- •Курсовое проектирование деталей машин
- •Авторы: с. А. Чернавский, к.Н. Боков, и. М. Чернии, г. М. Ицкович, в, п. Козинцов
- •Предисловие
- •Глава 1 кинематический расчет привода
- •§ 1.1. Определение требуемой мощности
- •Электродвигателя
- •§ 1.2. Выбор электродвигателя
- •§ 1.3. Передаточное отношение привода
- •Решение
- •Глава II сведения о редукторах
- •§ 2.1. Общие сведения
- •§ 2.2. Обзор основных типов редукторов Одноступенчатые цилиндрические редукторы
- •С цилиндрическими зубчатыми колесами:
- •С цилиндрическими колесами:
- •Одноступенчатые конические редукторы
- •Коническо-цилиндрические редукторы
- •Червячные редукторы
- •Зубчато-червячные, червячно-зубчатые и двухступенчатые червячные редукторы
- •Планетарные и волновые редукторы
- •Мотор-редукторы
- •Глава III зубчатые передачи
- •§ 3.1. Общие сведения
- •§ 3.2. Расчет цилиндрических зубчатых колес на контактную выносливость
- •3.1. Ориентировочные значения коэффициента kh для зубчатых передач редукторов, работающих при переменной нагрузке
- •3.2. Пpедел контактной выносливости при базовом числе циклов
- •Последовательность проектировочного расчета
- •3.4. Значении коэффициента
- •3.5. Значения коэффициента кн
- •3.6. Значения коэффициента кНv,
- •§ 3.3. Расчет зубьев цилиндрических колес на выносливость при изгибе
- •3.7. Значения коэффициента кf
- •3.8. Ориентировочные значения коэффициента kFv
- •3.9. Значения предела выносливости при отнулевом цикле изгиба оF lim b и коэффициент а безопасности sf
- •3.10. Основные параметры цилиндрических зубчатых передач, выполненных без смещения (см. Рис. 3.2)
- •Особенности расчета косозубых и шевронных передач
- •§ 3.4. Расчет конических зубчатых колес
- •3.11. Конические прямозубые колеса по гост 19325-73
- •Особенности расчета конических колес с круговыми зубьями
- •Глава IV червячные передачи
- •§ 4.1. Общие сведения и кинематика передач
- •§ 4.2. Основные параметры передачи
- •4.2. Сочетания модулей т и коэффициентов q лиаметра червяка (по гост 2144-76*)
- •4.3. Значения угла подъема на делительном цилиндре червяка
- •§ 4.3. Расчеты на контактную выносливость и на выносливость при изгибе
- •4.5. Коэффициент yf формы зуба для червячных колее
- •§ 4.4. Коэффициент нагрузки. Материалы и допускаемые напряжения
- •4.6. Коэффициент деформации червяка
- •4.7. Коэффициент динамичности нагрузки Кv
- •4.8. Механические характеристики, основные допускаемые контактиые напряжения [н] и основные допускаемые напряжения изгиба [0f] и [-1f] для материалов червячных колес, мПа
- •4.10. Предельные допускаемые напряжения при пиковых нагрузках
- •Глава V планетарные зубчатые передачи
- •§ 5.1. Общие сведения
- •И кинематический расчет
- •§ 5.2. Условия собираемости соосных и многопоточных передач
- •§ 5.3. Определение чисел зубьев колес
- •§ 5.4. Расчет зубьев планетарных передач на прочность
- •5.3. Формулы для расчета на прочность зубьев планетарных передач
- •§ 5.5. Конструкции планетарных передач
- •С жестко установленными центральными колесами:
- •§ 5.6. Смазывание планетарных передач
- •§ 5.7. Пример расчета планетарной передачи
- •Глава VI волновые зубчатые передачи
- •§ 6.1. Общие сведения
- •§ 6.2. Расчет волновой губчатой передачи
- •6.2. Значения коэффициентов k , и для фрезерованных зубьев в зависимости от предела прочности материала гибкого колеса
- •6.3. Значения коэффициента yf в зависимости от числа зубьев и коэффициента радиального зазора
- •§ 6.3. Конструкции деталей волновых передач
- •6.4. Значения корректируюших коэффициентов k1 и k2 в зависимости от передаточного отношения ihk(n)
- •С помощью маслоподъемного конуса:
- •§ 6.4. Пример расчета волновой передачи
