книги / Расчёт зубчатых и червячных передач. Передачи Новикова, глобоидные и червячно-спироидные
.pdfэубьсв. Фактическая неравномерность распределения нагрузки по высоте зубьев учитывается введением в расчет соответствующего коэффициента.
> -В основу расчета зубьев на выносливость по контактным напряженияаI так же, как и в эпольеентном зацеутленин, положена теории статически сжатых тел. В соответствии с этой теорией пара сопряженных зубьев заменяется эквивалентными цилиндрами, а контактные напряжения оире деляеогея но изиссгной зависи мости:
УцяЬ'ар
|
- - У |
1 |
|
|
|
|
- |
(3-1) |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
1 |
1 |
|
|
|
|
|||
|
|
|
Е*.пР2л ( 1 - уЧ |
|
|
|
|
|
||||||
С |
учетом |
неравномерного |
рас |
|
|
|
|
|||||||
пределения нагрузки |
по |
высоте |
|
|
|
|
||||||||
зубьев |
[13, |
14], зта зависимость |
|
|
|
|
||||||||
получит вид; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
0 „ = \ / |
РпрПЦ — V1) |
(3.2) |
|
|
|
|
|||||||
|
|
’ |
У |
|
|
' |
|
|
|
|
||||
В |
зависимости |
(3.1) , н |
* (3.2) |
|
|
|
|
|||||||
входит |
следующие |
величины: |
|
|
|
|
||||||||
д ф -- приведенный радиус заме- |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
I |
I |
|
I |
|
|
|
|
|
няющкх цилиндров;— = —± —; |
|
|
|
|
||||||||||
Р| |
|
|
|
|
|
Рпр |
Р1 |
|
Рл |
|
|
|
|
|
н р| — радиусы заменяющих |
|
|
|
|
||||||||||
цилиндров |
шестерни |
и |
колеса; |
|
|
|
|
|||||||
Ь— ширина заменяющих цилин |
|
|
|
|
||||||||||
дров; |
|
|
А] |
_ |
удельное |
|
|
|
|
|||||
|
= и** |
|
|
|
|
|||||||||
дммемю; |
пл |
— сила |
нормаль- |
р "«• *•13' Р*«*«м **»е «мруи» |
||||||||||
|
|
|
|
|
2в е |
|
|
е “ полином зацеплении: |
||||||
КОГО Д авления; Л лп~ |
----------------- О ^р прмитрален*; |
6 — в пормал.том |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
н |
|
|
|
|
|
|
«меыи. |
|
приведенный |
модуль упругости; |
|
|
|
|
|||||||||
^ — коэффициент Пуассона, |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
Заменяющие цилиндры для зубьев шестерни и колеса показаны |
|||||||||||||
в пространстве на рис. 3.14 |
)Гв |
плоскости |
нормального сечейия |
|||||||||||
яубьсв |
на |
рис. 3.15. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
Ток же, как и в эпольвентном зацеплении, радиусы заменяющих |
|||||||||||||
цилиндров |
определяются |
и |
плоскостях, |
проходящих |
через каса |
|||||||||
тельные Ц Ц и Ц Ц к |
линиям |
контакта |
и |
общую |
нормаль NN |
к поверхности зубьев в точке их касания. Поскольку линии кон
такта являются пространственными кривыми, |
касательные |
н 1*21** ие совпадают между собой. |
|
Таких плоскостей две: для шестерни и для |
колеса. В резуль |
тате сечения поверхности зубьев шестерни и колеса этими пло скостями (см. рис. 3,14) получаются какие-то плоские кривые
01
а ^ х н а^а%. Радиусы кривизны этих кривых р1 и рь в точке кон* такта К являются радиусами заменяющих цилиндров.
Известно, что радиусы кривизны сопряженных поверхностей в точке коп* такта в направлении касательных к линиям контакта определяют по теорема Менье.
р| |
. Р1 |
<3.3) |
|
003 01 |
|
|
Л! |
(3.4) |
Р* |
«030а |
7дс р| к рд — радиусы ■ревизии линий хоптахта шестерик и колеса; 6 ( к
в , —угли кенаду обшей нормалью NN к поверхности эубьео и радиальным направленные, проведенный в точку контакта для шестерни к колеса.
Р кс. 3.14. Заменяющие цилиндры заполюсного зацеплений о прост ранстве:
I — ■МШШ11 цалаадр тетерев; 2 —линя ионгякп шестерни: А —касателШая
я амая КМТЯКП 1М*ст*ры| а —лняжя мцепяеаияз 6 — касательная к лвяия ми* такта нмеса; Г —лиаяа ковтакп колка; 7 — начальны* цжлиидр иолеса| а — и * ке1яюйке цилиндры.
