книги / Расчёт зубчатых и червячных передач. Передачи Новикова, глобоидные и червячно-спироидные
.pdfН аем « о тп и то параметре
Угол фаски червяка
к о л о са
Радиус вершил зубьев холссд (в средней плоскости червяка.)
Глубине модификации
Кривая модификации
Величииа фланка
Сбозггд • чей не
® 1
Ф3
^а а
Д
N .
Таблица 1.7 (продолжение)
Несчетные формул |
до |
Фа - Г 0 . . . 45°
Ф.~ 3 0 . . . 45е
#о2>0,53<1лч1
Д- .(0 ,0 0 0 3 + 0 ,000034ц) а
Дф - Д ^ 0 ,3 + 0 .7
где Ф— текущая угловая хоордината
Д ,- 0 . 6 Д
Длина/ фланка |
^ —9-т град, |
|
/Сл= 0,851 при непрерывной работе с ударной нагрузкой /(„= ^0,75; при периодической работе с паузами и спокойной нагруз кой /С р ^ М .
|.Проверка эубьее колеса на прочность
Исследования показывают, чго при кратковременных пере
грузках, вследствие повышенного |
осевого смещения червяка из-за |
|||
|
|
|
Т аблица |
1.а |
Размеры длк контроля глобоидкого зацепления |
|
|||
Наыеяояашк парампрэ |
ООозтчеиге |
Расчетицо формулы Нук*1зННн |
||
Угломй шаг |
|
|
360э |
|
|
|
|
|
|
Угол подвига вниз червяка |
Л |
|
и й у |
|
|
|
|
|
|
Толщина по хорде |
|
|
|
|
витка червяка |
|
|
®Г*^|*Й1-^-СОвХ |
|
зуба колеса |
|
|
|
|
|
Н |
|
|
|
Высота до хорды |
|
|
|
|
витка червяка |
Ла, |
|
Лв1= Ал1— |
|
зуба колеса |
^ а ш |
,[ |
А0,=/|п.+ ^*яГп*|* |
|
|
|
1 |
|
|
дополнительной деформации |
подшипников (рис. 1.7, о), нагрузка |
|||
между зубьями, находящимися в |
зацеплении, распределяется |
не |
равномерно. В связи с этим, при расчете на прочность учитывается
только половина от числа зубьев |
колеса |
в |
обхвате червяком, |
||
0,5т,. |
|
|
|
|
|
Кроме этого, деформация |
зубьев |
(витки |
червяка практически |
||
не деформируются) вызывает неравномерность |
распределения дав |
||||
лений по высоте зуба, а |
равнодействующая |
этих давлений сме |
|||
щается к основанию зуба |
(рис. 1.7, |
б). |
|
|
|
Поэтому напряжении изгиба в зубьях невелики и-они рас |
|||||
считываются на срез. Сила, |
срезающая одни |
зуб (без учета сил |
22
треп кя), представляет собой |
равнодействующую окружной |
и |
|
осеоой с!гл Рл (рис. 1.8) и определяется |
зависимостью |
|
|
|
У '1 + П |
|
(1.5) |
|
О.Ы' |
|
|
|
|
|
|
где |
|
|
( 1 .6) |
|
«л |
|
|
|
|
|
|
Площадь среза |
|
|
(1.7) |
|
|
|
|
0,5л/л сое |
/ |
Оо 180°| |
|
(д I агат — — ——) |
( 1 .8) |
||
|
|
|
совЛ
Рис, 1.4. График для определения масштабного коэффициента /(в ,
В |
зависимостях (] .6) . , . (1.8) Л д= Л — АйЯ— высота ножки |
|||
зуба |
колеса; к и йа|‘— рабочая высота |
зуба и головки |
зуба ко |
|
леса |
(см, табл. 1.7); Х=агс1е‘-% —'угол |
подъема витка |
червяка |
|
|
г«*1 |
^ = 2 й — *7Я и |
— 2Ад9— |
|
в середине расчетного глобозща. |
||||
диаметры расчетной окружности |
червяка и колеса (см. табл. 1.7). |
|||
|
диаметр профильной [окружности; Ь — ширина колеса. |
|||
Напряженке среза |
|
|
|
|
|
Г с р — |
|
р |
(1.9) |
|
|
|
||
|
л Ср |
|
|
|
где Рвр — кгс; /4ер — мм*; тср и |
тер, р — кге/мм9. |
|
за
Р и с . 1.5. Грсфик для определения коэффициент передаточного числа К и.
