25

Министерство образования Российской федерации

Тольяттинский Государственный университет

Кафедра «Детали машин»

Методические указания к расчету и проектированию

Червячных передач

для выполнения курсового проекта по дисциплине

«Детали машин и основы конструирования»

Тольятти, 2004

УДК 621.81

Расчет и проектирование червячных передач: Метод. указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Детали машин» / сост.

Д.А. Богданов, А.Н. Пахоменко – Тольятти,: ТГУ, 2004. 25 с.

В пособии рассмотрены методы и правила расчета и конструирования червячных передач. Пособие может быть использовано при курсовом проектировании студентами очной и заочной формы обучения. Материал излагается в последовательности стадий проектирования, предусмотренных ЕСКД. В пособии собраны из различных источников основные расчетные справочные данные применительно к методике расчета, принятой при изложении курса деталей машин

Ил. 3 Табл. 5 Библиогр.: 3 назв.

Составитель: Д.А. Богданов, А.Н. Пахоменко

Научный редактор:

• Тольяттинский государственный университет, 2004

1. Выбор материалов для изготовления червяка и червячного колеса 4

2. Определение допускаемых напряжений 5

2.1. Допускаемые контактные напряжения 5

2.2. Допускаемые напряжения для расчета на изгибную выносливость 6

2.3. Предельные допускаемые напряжения для расчета передачи при пиковых нагрузках 7

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА НАГРУЗКИ 8

4. Проектный расчет червячной передачи. 9

4.1. Предварительное значение межосевого расстояния 9

4.2 Расчет числа зубьев червячного колеса 11

4.3 Выбор осевого модуля передачи 11

4.4 Определение коэффициента диаметра червяка 11

4.5. Фактическое значение межосевого расстояния передачи . 11

4.6.Определение геометрических параметров передачи 12

4.7.Определение действительной скорости скольжения в червячном зацеплении 13

5.Проверочный расчет зубьев червячного колеса на изгибную выносливость 14

6. Проверочный расчет червячной передачи при кратковременных пиковых нагрузках. 15

6.1. Расчет по предельным контактам напряжения на рабочих поверхностях зубьям червячного колеса 15

6.2. Расчет по предельным напряжениям изгиба зубьев червячного колеса 15

7. Проверочный расчет тела червяка на жесткость 16

7.1. Усилия, действующие в червячном зацеплении 16

7.2. Определение прогиба червяка в среднем сечении 16

7.3. Расчет на жесткость 18

8. Тепловой расчет червячного редуктора 18

8.1. Определение фактического значения КПД передачи 18

8.2. Проверка условия работы редуктора без перегрева 19

Пример расчета цилиндрической червячной передачи. 20

Литература 25

Проектирование червячных передач

1. Выбор материалов для изготовления червяка и червячного колеса

Материалы червяка и червячного колеса должны обладать хорошими антифрикционными и противозадирными свойствами в связи с высокими скоростями скольжения V_ск в червячных передачах. В зависимости от склонности к заеданию материалы, применяемые для изготовления зубчатых венцов червячных колес, подразделяются на три группы.

1-я группа:

бронзы высокооловянистые ( с содержанием олова 6…10%), применяемые в ответственных высокоскоростных передачах при V_ск≤25 м/с. К этой группе относятся бронзы марок БрОФ10-1, БрОНФ и др.;

бронзы низкооловянистые (с содержанием олова 3…6%), применяемые в передачах V_ск≤12 м/с, так как их противозадирные свойства хуже, чем у высокооловянистых бронз. Сюда относятся бронзы марок БрОЦС6-6-3, БрОЦС5-5-5 и др.;

2-я группа:

безоловянистые бронзы (> 350 МПа), применяемые в передачах с. К этой группе относятся бронзы БрАЖ9-4Л, БрАЖН10-4-4Л и др., они дешевле, чем оловянистые, обладают достаточно хорошими антифрикционными свойствами.

Червяк, работающий в паре с этими бронзами, должен иметь твердость рабочих поверхностей не ниже НRC45;

3-я группа:

мягкие серые чугуны, применяемые для тихоходных малонагруженных передач с (СЧ12-28, СЧ15-32,CЧ18-36, СЧ21-40).

Механические характеристики вышеперечисленных материалов червячных колес приведены в таблице 1.

Для изготовления червяков применяют среднеуглеродистую сталь (сталь 45,50) и различные марки легированной стали (12ХН3А, 15X, 20X, 12XH3A – цементируемые, а затем закаливаемые; 40Ч, 40XH, 30ХГС, 35ХМ – подвергаемые закалке или улучшению; 38ХМ10А – азотируемую).

Наилучшее качество работы червячной передачи обеспечивают червяки, изготовленные из цементируемых сталей с Н₁ =HRC 58…63 после химико-термической обработки, а также червяки из среднеуглеродистых сталей с поверхностной или объёмной закалкой до Н₁=HRC 50

Червяки, прошедшие закалку, требуют шлифования, а также полирования для обеспечения шероховатости рабочих поверхностей не превосходящей Ra=0,32…1,25. В связи с этим закаленные шлифованные червяки изготавливают либо нелинейчатыми, либо эвольвентными, технология шлифования которых является достаточно простой. Такие червяки обязательны к применению в паре с твердыми бронзами 2-ой группы.

Таблица 1

Механические характеристики материалов червячных колес

Марка Бронзы или Чугуна	Способ литья	Предел прочности при растяжении σв, МПа	Предел прочности при изгибе и, МПа	Предел текучести σт, МПа
БрОФ10-1 БрОФ10-1 БрОНФ БрОЦС6-6-3 БрОЦС6-6-3 БрОЦС6-6-3 БрАЖ9-4Л БрАЖ9-4Л БрАЖН10-4-4Л СЧ12-28 СЧ15-32 СЧ18-36 СЧ21-40	В песчаную форму В кокиль Центробежный В песчаную форму В кокиль Центробежный В песчаную форму В кокиль В кокиль В песчаную форму То же --«—«---«--- --«---«---«---	177 255 284 147 177 216 392 490 590 118 147 177 208	280 320 360 400	120 150 170 93 123 135 198 184 216

Улучшенные, нормализованные, а также чугунные червяки применяют во вспомогательных, тихоходных и малонагруженных передачах в паре с материалами 1-ой и 3-ей групп.

Приближенная оценка скорости V_скпри выборе группы материалов для изготовления червячного колеса может быть произведена по следующей формуле:

м/с,

где n₁ – частота вращения вала червяка в об/мин;

Т₂ – момент сопротивления на валу червячного колеса в Нм