Расчет червячной передачи

Выбор материала для изготовления зубчатых колес. Определение допускаемых контактных и изгибных напряжений. Расчет и модуль червячной передачи. Уточненное значение коэффициента диаметра червяка. Расчет и проверка прочности по контактным напряжениям.

Рубрика Производство и технологии
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 14.04.2014
Размер файла 813,3 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство аграрной политики Украины

Государственный комитет рыбного хозяйства Украины

Керченский государственный морской технологический университет

Кафедра: «Оборудование пищевых и рыбоперерабатывающих производств»

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине: «Стандартизация конструкторской и технологической документации»

Выполнил ст. гр. ДМА-3

Руководитель работы: Яшонков А.А.

2012 г.

1. Текстовая часть

1.1 Расчет закрытых передач

червячный передача зубчатый колесо

1.1.1 Выбор материала

В силовых передачах основным материалом для изготовления зубчатых колес являются стали. Сталь имеет высокие механические свойства, допускает изготовление заготовок для деталей путем ковки, штамповки, проката и отливки. Она имеет хорошую обрабатываемость на металлорежущих станках, может подвергаться термообработке и термохимической обработке. По назначению стали можно разделить на конструкционные и инструментальные.

При выборе материала необходимо учитывать тот факт, что при работе в зависимости от передаточного числа передачи шестерня совершает в несколько раз больше оборотов, чем колесо. Соответственно за один и тот же промежуток времени ее зубья на столько же чаще войдут в контакт с зубьями колеса. Таким образом, при одинаковой твердости материала зубья шестерни будут изнашиваться намного быстрее, чем зубья колеса. Чтобы износ зубьев шестерни и колеса был равномерный, а также для лучшей прирабатываемости при выборе материала для зубчатых колес средняя твердость материала шестерни берется несколько больше средней твердости материала колеса , исходя из условия: .

Характеристики выбранного материала заносим в таблицу 1.

Таблица 1

Марка стали

Средняя твердость

HBср

Предел прочности ?в, МПа

Предел текучести ?в, МПа

Шестерня (1)

Колесо (2)

30ХГС

Сталь 45

260

230

1080

780

840

440

1.1.2 Допускаемые контактные напряжения

(1)

где - допускаемые контактные напряжения материала соответственно для шестерни и колеса, соответствующие пределу контактной выносливости материала при базовом числе циклов, Н/мм;

- коэффициент долговечности зубьев.

( 2)

Для шестерни:

Для колеса:

(3)

где - число циклов перемены напряжений соответствующее пределу выносливости материала шестерни и колеса в зависимости от их твердости;

- число циклов перемены напряжений зубьев шестерни и колеса.

(4)

Для шестерни:

Для колеса:

(5)

где - частота вращения вала червячного колеса, об/мин;

и - крутящий момент и соответствующее им время работы;

- максимальный из действующий моментов.

Суммарное время работы определяется по формуле:

(6)

где - срок службы передачи в часах.

(7)

где L - срок службы передачи в годах;

- коэффициент использования передачи в годах;

- коэффициент использования передачи в сутках

Для шестерни:

Для колеса:

При определении коэффициента долговечности зубьев для нормализированных или улучшенных сталей с твердостью НВ?350 справедливо: 1??2,6.

Если при расчетах значение получилось меньше единицы, то необходимо принять =1.

Принимаем ==1.

Для шестерни:

Для колеса:

1.1.3 Допускаемые изгибные напряжения

(8)

где - допускаемые изгибные напряжения материала соответственно для шестерни и колеса соответствующие пределу изгибной выносливости материала при базовом числе циклов, Н/мм;

- коэффициент долговечности зубьев.

(9)

Для шестерни:

Для колеса:

(10)

где - число циклов перемены напряжений соответствующее пределу выносливости материала, для всех сталей = циклов

- число циклов перемены напряжений зубьев шестерни и колеса.

Для шестерни:

Для колеса:

При определении коэффициента долговечности зубьев по изгибным напряжениям для нормализированных или улучшенных сталей с твердостью НВ?350 справедливо: 1??2,08.

Если при расчетах значение получилось меньше единицы, то необходимо принять =1.

Принимаем ==1.

Для шестерни:

Для колеса:

1.2 Расчет червячной передачи

1.2.1 Выбор материала

Для изготовления червяка применяют сталь 45. После изготовления

Производится объемная закалка.

Червячное колесо изготавливается составным. Ступица и сам диск изготавливается из стали 45, а материал зубчатого венца выбирается в зависимости от скорости скольжения.

(11)

где nT - число оборотов тихоходного вала, об/мин;

U - передаточное число червячной передачи;

Tч- крутящий момент на тихоходном валу, Н м.

