

19.Силы в зацеплении конических колес.

F_n – нормальная сила в зацеплении

F_e – окружная сила

F_r – радиальная сила

F_a – осевая сила

При определении усилии в зацеплении нагрузку распределенную по ширине зубчатого венца это заменяют сосредоточенной силой F_n     

Радиальная сила:

20.Червячные передачи

Червячная передача – это передача с перекрещивающимися осями.

Состоит из винта червяка и червячного колеса

Преимущества:

1.Плавность и бесшумность работы

2.Возможность получения больших передаточных отношений (особенно вне силовых передач u=1000)

3.Возможность самоторможения передачи за счет сил трения в червячной паре

Недостатки:

1.Низкий КПД

2.Значительное выделение тепла в зоне передач

3.Интенсивное изнашивание и склонность к заеданию

4.Необходимость применения для венцов червячных колес дорогих антифрикционных материалов

5. Повышенные требования к точности сборки

Применение:

При небольших и средних мощностях (50-150кВт)

При окружных скоростях до 25 м/с

Классификация червячных передач.

1.По форме внешней поверхности червяка

а) цилиндрический

б) глобоидальный

Глобоидальные червяки сложнее в изготовлении, имеют высокий КПД, более надежны и долговечны.

2.По расположению червяка различают с верхним, нижним и боковым расположением.

С нижним расположением применяется при

3.По числу витков червяка

Резьба червяка может быть одно и многозаходной, правой и левой.

 z₁=1,2,4(с кол-вом витков)

4.По профилю резьбы

В зависимости от способа нарезания червяка:

a)   ;

б) конвалютный червяк;

в)эвольвентный червяк;

г)спираидальный червяк;

д)тороидальный червяк.

Изготовление червяков

Червяки могут быть нарезаны на

токарно-винторезном станке

или модульной фрезой.

Червячные колеса чаще всего нарезают червячными фрезами с более высоким профилем и острыми кромками.

21.Геометрия червячных передач

 - угол профиля червяка равен 20˚

 Шаг резьбы червяка связан с числом заходов по формуле

где z₁-число заходов

Угол подъема винтовой линии червяка на делительной окружности:

q-коэффициент делительного диаметра

d₁=m·q , где d₁-делительный диаметр

1.Делительный диаметр

d₁=q·m

d₂=m·z₂

2.d_a1=d₁+z_m=m(q+2)

   d_a2=d₂+2m=m(z₂+2)

3.d_f1=d₁-2,4m=m(q-2,4)

   d_f2=d₂-2,4m=m(z₂-2,4)

4.a_ω=₂)

5.Ширина нарезанной части червяка

при z₁=1;2

       b₁≥(11+0,06·z₂)m+Δ

при z₁=3;4

            b₁≥(12+0,09·z₂)m+Δ

при m<10            Δ=25мм

       m=10…16    Δ=35…40мм

       m>16           Δ=45…50мм

6.Ширина венца колеса

z₁=1;2;3       b₂≤0,75·d_a1

z₂=4             b₂≤0,67·d_a1

     7.Условный угол обхвата червячного колеса на диаметре d'=d_a1-0,5m

     8.Наибольший диаметр червячного колеса

;

     9.Передаточное отношение

;

Т.к. углы подъема винтовой линии червяка равны 5-15˚, то в червячных передачах при тех же габаритах, как и цилиндрических передаточное число больше в 6-12 раз.

22.Скольжение в червячных передачах.

Во время работы червячной передачи витки червяка скользят по зубьям червячного колеса, причем скорость скольжения направлена по касательной к винтовой линии червяка.

-окружная скорость червяка

-окружная скорость червячного колеса

      -скорость скольжения

Из соотношения видно, что  большое скольжение в червячных передачах приводит к быстрому изнашиванию зубьев червячного колеса, увеличивает склонность передачи к заеданию для предотвращения заедания передачи венцы червячных колес изготавливают из антифрикционных материалов.

23.Усилия в зацеплении червячных передач

;

(направление данных сил такое же как в конических передачах)

Т.к. осевая сила на червяке может иметь большие значения, а вал червяка имеет небольшой диаметр, то опору червяка воспринимающую осевую силу достаточно часто конструируют из двух подшипников.

Формула проектного расчета:

      k_н=1

     k_н=1,1…1,4

24.Зубчатые редукторы.

Зубчатый редуктор – механизм предназначенный для понижения угловых скоростей и увеличения крутящих моментов, обычно выполняется в виде отдельных агрегатов и передает мощность от двигателя к машине при u£6,3

применяют одноступенчатые цилиндрические редукторы.

u=

Редуктор состоит из корпуса литого чугунного или сварного стального, в котором расположены элементы передачи.

Наибольшее распространение получили двухступенчатые редукторы с передаточным числом от 8 до 40.

Двухступенчатый цилиндрический редуктор по развернутой схеме.

u_общ = u_Б·u_т=

Преимущества:

Передача больших моментов, относительная простота конструкции.

Недостатки:

Из-за несимметричного расположения зубчатых колес на валах редуктора имеет место повышенная неравномерность распределения нагрузки по длине зуба

Для улучшения условий работы зубчатых колес применяются редукторы с раздвоенной ступенью.

u_p = u_Б·u_т

u_p = 8...40

Недостаток: увеличение габаритов и металлоемкости.

Преимущество: передает большие моменты, большие передаточные числа; равномерное распределение нагрузки на опоры валов.              

Соосная схема

u = 8...40

Преимущество:

Возможность передачи моментов на одной оси Б и Т валов. 

Недостаток:

Увеличение длины промежуточного вала за счет, чего увеличиваются изгибающие моменты.

При взаимно перпендикулярном расположении валов применяются конические редукторы.

u£6,3

Преимущество:

Возможность передачи моментов под прямым углом.

 В случае если необходимо передавать большие моменты применяют коническо – цилиндрический редуктор.

Передаточные числа редукторов Б и Т  ступени Гостированы для обеспечения минемального веса и габоритов редуктора; при этом должно  соблюдаться условие u_Б>u_т 

Форму корпуса и крышки редуктора определяют по размерам колес и схеме редуктора.

Для увеличения жесткости корпуса в местах передачи усилия от подшипников на корпус предусматривают ребра жесткости или утолщения стенок.

Для возможности осмотра зацепления зубчатых колес и заливки масла в крышке редуктора предусматривают смотровое окно.