- •Глава VII ременные и цепные передачи
- •§ 7.1. Плоскоременные передачи
- •7.4. Значения коэффициента Ср для ременных передач oт асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором
- •7.5. Расчет плоскоременной передачи
- •7.6. Ширина в обода шкива в зависимости от ширины ремня
- •§ 7.2. Клиноременные передачи
- •7.8. Номинальная мощность, р0 , кВг, передаваемая одним клиновым ремнем (по гост 1284.3 —80 с сокращениями)
- •7.9. Значения коэффициента сl для клиновых ремней (по гост 1284.3—80, с сокращениями)
- •7.10. Значения Ср клиноременных передач от двигателей переменного тока общепромышленного применения
- •7.11. Алгоритм расчета клиноременной передачи
- •§ 7.3. Передачи поликлиновыми ремнями
- •7.13. Поликлиновые ремни
- •7.14. Шкивы для поликлиновых ремней
- •§ 7.4. Цепные передачи
- •7.15. Цепи приводные роликовые однорядные пр (см. Рис. 7.8) (по гост 13568-75*)
- •7.16. Цепи приводные роликовые двухрядные 2пр (см. Рис. 7.9) (по гост 13568-75*)
- •7.17. Допускаемые значения частоты вращения п1, об/мин, малой звездочки для приводных роликовых цепей нормальной серии
- •7.18. Допускаемое давление в шарнирах цепи р, мПа
- •7.19. Нормативные коэффициенты запаса прочности [s] приводных роликовых цепей нормальной серии пр и 2пр
- •7.20 Цепи зубчатые с односторонним зацеплением (по гост 13552-81)
- •7.21. Значения р10, кВт, для приводных зубчатых цепей типа 1 (одностороннего зацепления) условной шириной 10 мм
- •7.22. Нормативный коэффициент запаса прочности s приводных зубчатых цепей типа 1 (с односторонним зацеплением)
- •Глава VIII валы
- •§ 8.1. Нагрузки валов
- •8.1. Выбор знаков перед вторым слагаемым в формулах (8.9) и (8.10)
- •§ 8.2. Расчет валов
- •8.2. Значения коэффициентов k и k для валов с галтелями
- •8.4. Значения k и k для валов с радиальными отверстиями
- •8.5. Значения k и k для валов с одной шпоночной канавкой
- •8.6. Значения k и k для шлицевых участков вала
- •8.7. Значения для валов с напрессованными деталями при давлении напрессовки свыше 20 мПа
- •8.8. Значения и
- •§ 8.3. Конструирование валов
- •§ 8.4. Шпоночные и шлицевые соединения
- •8.9. Шпонки призматические (по гост 23360-78, с сокращениями)
- •8.10. Шпонки сегментные (по гост 24071-80, с сокращениями)
- •8.11. Соединения шлицевые прямоточные (по гост 1139-80, с сокращениями)
- •8.12. Соединения шлицевые эвольвентные (по гост 6033-80, с сокращениями)
- •Глава IX опоры валов
- •§ 9.1. Опоры качения
- •Общие сведения
- •Краткие характеристики основных типов подшипников качения
- •§ 9.2. Схемы установки подшипников качения
- •Левый – «плавающий»
- •Правый подшипник – «плавающий» (радиальный однорядный)
- •§ 9.3. Крепление подшипников на валу и в корпусе
- •9.1. Круглые гайки шлицевые (по гост 11871-80)
- •9.2. Стопорные многолапчатые шайбы (по гост 11872-80)
- •9.3. Кольца пружинные упорные плоские наружные эксцентрические и канавки для них
- •9.4. Кольца пружинные упорные плоские наружные концентрические и канавки для них
- •9.5. Кольца пружинные упорные плоские внутренние эксцентрические и канавки для них
- •9.6. Кольца пружинные упорные плоские внутренние концентрические и канавки для них
- •§ 9.4. Конструирование опорных узлов редукторов
- •9.7. Размеры канавок в валах, мм
- •9.8. Размеры канавок в отверстиях корпусов, мм
- •9.9. Шероховатость посадочных поверхностей валов и отверстий корпусов
- •§ 9.5. Классы точности и посадки подшипников качения
- •9.10. Посадки радиальных шарико- и роликоподшипников классов 0 и 6
- •9.11. Посадки радиально-упорных шарико- и роликоподшипников
- •9.12. Подшипники шариковые и роликовые радиальные и шариковые радиально-упорные, кольца внутренние