Выбираем материал венца СЧ18, способ отливки в землю, предел прочности =355 МПа.

1.2.2 Число заходов червяка и число зубьев червячного колеса

Число заходов червяка определяется в соответствии с передаточным числом.

Для передаточного числа U=28 число заходов червяка .

Число зубьев червячного колеса определяется по формуле:

(12)

1.2.3 Допускаемые контактные напряжения

Допускаемые контактные напряжения рассчитываются в зависимости от материала по формуле:

(13)

Рассчитаем коэффициент долговечности по контактным напряжениям по формуле:

(14)

где N - число циклов перемены напряжений зубьев колеса (определяем по формуле (5)).

По формулам (6) и(7) определяем суммарное время работы и срок службы передачи в часах.

.

При определении коэффициента долговечности зубьев червячного колеса справедливо:

1.2.4 Допускаемые напряжения изгиба

Способ расчета допускаемых изгибных напряжений зависит от выбранного материала и режима работы передачи (нереверсивная).

(15)

где - коэффициент долговечности по изгибным напряжениям.

(16)

При определение коэффициента долговечности зубьев червячного колеса справедливо : .

1.2.5 Межосевое расстояние

(17)

где Тт - крутящий момент на тихоходном валу.

Полученное значение округляем до ближайшего стандартного

=200мм.

1.2.6 Коэффициент диаметра червяка

(18)

Из найденного диапазона значений принимаем стандартное значение q=12.5.

1.2.7 Модуль червячной передачи

(19)

Полученное значение округляем до стандартного значения m=6.3.

1.2.8 Уточненное значение коэффициента диаметра червяка

Принятому значению модуля m соответствует стандартный коэффициент диаметра червяка q

1.2.9 Делительный диаметр червяка и червячного колеса:

Для червяка:

(20)

;

Для червячного колеса:

(21)

1.2.10 Проверка прочности по контактным напряжениям

Фактическая скорость скольжения:

(22)

.

Материал зубьев червячного колеса

Так как фактическая скорость приблизительно равна ранее рассчитанной, то материал венца остается тот же - СЧ 18

Уточненное значение допускаемых контактных напряжений

Согласно фактического материала (подпункт 1.2.10.2) и фактической скорости скольжения (подпункт 1.2.10.3), уточненное значение допускаемых контактных напряжений определяется по формуле:

(23)

Окружная скорость в точках делительного диаметра колеса:

(24)

Проверка выполнения условия прочности по контактным напряжениям:

(25)

где F - окружная сила в зацеплении, Н;

K - коэффициент нагрузки. При V?3м/с К=1.

(26)

При проверке выполнения прочности по контактным напряжениям необходимо определить отклонение расчетного значения от допускаемого :

(27)

1.2.11 Основные параметры червячной передачи

Коэффициент полезного действия:

(28)

где г - делительный угол подъема винтовой линии;

ц - угол трения. Принимаем

(29)

Делительный диаметр:

- для червяка:

(30)

;

- для червячного колеса:

(31)

Диаметр вершин:

-для червяка:

(32)

- для червячного колеса:

(33)

Диаметр впадин:

-для червяка:

(34)

- для червячного колеса:

(35)

Длина нарезанной части червяка:

(36)

Наибольший диаметр и ширина червячного колеса

При числе заходов червяка наибольший диаметр червячного колеса рассчитывается по формуле:

(37)

Ширина червячного колеса рассчитывается по формуле:

(38)

Принимаем B2= 70 мм

Межосевое расстояние передачи:

(39)

. (40)

Значения, найденные по обеим формулам, должны совпадать.

Условие равенства выполнено: 215 мм = 215 мм

Следовательно расчет выполнен верно.

Диаметр отверстия для установки на вал:

- для червяка:

(41)

где Тб - крутящий момент на быстроходном валу, Нм.

- допускаемые касательные напряжения вала. =23Н/мм.

(мм)

- для червячного колеса:

(42)

(мм)

Диаметр ступицы колеса:

(43)

Внутренний диаметр обода колеса:

(44)

Внутренний диаметр венца (посадочный):

(45)

Толщина диска колеса:

(46)

=21 (мм)

Диаметр облегчающих отверстий на диске колеса:

(47)

Диаметр расположения облегчающих отверстий:

(48)

Длина ступицы колеса

(49)

При выборе длины ступицы необходимо соблюдение условия:

Условие выполнено.

Проверка прочности зубьев на изгиб

Коэффициент прочности зуба по местным напряжениям

Коэффициент прочности зуба червячного колеса по местным напряжениям =1,4 определяем по эквивалентному числу зубьев:

(50)

Проверка выполнения условия прочности на изгиб:

(51)

где К - коэффициент нагрузки;

- окружная сила на червячном колесе;

- ширина червячного колеса;

m - модуль зацепления.