М
Для |
медных сплавов |
|
(1. 10) |
|
V . р - |
0,5«г.. |
|
Для |
чугуна |
|
|
|
тСр. р = (0,5 |
. . . 0,9)о .. |
( I I I ) |
в, — предел прочности при растяжении! кге/'мм1.432
П р и м еч а н и е . Проверка тела червяка на прочность н жесткость м теп*
ловой расчет для глобоидноА передачи выполняется так же, как и для пере дачи с цилиндрическим червяком {см. [3, гл. 7|).
ЛтгЛх
Рис . |
1.7. |
К проверке |
аубьсв колеса Рис. 1.8. К проверке зубьеп колеса |
||||
|
* |
на прочность. |
на прочность-. |
V— |
|||
|
|
|
|
I —подолы»* поперечим еечеппе; |
|||
|
|
|
|
|
опасное сачснке; 3 —ось колссь, |
|
|
|
|
|
1.4. Порядок расчета |
модифицированной |
|
||
|
|
|
|
глсбон дной |
передачи |
|
|
|
|
со стандартными основными параметрами |
|
||||
1. Определение |
передаточного |
числа и н последующее округ» |
|||||
лсиис |
его |
по |
тлбл. |
1.2. |
|
|
|
2. |
Выбор |
материалов для червяка и колеса |
(см. (3, гл. 6.2)). |
||||
3. Определение межосспого расстояния а по |
зовпснмосгп |
(1.3) |
ипоследующее округление его по табл. 1.1.
4.В соответствии, с принятым межосевым расстоянием а по табл. 1.3 определяется диаметр вершин Ааг и ширина колоса 6.
5.По принятому значению передаточного числа п из табл. 1Л
выбираются анатомия |
числа заходов |
ч е р в я к а - и зубьев ко |
||
леса |
га, |
|
|
|
С. |
В |
соответствии |
с принятым чистом зубьев колеса г, по |
|
табл. |
1.5 |
определяется |
число зубьев |
колеса в обхвате червя |
кам 2Т.
7.По принятым межосевому расстоянию а к числу зубьев колеса г* иэ табл. 1.Б определяются рабочая высота Л и высота головки зуба колеса Ла,.
8.Определяются все необходимые размеры элементов зацепле
ния по табл. 1.7 и 1.8. |
|
|
|
|
|
9. |
Проверяется прочность зубьев |
колеса по заоиснмости (1.9). |
|||
10. |
Проверяется тело червяка |
на |
прочность |
и жесткость |
|
(см. (3, гл. 7.2]). |
|
|
|
|
|
11. |
Выполняется тепловой расчет (см. [3, гл. 7.3]). |
||||
Пр в не чек к с. Если при проверке по п .9 |
напряжении |
выходят за пре |
|||
делы допускаемы*, а по п. |
10 оказывается, |
что л<г1„,|П или Д>[Д|. то необ |
|||
ходимо сделать перерасчет, |
приняв более прочные материалы |
или ишенна па |
|||
раметры передачи. |
|
|
|
|
Г/швл вторая
ЧЁРВЯЧНО-СПИРОИДИАЯ ПЕРЕДАЧА
2.1. Общие положен
Рассматриваемая черппчно-с1гнроидная передача состоит из большего спнралько-коничсского колеса (см. рис. 2) и кони ческого червяка, имеющего постоянный осевой шаг. Линейный
характер |
контакта |
позволяет сравни |
|
|
|
|
|
||||||||
вать червячно-еннроидную передачу с |
|
|
|
|
|
||||||||||
обычной червячной передачей. Харак-' |
|
|
|
|
|
||||||||||
тсриос расположение червяка относи |
|
|
|
|
|
||||||||||
тельно |
колеса |
(рис. |
2.1) определяет |
|
|
|
|
|
|||||||
ряд особенностей червячио-спирондного |
|
|
|
|
|
||||||||||
[8, |
9, 10, |
II, |
27) |
зацепления: |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
1) и одновременном контакте нахо |
|
|
|
|
|
|||||||||
дится большое число нар зубьев, до |
|
|
|
|
|
||||||||||
ходящее |
|
при |
|
высоких |
передаточных |
|
|
|
|
|
|||||
числах |
до |
20 |
и более; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
^ 2 ) контактные линии |
в червнчко-спн- |
|
|
|
|
|
|||||||||
рондиом |
зацепления почти |
перпендику |
|
|
|
|
|
||||||||
лярны к паировлешпо проекции векто |
шестерни |
относительно |
|||||||||||||
ра скорости скольжения (рис. 2.2). По |
колеса а |
хоинчссиой |
СО |
||||||||||||
этому создаются |
весьма благоприятные |
и гипоидной (2) |
переда |
||||||||||||
условия для режима смазки зацепления |
ч и |
червяка в чероячио- |
|||||||||||||
и снижения коэффициента |
трешгя |
в зо |
слирондной (51 н |
червяч |
|||||||||||
ной (V) передачах. |
|||||||||||||||
не |
контакта. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Это |
обстоятельство |
в |
сочетании |
с большими |
приведенными |
|||||||||
радиусами |