- •9.13. Подшипники шариковые и роликвые радиальные и шариковые радиально-упорные, кольца наружные
- •§ 9.6. Смазывание и уплотнение подшипниковых узлов
- •9.14. Пластичные смазочные материалы
- •9.15. Жидкие смазочные материалы
- •9.16. Манжеты резиновые армированные (по гост 8752-79)
- •9.17. Размеры лабиринтных и щелевых уплотнений, мм
- •§ 9.7. Выбор подшипников качения
- •9.18. Значения X и y для подшипников Радиальные однорядные и двухрядные
- •9.19. Значение коэффициента Кб
- •9.20. Значение коэффициента Кт
- •9.21. Формулы для расчета осевых нагрузок
- •9.22. Рекомендации по выбору радиально-упорных шарикоподшипников
- •9.23. Значения коэффициентов радиальной х0 и осевой y0 нагрузок
- •9.24. Величина отношения с / р для шариковых подшипников в зависимости от долговечности Lh и частоты вращения п
- •9.25. Величина отношения с / р для роликовых подшипников в зависимости от долговечности Lh и частоты вращения п
- •4.8. Подшипники скольжения
- •9.26. Антифрикционный чугун для подшипников скольжения
- •9.27. Бронза для вкладышей подшипников скольжения
- •Глава X конструирование деталей редукторов
- •§ 10.1. Конструирование зубчатых
- •И червячных колес и червяков
- •10.1. Определение размеров зубчатых металлических колес
- •§ 10.2. Конструирование корпусов редукторов
- •10.6. Отдушина с сеткой
- •10.7. Пробки к маслоспускным отверстиям
- •§ 10.3. Установочные рамы и плиты
- •§ 10.4. Смазывание редукторов
- •10.8. Рекомендуемые значения вязкости масел дл ясмазывания зубчатых передач при 50оС
- •10.9. Рекомендуемые значения вязкости масел дл ясмазывания червячных передач при 100оС
- •§ 10.5. Тепловой расчет редукторов
- •§ 10.6. Допуски и посадки деталей передач
- •10.11. Предельные отклонения основных отверстий (по гост 25347-82)
- •§10.7. Допуски формы и расположения поверхностей. Шероховатость поверхности
- •10.14. Допуск формы цилиндрических поверхностей, мкм
- •10.15. Допуски параллельности и перпендикулярности, мкм (по гост 24643-81)
- •10.16. Допуски соосности, мкм
- •10.17. Назначение параметров шероховатости поверхностей деталей машин
- •Глава XI муфты
- •§ 11.1. Муфты для постоянного соединения валов
- •11.3. Значения коэффициента k, учитывающего условия эксплуатации привода
- •11.4. Муфты цепные однорядные (по гост 20742-81, с сокращениями)
- •§ 11.2. Предохранительные муфты
- •11.8. Муфты предохранительные кулачковые (по гост 15620-77, с сокращениями)
- •11.9. Муфты предохранительные шариковые (по гост 15621-77, с сокращениями)
- •11.10. Муфты предохранительные фрикционные (по гост 15622-77, с сокращениями)
- •Глава XII примеры расчета и проектирования приводов
- •§ 12.1. Проектирование привода
- •С одноступенчатым цилиндрическим косозубым редуктором и цепной передачей
- •I. Выбор электродвигателя и кинематический расчет (рис. 12.2)
- •II. Расчет зубчатых колес редуктора
- •III. Предварительный расчет валов редуктора
- •IV. Конструктивные размеры шестерни и колеса
- •V. Конструктивные размеры корпуса редуктора (см. Рис. 10.18 и табл. 10.2 и 10.3)
- •VI. Расчет цепной передачи
- •VII. Первый этап компоновки редуктора
- •VIII. Проверка долговечности подшипника
- •IX. Второй этап компоновки редуктора
- •X. Проверка прочности шпоночных соединений
- •XI. Уточненный расчет валов
- •XII. Вычерчивание редуктора
- •XIII. Посадки зубчатого колеса, звездочки и подшипников
- •XIV. Выбор сорта масла
- •XV. Сборка редуктора
- •§ 12.2. Расчет цилиндрического косозубого редуктора с колесами из стали повышенной твердости
- •§ 12.3. Расчет привода с одноступенчатым цилиндрическим косозубым редуктором и клиноременной передачей
- •I. Выбор электродвигателя
- •II. Расчет клиноременной передачи (см. Табл. 7.11)