(52).

-недогрузка передачи. При проверке условия прочности на изгиб недогрузка передачи не нормируется.

1.3 Описание деталей

Поводок

Выбор материала

Деталь Поводок изготовлена литьем из стали марки Ст 3 ГОСТ 380-94.

Обозначим основные свойства используемого материала согласно таблице 1а (стр.83[2])

Временное сопротивление ?в= 370 - 480 Н/мм2

Предел текучести ?т = 245 Н/мм2

Относительное удлинение дs = 26 мм

Для изготовления детали Поводок используется данная марка стали, так как эксплуатационные свойства детали не требует большой прочности при применении. Ст3 часто используется для изготовления литых заготовок, чему и соответствует Поводок.

Допуски на размеры

Устанавливаем допуски на размеры внутренних метрических резьб - 6H согласно таблице 5 (стр. 366[1]), таким образом получаем: М12-6H, M6-6H.

Остальным поверхности, которые являются не контактными или менее ответственными при использовании детали, допуски на них установлены техническими требованиями к детали и соответствуют 14 квалитету (h14, H14, ± IT14/2)

Шероховатость поверхностей

На все резьбовые поверхности устанавливаем шероховатость Ra 3,2. Шероховатость остальных поверхностей Ra25.

Технические требования

В технических требованиях к детали входят неуказанные предельные отклонения размеров и неуказанные радиусы скруглений.

Гайка

Выбор материала

Деталь Гайка изготовлена прокатом из стали марки Ст 5 ГОСТ 380-94 с использованием сортаментного материала с профилем квадратного сечения.

Обозначим основные свойства используемого материала согласно таблице 1а (стр.83[2])

Временное сопротивление ?в= 490 - 630 Н/мм2

Предел текучести ?т = 285 Н/мм2

Относительное удлинение дs = 20 мм

Допуски на размеры

Устанавливаем допуски на размер внутренней метрической резьбы - 6H согласно таблице 5 (стр. 366[1]), таким образом получаем: М12-6H.

Остальным поверхности, которые являются не контактными или менее ответственными при использовании детали, допуски на них установлены техническими требованиями к детали и соответствуют 14 квалитету (h14, H14, ± IT14/2)

Шероховатость поверхностей

На резьбовую поверхность устанавливаем шероховатость Ra 3,2. На грани детали Гайка устанавливаем шероховатость, которая не требует обработки (снятия) поверхностного слоя металла. Шероховатость остальных поверхностей Ra25.

Технические требования

В технических требованиях к детали входят неуказанные предельные отклонения размеров и неуказанные радиусы скруглений.

Винт

Выбор материала

Винт - крепежная деталь , стержень с головкой (обычно имеет шлиц под отвертку) и резьбой и служит для разъемного соединения деталей . Деталь винт изготовлена из Сталь 45. Данный материал обеспечивает необходимые прочностные характеристики детали при ее эксплуатации и согласно таблице 3 (стр. 86[2]) имеет следующие основные свойства:

Предел текучести ?т = 335 МПа

Временное сопротивление ?в= 600 МПа

Относительное удлинение дs = 16 %

Относительное сужение ш = 40 %

Ударная вязкость KCU = 49 Дж/см2

Допуски на размеры

Устанавливаем допуски на размеры внешней метрической резьбы - 6g согласно таблице 5 (стр. 366[1]), таким образом, получаем: М12-6g. На размеры шпоночного паза устанавливаем допуски на размеры N9 и js9 согласно таблице 7(стр.313[1]). На ступень винта, на которой находится шпоночный паз, устанавливаем допуск на размер h8, это обусловлено тем, что данная часть детали будет сопрягаться с червяным колесом, что требует большей точности размеров и более качественно обработанной поверхности материала (таблица.2, стр. 27[1])

Шероховатость поверхностей

На резьбовую поверхность устанавливаем шероховатость Ra 3,2. Шероховатость поверхности шпоночного паза устанавливаем Ra 6,3 согласно таблице 8 (стр.315[1]). Шероховатость для поверхности винта, сопрягаемой с червячным колесом устанавливаем также Ra 6,3; данная поверхность требует более качественной обработки (например, получистовое обтачивание) согласно таблице 19(стр.231 [1]). Шероховатость остальных поверхностей Ra 25.

Допуски формы и расположения поверхностей

Для шпоночного паза винта устанавливаем допуск симметричности 0,025 мм согласно таблице 14(стр.219[1]) и допуск параллельности 0,012 мм согласно таблице 5 (стр. 198[1]). Данные допуски устанавливаются относительно базы В.

Технические требования

В технических требованиях к детали входят неуказанные предельные отклонения размеров и неуказанные радиусы скруглений.