кривизны |
контактирующих |
поверхностей, |
а |
также |
||||||||||
в |
сочетании |
с |
большой |
суммарной |
длиной |
контактных |
линий |
||||||||
иклисте я причиной |
более |
высокой |
нагрузочной способности чер- |
||||||||||||
вячно-сниропдной передачи по сравнению с обычной червячной |
|||||||||||||||
передачей', |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
3) |
|
сила трения |
в |
червячно-епкрондном зацеплении |
при про |
|||||||||
дольном скольжении помогает вращению |
колеса. |
В связи |
с этим |
||||||||||||
КПД даже при одинаковых коэффициентах трення червдчно- |
|||||||||||||||
спирондного зацепления выше, чем у червячного зацепления; |
|||||||||||||||
|
4) |
при одинаковых размерах колеса н червяка у червячно-елн- |
|||||||||||||
рондион передачи мсжосспое расстояние меньше, чем-у червячной |
|||||||||||||||
передачи, |
за |
счет бокового расположения |
червяка; |
|
|
27
5) |
|
|
червячно-спироидные передачи |
кгало чувствительны |
к ошиб |
|||||||||||||||||
кой монтажа, просты в сборке. Боковой зазор в зацеплении |
||||||||||||||||||||||
легко регулируется осевым перемещением черника. |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
Недостатком |
передачи |
можно |
считать |
|
ее |
|
несимметричность, |
|||||||||||||||
т. е. условия работы при вращении червяка в противоположных |
||||||||||||||||||||||
направлениях неодинаковы. При вращении, |
соответствующем |
ра |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
боте витка червяка стороной обра |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
щенной от вершниьг конуса, нагру |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
зочной |
способность |
оказывается |
не |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
сколько |
плясе, |
а |
|
моменты, |
|
изгиба |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
ющие |
червяк, |
|
н |
радиальные |
опор |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
ные реакции |
|
на червяке |
становятся |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
больше, |
чем |
|
при |
вращении |
в |
обрат |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
ном направлении. Поэтому, |
если |
пе |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
редача |
|
но |
условиям |
эксплуатации |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
должна работать в одну сторону, |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
лучше использовать направление вра |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
щении (сплошные лиинл см. на |
рнс. |
||||||||||||||
Р нс. 2.2.Расположениехон- |
2.8), соответствующее |
контакту |
вы |
|||||||||||||||||||
I актпых линий |
относительно |
пуклой |
поверхности |
зуба |
|
колеса и |
||||||||||||||||
проекции |
вектора |
скоростл |
стороны червяка, обращенных |
к вер |
||||||||||||||||||
|
|
скольжения: |
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
шине его |
конуса. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
4 — коигякпия линия ы поверх, |
|
|
|
|
подробнее, |
|||||||||||||||||
мости виги червяке, обрмцелмоЛ |
|
Рассмотрим |
несколько |
|||||||||||||||||||
■ вершине конуса |
червяке: 2 — |
что |
представляет собой червячно-егш- |
|||||||||||||||||||
линия конпктя ш |
обратпоЛ сто- |
|||||||||||||||||||||
|
рояс вятка черьляа. |
|
ронднан |
передача. |
Представим |
себе |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
делительные конусы / |
и |
/ / |
(рис. 2.3, |
||||||||||||
о), оси хоторых скрещиваются под углом 90?, п боковые |
|
поверх |
||||||||||||||||||||
ности соприкасаются в некоторой точке Л , называемой |
|
полюсом. |
||||||||||||||||||||
Общая |
нормаль к делительным |
конусам, |
проходящая |
|
через |
точ |
||||||||||||||||
ку /7, |
пересекает ось червяка в точке пь%а ось колеса |
п точке |
ла. |
|||||||||||||||||||
Если |
через |
точку |
и |
провести |