- •III. Расчет зубчатых колес редуктора
- •IV. Предварительный расчет валов редуктора и выбор подшипников
- •§ 12.4. Проектирование привода с одноступенчатым коническим прямозубым редуктором и цепной передачей
- •I. Выбор электродвигателя и кинематический расчет
- •II. Расчет зубчатых колес редуктора
- •III. Предварительный расчет валов редуктора
- •IV. Конструктивные размеры шестерни и колеса
- •V. Конструктивные размеры корпуса редуктора (см. Рис. 10.18 и табл. 10.2 и 10.3)
- •VI. Расчет параметров цепной передачи
- •VII. Первый этап компоновки редуктора (см. Рис. 12.15)
- •VIII. Проверка долговечности подшипников
- •IX. Второй этап компоновки редуктора (рис. 12.18)
- •X. Проверка прочности шпоночных соединений
- •XI. Уточненный расчет валов
- •XII. Вычерчивание редуктора
- •XIII. Посадки основных деталей редуктора
- •XIV. Выбор сорта масла
- •XV. Сборка редуктора
- •§ 12.5. Расчет конического редуктора с круговыми зубьями
- •§ 12.6. Проектирование одноступенчатого червячного редуктора
- •I. Выбор электродвигателя и кинематический расчет
- •II. Расчет редуктора
- •III. Предварительный расчет валов редуктора и конструирование червяка и червячного колеса
- •IV. Конструктивные размеры корпуса редуктора (см. Рис. 10.17, 10.18 и табл. 10.2 и 10.3)
- •V. Первый этап компоновки редуктора (рис. 12.23)
- •VI. Проверка долговечности подшипников
- •VII. Второй этап компоновки редуктора
- •VIII. Тепловой расчет редуктора
- •IX. Проверка прочности шпоночных соединений
- •Х. Уточненный расчет валов
- •XI. Посадки деталей редуктора и оформление чертежа
- •XII. Выбор сорта масла
- •XIII. Сборка редуктора
- •§ 12.7. Расчет одноступенчатого червячного редуктора общего применения
- •Список литературы
- •Предметный указатель
- •Оглавление
- •Сергей Александрович Чернавский, Кирилл Николаевич Боков, Илья Моисеевич Чернин и др. Курсовое проектирование деталей машин
- •Ордена Трудового Красного Знамени издательство "Машиностроение",
- •107076, Москва, Стромынский пер., 4.
§ 5.4. Расчет зубьев планетарных передач на прочность
В планетарных передачах, где сателлит входит в зацепления с двумя центральными колесами (солнечным и корончатым) и механические характеристики материала колес примерно одинаковы, рассчитывают на прочность только внешнее зацепление (солнечное колесо — сателлит). При определении числа циклов нагружения зубьев надо учитывать только относительную частоту вращения колес, т. е. при остановленном водиле. Для передач с вращающимся центральным колесом 1 и неподвижным п относительные частоты вращения колес определяют по формулам
(5.14)
В табл. 5.1 для каждой передачи приведена формула для определения относительной частоты вращения сателлита, используемая при расчете долговечности ею подшипников.
Порядок расчета зубьев планетарных передач на прочносгь зависит от задания на проектирование. При проектировании планетарной передачи как отдельной сборочной единицы расчет следует начинать с определения межосевого расстояния го условия контактной прочности. При проектировании мотор-редуктора диаметр передачи определяется диаметром корпуса присоединяемого электродвигателя, поэтому расчет удобно начинать с определения ширины колес из условий контактной и изгибной прочности. Окончательная ширина колес определится после подбора подшипников сателлитов.
Формулы для расчета на прочность зубьев планетарных передач приведены в табл. 5.3.
Величины сил и вращающих моментов, действующих на звенья планетарных передач, не зависят от числа степеней свободы. В передачах с одной степенью свободы вращающий момент, действующий на неподвижное центральное колесо, уравновешивается реакциями мест закрепления.
