72247

Детали машин и основы конструирования (Лекция №3)

Лекция

Производство и промышленные технологии

В прямозубой передаче направление зуба перпендикулярно торцевой плоскости колеса. Для того, чтобы и косозубое колесо было геометрически подобно прямозубому, должно выполняться условие перпендикулярности зуба торцевой поверхности колеса.

Русский

2014-11-19

679.5 KB

0 чел.

PAGE 7

МОСКОВСКИЙ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ (МАДИ)

Детали машин

и основы конструирования

Лекция №3

3.1. Эквивалентные (приведённые) цилиндрические зубчатые колёса

3.2. Расчет зубчатых передач на изгибную выносливость

3.2.1 Предпосылки к расчету на изгибную выносливость

3.3. Проектный расчет зубьев на изгиб

Лектор проф. В.Ф. Водейко

Группы 4ВА1, 4ВА2.


3.1. Эквивалентные (приведенные)

цилиндрические зубчатые колёса

При расчете на контактную и изгибную прочность косозубые колеса заменяют эквивалентными колесами (рис. 13)

Рис. 13 Схема приведения колеса с косыми зубьями

к эквивалентному колесу с прямыми зубьями

В прямозубой передаче направление зуба перпендикулярно торцевой плоскости колеса. Для того, чтобы и косозубое колесо было геометрически подобно прямозубому, должно выполняться условие перпендикулярности зуба торцевой поверхности колеса. Получить такое эквивалентное прямозубое колесо можно, если рассечь косозубое колесо плоскостью нормально к направлению зуба. При этом сечение будет иметь эллиптическую форму.

В нормальной плоскости n-n профиль зуба косозубого колеса соответствует профилю эквивалентного прямозубого колеса с диаметром колеса  (рис. 13). Радиусом описанной окружности эквивалентного прямозубого колеса является , где  – большая полуось эллипса,  – малая. Таким образом, радиус кривизны эллипса в направлении малой полуоси  и соответствует радиусу . В свою очередь диаметр эквивалентного прямозубого колеса , где  - эквивалентное число зубьев. Продолжая далее, , получим:

.          (3.1)

Таким образом, эквивалентное число зубьев  равно числу зубьев прямозубого колеса с радиусом начального цилиндра  при модуле mn.

Поэтому при вычислении коэффициенте формы зуба YF для косозубых колес (см. ниже) следует заменить числа зубьев z1,2, на эквивалентные - zv1,2

3.2. Расчет зубчатых передач на изгибную выносливость.

Поломка зубьев является самым опасным видом повреждения, приводящим к выходу из строя передачи и других деталей (валов, подшипников). Это происходит в результате перегрузок ударного или статического действия (пиковых) или усталостного изгиба, вызванного многократно повторяющимися нагрузками, превышающими предел выносливости материала зубьев, т.е. в результате усталости материала.

Зубья косозубых колес выламываются по косому сечению от вершины до основания (см. рисунок 14). При усталостном разрушении излом имеет вогнутую форму на поверхности колеса, а при перегрузках – выпуклую.

Рис. 14

Рис. 15

3.2.1 Предпосылки к расчету на изгибную выносливость.

1. Сила нормального давления приложена к вершине зуба (рис. 15).

2. В зацеплении участвует одна пара зубьев.

3. Пренебрегаем силами трения.

4. Моделируем зуб консольной балкой.

Рис. 16.

Как видно из рисунка 16, сила , действующая под углом , (с целью увеличения запаса прочности) вызывает напряжение изгиба зуба, а сила  - сжатие.

Известно, что напряжение изгиба , где ,  (см. рис 16). Таким образом . Момент сопротивления сечения . Подставляя, в исходное уравнение, получим:

,

где  - плечо силы ,  - суммарное число контактных зубьев в зацеплении.

Напряжение сжатия ,

где , .

Подставив, найдем:

.

Из эпюр (рис. 16) следует, что критическая сторона левая, растянутая, поэтому ,

где –  - коэффициент влияния силы сдвига по поверхности зуба и концентрации напряжений у основания зуба;

KF - коэффициент концентрации давления при изгибе зуба, учитывающий неравномерность распределения давления по длине зуба, определяется аналогично с расчетом на контактную прочность по рисунку 17;

KFV – коэффициент динамичности нагрузки, прикладываемой к зубу при изгибе, находится по таблице 3 (лекция 2);

KF - коэффициент неравномерности распределения нагрузки между зубьями в случае в многопарного зацепления; определяется по таблице 4 (лекция 2).