перпендикулярно |
х |
нормали |
|||||||||||||||
плоскость Т, (рис.* 2.3, 6), |
называемую |
общей |
|
касательств |
пло |
|||||||||||||||||
скостью, то она будет касаться делительного конуса |
червяка |
|||||||||||||||||||||
вдоль образующей |
ОуП и делительного |
конуса колеса вдоль обра |
||||||||||||||||||||
зующей |
09П.. Угол р между этими |
образующими в плоскости^ |
||||||||||||||||||||
н определит взаимное расположение делительных конусов червяч- |
||||||||||||||||||||||
яо-сшфоидноЛ передачи. Исследования показали, что рационально |
||||||||||||||||||||||
принимать |
угол |
ц |
около |
60". Этот угол связывает между собой |
||||||||||||||||||
углы делительных |
конусов червяка |
^ |
и |
колеса |
б* (рнс. 2.3, л) |
|||||||||||||||||
следующей зависимостью: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
с о з р е в * , |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Величина угла |
с целью получения |
максимальной |
суммар |
|||||||||||||||||||
ной, длины |
контактных |
линии пршшмается |
в |
пределах |
5 . . . 10°, |
|||||||||||||||||
причем |
при |
значениях, |
близких |
х |
нижнему |
пределу, |
суммарная |
длина контактных линий увеличивается, по, вместе с тем, услож няется регулировка бокового зазора в зацеплении: из-за необхо димости больших перемещений червяка вдоль его оси.
2Я
При принятых значениях углов р и йх угол 62 имеет опреде
ленные значении (талб. 2.1); В плоскости Т (рис. 2.З., б) прямая и является общей каса
тельной к продольным линиям зубьев колеса к [витков червяка
в полюсе //. Она составляет с образующей Оа/7 угол р — угол опирали: зуба колеса в его расчетном сечении4, а с прямой сс> перпендикулярной 0 ^ , угол к — угол подъема винтовой линии червяка в его расчетном ссчснин. Сумма постоянна и раина
р+ Л , - 9 0 ° - и .
Вчервямно-сшфоидных передачах направление спиралей
зубьев колеса зависит от положении червяка, На рис. 2.4, а по-
Т а б л и ц а 2.1
Значении углов в1 н а, при 11=50"
1 |
5’ |
6 » |
7* |
8 е |
9* |
10* |
|
|
|
|
|
||
А, |в2* И '67е 80* 42'50* |
79е 1Г 10" 77е 40'01е |
76е 09' 30* |
74е 39' 37е |
казаны направления вращения, а также относительное располо жение лсвоза ходиого червяка н прлвоспиральыого9 колеса: чер вяк располагается впереди колеса справа и ниже его центра
1 Расчетным' ссчснней червяка (колка) называйся сечение конуса черм- х о (колеса) плоскостью, перпендикулярной его оси. проходящей через тачку /7.
1 Прааоспиральным (левоепмральныи) называется колесо, у которого спи рали зуба развертывается от осн колеса по часовой стрелке (против часовой стрелки), если смотреть со стороны вершимы конуса. Направление винтовой линии червяка определяется так же, как н в червячной передаче.
2»
или слева н выше центра колеса. Возможные случаи расположе ния нравозаходного червяка относительно леваспирольного колеса к направления вращения показаны на рис. 2.4, б.
Так ж е ,. как и в |
обычноП червячной |
передаче, колесо |
наре |
зается фрезой, которая |
представляет собой |
копню червяка. |
Кон |
структивно передача может быть оформлена как с консольным, так к с двухопорным червяком. При консольном расположении червяк обладает несколько большей жесткостью, но приходится
Р я с . 2.4. Варианты расположения червяке относительно колеса.'
увеличивать размеры подшипникового узла, чтобы снизить ра диальные реакция в опорах.
Двухолортгая система, лисп несколько меньшую жесткость, позволяет в значительной степени сократить габаритные размеры редуктора.
2,2. Основные параметры и геометрия
Основными параметрами червячно-еппрондной передачи явля ются: аш— межосевое расстояние; ш — осевой модуль; га — число зубьев колеса; гх— число заходов червяка; и — передаточное число.
Между этими параметрами существуют следующие зависи мости:
(2.0
ГР! ’
Имея основные исходные параметры, можно определить все размеры червячно-спироидной пары но рис. 2.6 и табл. 2.2.
30