В многопоточных передачах (рис. 5.11) в установившемся режиме работы силы в зацеплениях, действующие на центральные колеса и водило, уравновешивают друг друга, и поэтому валы нагружены только вращающим моментом. Силы зацеплений, действующие на сателлиты, приложены на диаметрально противоположных сторонах, поэтому их радиальные составляющие уравновешивают друг друга, а окружные складываются, так как
Рис. 5.11. Взаимное уравновешивание сил, действующих в многопоточных передачах
5.3. Формулы для расчета на прочность зубьев планетарных передач
Расчетная зависимость |
Единицы измерения |
№ формулы |
Прочность рабочих поверхностей
Проектировочный расчет Межосевое расстояние
Ширина колес
Проверочный расчет Расчетное контактное напряжение
Изгибная прочность
Проектировочный расчет Ширина колес
Модуль
Расчетное напряжение изгиба
|
мм
мм
МПа
МПа
мм
мм
МПа
МПа
|
(5.15)
(5.16)
(5.17)
(5.18)
(5.19)
(5.20)
(5.21)
(5.22) |
П р и м е ч а н и я: 1. Расшифровка обозначение параметров, их величины и размерности, кроме указанных ниже, см. в §3.2. и 3.3. 2. В формулах (5.16)-(5.21) знак плюс для наружного зацепления, знак минус для внутреннего. 3. u = z2 / z1 – отношение чисел зубьев большего колеса рассчитываемой пары к меньшему (u 1). 4. Т2 – вращающий момент, действующий на большее колесо рассчитываемой пары. 5. Приведенное число сателлитов (с учетом неравномерного распределения нагрузки между ними) nc = nc – 0,7 |
Рис. 5.12. Силовой расчет перадчи по схемам 1 и 2 таюл. 5.1. и рис. 5.1 – 5.4:
они параллельны и направлены в одну сторону; суммарная нагрузка действует на подшипники и оси сателлитов.
При проведении силового расчета удобно пользоваться методом, представленным на рис. 5.12 и 5.13, где последовательно рассматривается равновесие каждого звена передачи. Начинать расчет следует со звена, на котором задан вращающий момент, по его значению и размерам колес находят уравновешивающую силу; затем на основании равенства действующей и противодействующей сил находят силу, действующую на звено, входящее в кинематическую пару. Далее рассматривают равновесие второго звена, находят уравновешивающую силу или момент и т. д., пока не будет рассмотрено равновесие всех звеньев передачи.
Все силы обозначены буквой F с двумя нижними цифровыми индексами: первый указывает номер звена, со стороны которого действует сила, второй -
Рис. 5.13. Силовой расчет передачи по схеме 3 табл. 5.1:
— звено, на которое действует сила. Например, F12 — окружная сила, с которой колесо 1 действует на колесо 2.
Проверкой правильности силового расчета служит уравнение равновесия внешних вращающих моментов, приложенных к передаче (в том числе и опорный момент).
Пример. Для передач по рис. 5.1 — 5.4 определить окружные силы в зацеплениях, внешние вращающие моменты, действующие на центральные звенья, и силу, действующую на подшипник сателлита и его ось. Задан момент Тн полезного сопротивления, приложенный к водилу, размеры колес и число сателлитов пс.
1. Рассматриваем равновесие водила и находим силу F2н (см. рис. 5.12)
2. Рассматриваем равновесие сателлита, который входит в кинематические пары с водилом и центральными колесами 1 и 3, и находим силы F12 и F32
Условие равенства моментов сил относительно оси сателлита
3. Рассматриваем равновесие центрального колеса 3 и находим вращающий момент
Для передачи по рис. 5.2 момент Т3 — ведущий, для передачи по рис. 5.3 — полезного сопротивления, для передачи по рис. 5.1 — опорный.
4. Рассматриваем равновесие центрального колеса 1 и находим момент
Вращающий момент Т1, в рассматриваемом примере для передачи по рис. 5.1, 5.2, 5.3 - движущий (без учета потерь).
С учетом потерь движущий момент Т1 = T1 / , где - КПД передачи (см. табл. 5.1).
На рис. 5.13 приведен пример силового расчета передачи по схеме 3 для случая, когда задан вращающий момент (момент полезного сопротивления) на ведомом колесе 1.
Рис. 5.14. Планетарный редуктор по схеме 1 табл. 5.1 с плавающим корончатым колесом
Рис. 5.15. Лебедка с планетарным редуктором по схеме 1 табл. 5.1.