Так как размер зубьев пропорционален модулю m, принимаем ; , где  и  - коэффициенты пропорциональности. Подставляя эти значения коэффициентов, получим при  критическое значение напряжения:

.

Обозначим выражение в квадратных скобках через YF - параметр, называемый коэффициентом формы зуба. Он определяется из таблицы 6, в зависимости от эквивалентного числа зубьев , где .

Окончательно .

Введем обозначение , тогда

для проверочного расчета на изгибную выносливость

получим уравнение:

,         (3.2)

Здесь: - коэффициент перекрытия зубьев ; коэффициент, учитывающий наклон зубьев,  или .

При изменении β = 0…42о   Y изменяется от 1,0 до 0,7, то есть, с увеличением β прямо пропорционально уменьшается.

Конструктивные схемы

Рис. 17 а) 

Коэффициент концентрации по изгибу КF.

Рис. 17 б) 

В другой форме уравнение (3.2) запишется так:

,

или так

.       (3.3).

Условие равной прочности зубьев шестерни и колеса на изгиб таково:

         (3.4)

Отношение  следует брать меньшее для шестерни или колеса.

Таблица 7

Коэффициент формы зуба YF

Эквивалентное число зубьев z

Коэффициент смещения х

0,7

0,5

0,3

0,1

0

-0,1

-0,3

-0,5

Значения коэффициента YF

14

3,12

3,42

3,73

-

-

-

-

-

16

3,15

3,40

3,72

-

-

-

-

-

17

3,16

3,40

3,67

4,03

4,26

-

-

-

18

3,17

3,39

3,64

3,97

4,20

-

-

-

19

3,18

3,39

3,62

3,92

4,11

4,32

-

-

20

3,19

3,39

3,61

3,89

4,08

4,28

-

-

21

3,20

3,39

3,60

3,85

4,01

4,22

-

-

22

3,21

3,39

3,59

3,82

4,00

4,20

-

-

24

3,23

3,39

3,58

3,79

3,92

4,10

-

-

25

3,24

3,39

3,57

3,76

3,90

4,05

4,28

-

28

3,27

3,40

3,56

3,72

3,82

3,95

4,22

-

30

3,28

3,40

3,54

3,70

3,80

3,90

4,14

-

32

3,29

3,41

3,54

3,69

3,78

3,87

4,08

4,45

37

3,32

3,42

3,53

3,64

3,71

3,80

3,96

4,20

40

3,33

3,42

3,53

3,63

3,70

3,77

3,92

4,13

45

3,35

3,43

3,52

3,62

3,68

3,72

3,86

4,02

50

3,38

3,44

3,52

3,60

3,65

3,70

3,81

3,96

60

3,41

3,47

3,53

3,59

3,62

3,67

3,74

3,84

80

3,45

3,50

3,54

3,58

3,61

3,61

3,68

3,73

100

3,49

3,52

3,55

3,58

3,60

3,64

3,65

3,68

150

-

-

-

-

3,60

3,63

3,63

3,63

Рейка

-

-

-

-

3,63

Проверка изгибной прочности зубьев при перегрузке

       (3.5).

3.3. Проектный расчет зубьев на изгиб

Косозубые и шевронные передачи по сравнению с прямозубыми имеют повышенную нагрузочную способность, учитываемую коэффициентами,  и .

Зная, что , ; , уравнение (3.3) запишется в следующем виде:

Сделав преобразование этого выражения, получим формулу для вычисления модуля mn :

, мм.     (3.6)

при проектном расчете зубьев на изгибную выносливость.

Вычисленную величину модуля округляют в большую сторону. Ее принимают такой, чтобы она совпадала со значениями, приведенными в ГОСТ 9563-80.

Модуль для силовых передач принимают  мм, при z = 18…40. Отношение модуля к межосевому расстоянию закрытой передачи зависит от твердости зубьев (см. таблицу 8).