Вал

Выбор материала

Вал -- деталь машины, предназначенная для передачи крутящего момента и восприятия действующих сил со стороны расположенных на нём деталей и опор. Деталь Вал изготовлена из Сталь 45. . Данный материал обеспечивает необходимые прочностные характеристики детали при ее эксплуатации и согласно таблице 3 (стр. 86[2]) имеет следующие основные свойства:

Предел текучести ?т = 335 МПа

Временное сопротивление ?в= 600 Мпа

Относительное удлинение дs = 16 %

Относительное сужение ш = 40 %

Ударная вязкость KCU = 49 Дж/см2

Допуски на размеры

Устанавливаем допуски на размеры внешней метрической резьбы - 6g согласно таблице 5 (стр. 366[1]), таким образом получаем: М10-6g. На размеры шпоночных паза устанавливаем допуски на размеры N9 и js9 согласно таблице 7(стр.313[1]). На ступени вала, на которых выполнены шпоночные пазы, устанавливаем допуск на размер h8, это обусловлено тем, что в этих местах вал будет сопрягаться с червяком и маховиком, что требует большей точности размеров и более качественно поверхности материала (таблица.2, стр. 27[1])

Шероховатость поверхностей

На резьбовую поверхность устанавливаем шероховатость Ra 3,2. Шероховатость поверхности шпоночного паза устанавливаем Ra 6,3 согласно таблице 8 (стр.315[1]). Шероховатость поверхностей вала, сопрягаемых с червяком и маховиком устанавливаем также Ra 6,3 согласно таблице 19(стр.231 [1]). Шероховатость остальных поверхностей Ra 25.

Допуски формы и расположения поверхностей

Для шпоночных пазов вала устанавливаем допуск симметричности 0,025 мм согласно таблице 14(стр.219[1]) и допуск параллельности 0,012 мм согласно таблице 5 (стр. 198[1]). Данные допуски устанавливаются относительно базы В и Г. На поверхность вала, которая будет сопряжена с червяком устанавливаем допуск цилиндричности 0,008 мм.

Технические требования

В технических требованиях к детали входят неуказанные предельные отклонения размеров.

Список использованной литературы:

1. Белкин И. М. Допуски и посадки (Основные нормы взаимозаменяемости): Учеб. пособие для студентов машиностроительных специальностей высших технических заведений. - М.: Машиностроение, 1992 - 528 с.

2. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3 т. Т. 1. - 8-е изд., перераб. и доп. Под ред. И. Н. Жестковой. - М.: Машиностроение, 2001. - 920 с.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Выбор материала колес и допускаемых напряжений. Расчет червячной передачи, определение межосевого расстояния и модуля зацепления. Проверка на выносливость выходного вала. Подбор подшипников. Условие прочности шпонок на смятие и срез. Смазка редуктора.

    курсовая работа [1,1 M], добавлен 21.10.2012

  • Выбор материала и способов термической обработки зубчатых колес, определение допускаемых напряжений. Проверочный расчет передачи на прочность, выбор типа подшипника. Вычисление основных геометрических размеров и характеристик червячной передачи.

    контрольная работа [518,0 K], добавлен 07.05.2019

  • Кинематический и силовой расчет. Выбор и расчет частоты вращения вала электродвигателя. Выбор материала и режима термической обработки для червяка. Расчет допустимых контактных напряжений. Проверочный расчет червячной передачи на контактную прочность.

    дипломная работа [131,0 K], добавлен 08.01.2010

  • Расчет червячной передачи. Силы, действующие в зацеплении червячной передачи. Проверка червяка на прочность и жесткость. Предварительный расчет валов. Эскизная компоновка и предварительные размеры. Подбор подшипников. Конструирование корпуса.

    курсовая работа [1,4 M], добавлен 27.11.2006

  • Выбор электродвигателя и расчёт привода червячной передачи. Определение общего передаточного числа привода и разбивка его по отдельным передачам. Выбор материалов червяка и червячного колеса. Порядок расчета цепной передачи, проектный расчет валов.

    курсовая работа [246,2 K], добавлен 04.12.2010

  • Кинематический и силовой расчет редуктора червячного. Выбор материала колес и расчет допускаемых напряжений. Расчет червячной передачи, валов, подшипников и шпонок. Смазка редуктора, определение его размеров. Выбор упругих втулочно-пальцевых муфт.

    курсовая работа [3,1 M], добавлен 22.10.2012

  • Кинематический расчет привода. Выбор твердости, термической обработки и материала колес. Определение допускаемых контактных напряжений и напряжений изгиба. Конструирование зубчатых колес, корпусных деталей, подшипников. Расчет валов на прочность.

    дипломная работа [2,0 M], добавлен 12.02.2015

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.