Таблица 8

Отношение

Твердость поверхности

Н2 ≤ НВ 350

Н1 и Н2 > НВ 350

0,01…0,02

0,016…0,0315

Следует в первую очередь ориентироваться на меньшее значение из рекомендуемого диапазона, так как чем меньше модуль, тем выше плавность работы передачи и в изготовлении колеса дешевле, потому что сокращается время нарезания зубьев.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

41178. Технологические процессы обслуживания аэродромов 69.5 KB
  Классификация и общая характеристика аэродромных покрытий. Влияние различных факторов на состояние аеродромных покрытий. Оценка эксплуатационной пригодности аэродромных покрытий. Маркировка аэродромных покрытий.
41179. Гидромеханический расчет теплообменных аппаратов 361 KB
  При течении жидкости через теплообменный аппарат возникает гидравлическое сопротивление и давление на входе в аппарат всегда больше чем давление на выходе. Подбор нагнетателя осуществляется по расходу жидкости и гидравлическому сопротивлению теплообменника . Мощность на валу нагнетателя определяется по формуле 1554 где V объемный расход жидкости [м3 с]; ΔР гидродинамическое сопротивление; η к. а Гидравлическое сопротивление трения имеет место только когда реализуется безотрывное течение жидкости в канале.
41180. Маркетинговые решения по коммуникации 3.22 MB
  Оценка экономической эффективности рекламы. Оценка коммуникативной эффективности рекламы. Характерной чертой современной рекламы является приобретение ею новой роли в результате вовлечения в процесс управления производственносбытовой деятельности промышленных и сервисных фирм. Суть новой рекламы в том что она стала неотъемлемой и активной частью комплексной системы маркетинга и эффективность рекламноинформационной деятельности производителя и ее соответствие новым требованиям мирового рынка4.
41181. Электрические цепи периодического синусоидального тока и напряжения 154 KB
  Электрические цепи периодического синусоидального тока и напряжениячасть Как и на индуктивности на емкости активная мощность PС=0 а реактивная QС= UI = I2XС Если токи и напряжения на R L и С изобразить в виде векторов то можно видеть: R = 0 L = 90 С = 90 Наша задача рассчитать электрическую цепь т. определить токи в ветвях и напряжения между узлами и на элементах при действии периодических синусоидальных токов и напряжений. Используя тригонометрию можно видеть: ; где назвали полное сопротивление Если изобразить...
41182. Внутренние характеристики процесса пузырькового кипения 718 KB
  Внутренние характеристики процесса пузырькового кипения Возникающие в центрах парообразования зародыши пара могут быть жизнеспособными и нежизнеспособными. Как установлено на основе опытных данных для процессов пузырькового кипения существенной является величина которая имеет размерность скорости м с и представляет собой среднюю скорость роста паровых пузырьков Данная величина остается постоянной в широком диапазоне изменения тепловых нагрузок. Величины являются внутренними характеристиками процесса...
41183. ПРОИСХОЖДЕНИЕ И РАССЕЛЕНИЕ СЛАВЯН 59.05 KB
  Происхождение восточных славян составляет сложную научную проблему, изучение которой затруднено из-за отсутствия достоверных и полных письменных свидетельств об ареале их расселения и хозяйственной жизни быте и нравах.
41184. ПОЛУЧЕНИЕ ВЫГОДЫ В СИСТЕМЕ МАРКЕТИНГА 486.5 KB
  Исключение этих расходов из расчета прибыли позволяет получить более полное представление о работе компании в данном году; 2 полная валовая общая балансовая прибыль это разница между выручкой от продажи и затратами на производство проданных товаров услуг. их права на активы компании4. Это обусловлено тем что обычно основатели создают компании с целью личного обогащения6 которая не всегда особенно в краткосрочной перспективе совпадает с целью создания потребительской ценности которая лучше чем предложения конкурентов...
41185. Комплексный (символический) метод расчета электрических цепей при периодическом синусоидальном воздействии 267.5 KB
  Из курса Математики известно что комплексное число можно представить в виде вектора на комплексной плоскости а действительная и мнимая части комплексного числа есть проекции вектора на вещественную и мнимую оси. Если допустить что вектор А на комплексной плоскости вращается против часовой стрелки с угловой скоростью  то это комплексное число запишется: Величину назвали оператор вращения. Комплексное число назвали комплексной амплитудой тока а комплексном действующего значения тока. Комплексное число назвали комплексной...
41186. Расчет теплообмена при пузырьковом кипении жидкости в большом объеме 514.5 KB
  Это приводит к тому что практические расчеты теплоотдачи при пузырьковом кипении основываются на использовании эмпирических соотношений большинство из которых получено с применением аппарата теории подобия. В подтверждение сказанного рассмотрим ряд уравнений подобия для расчета теплоотдачи при пузырьковом кипении жидкости. В результате такого подхода было получено для средней теплоотдачи при пузырьковом кипении жидкости такое эмпирическое уравнение уравнение В. Результатом такого подхода явилось уравнение подобия для теплоотдачи при...