Как показал М. Л. Новиков (12]:
Р ^ о® + (^-+ 1 |
^8* Р |
- Р |" |
(3.5) |
|
| / ^ 1| с о 5 * а „ + ^ Ч - (* 1 п а .у
62
Рис. 3.15. З.'ьинякхцйе ц и л и н д р ы эа п олю слохо |
здцедлення б но »- |
иалыюм сечении зубьев. |
р |
03
I*«5*о , + ( ^ у - - Ы п а . ) ' + |
^ с(В<(I |
|
|
||
|
|
|
|
|
(3.0) |
|
] / Г |
----15|П0„| |
|
|
|
соз в4—- |
Г^-у-Млаи, |
|
|
(3.7) |
|
|
|
|
|
||
« |
^ |
4 |
1 |
|
|
|
|
- 51Л аи — I |
|
|
<3.8) |
С 0 5 б ] = |
|
|
|
|
|
1/ ( |+& Л Н '- +( т ^ "“-)1 |
|
||||
Подставляя (З.Б) и (3.7) в (3.3). |
в (3.6) II (3.8) в <3.4), |
найдем рх к ра |
|||
71см1ааг+ ^^-4 -Ы г1ав| 4-^рс1ва0 |
|
|
|
||
» + ^ И п « „ |
/ < А Ш |
" |
|||
Г*со5*ашЧ - ( ^ - ^ 1 п а а - ) а+^Т1 ^Й, Р |
г — |
а |
|
||
»------- ' I |
-.зтвцр—/ |
/ ' - О |
) - |
»«• |
Пренебрегая в выражениях (3.9) к (ЗЛО), как это обычно принято [19)г слагаемыми и / б шо ^, в также принимая г^ = —и2х л ЫЬшп, окончательно получим радиусы кривизны заме няющих цилиндров в виде:
п — |
|
(1+<1е‘ Р) . |
/~ |
| |
, |
|
(3.11) |
Р| |
2 |
2*.+1,5|п0а, к |
|
|
"Г |
с(е»р |
|
|
|
|
|||||
|
|
иУ1(1+е1|!1р| |
| |
/" |
1 |
. см1 «г„ |
(312) |
Я |
2 |
и г ^ т а ^ - Л |
у |
|
|
с1§зр |
|
|
|
|
Приведенный радиус кривизны: за меняющих цилиндров
|
|
1 |
__ 1 |
I _ Р1±р1 _ |
|
|
|
|
||||
|
|
Рпр |
Р1.- |
Р* |
РлР|. |
|
|
|
|
|
||
|
М»г. (1 +с^Р> |
! |
. СО»30,, |
■^а! |
*■ (Ч-С»В*Р1 1 /" , |
|
« « Ч |
|||||
2 |
1И|81ядР — ^ |
V |
|
|
|
" 2 |
2Х4г,&1паш |
V |
|
с !^ р |
||
^ |
11% ( 1-|-с1°3р) |
| / . |
' |
с^сгГ |
4м |
г,<1-|-с1еаР) |
л /~ ]А_со^о» |
|||||
2 |
и^М/Юд,— 2Х |
V |
с ^ Р |
2 |
2?.-}-г151пав, |
V |
‘ |
с1^*р |
||||
|
|
|
н* |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
________ нг|31пасг— 27. |
23.+Г|ЗП1а„________ |
|
|
||||||||
|
о» |
|
<ГИ| |
^ (Ц -С ^ р ) |
/ |
С05»аГ |
|
|
||||
|
м*! 51ла * — 2?, |
|
2 Я .+ ^ы паг, |
у |
+ с!в5р |
|
|
|||||
|
2 [л* {2 К -\-71 81л а-,)±(п?!зт вц —2Х)1 _ |
|
|
|||||||||
|
«Ма12| < |
1 |
Р> V 1+ 18*Рсоь1<1о- |
|
|
|
||||||
|
_ 2 [2Д»*-^«Г| 5»п Да-|1:2|Ц $ш |
|
|
_ |
|
|
«■^а-Л СЧ-5*В* Р)У , -МВаР«*1<«ш
2[2Х(м»т1)+1»151па;: (и±1))д1п«Р
и Ч т1г м У и - ^ р в о з - а .
_ 2 [н* С2^+гд Мп а1?)±(нг1 мпПд, — 2Д>| __
иад«Л(1+ с»вР Р) У 14«В*Рсо^аш
2 [2). ( и ^ 1 ) + и г , &1п а д ( и ± I)] 51л1 Р
вЧиР1 К ж ^ р с о з ’ ацр
Ширина заменяющих. цилиндров Ь принимается раиной длине контактной лишне зубьев по их высоте в нормальном сечения, т, е. развернутой дуге ли (си. рис. 3.15),
* -2 Г (а „ — 6),
или при а„,= 30в, 6 = 8 ° и /= Л т л
&=0,768Агмп.
Сила нормального давления Ртх приходящаяся па один зуб, определяется через окружное усилие л расчетный крутящий момент на шестерне Т1}1:
р |
*т |
2.1ооогш |
^ |
И® Од, СОДР |
СОДР |
где ер — коэффициент |
перекришя; |
Л е — коэффициент, которым |
учитывается неравномерность распределения нагрузки между точ ками контакта; Ти/ — кге-м; — мм.
65
При дом удельное давление, —
ши |
= - ^ = - |
2000ГШ |
лЬ б^/С р врСо*аи1с<мр
Сучетом полученных зависимостей
„1 — 0>б5ц^/ГЛЯпр _
"'~ Р и р Ж 1 -У > > ~
|
|
0 .0 5 |
2СО 0Г,„_____________ 2ЕгЕ% |
|
||
|
б ^ ^ в р с к а ^ с о з р |
л(1 —^)(Е 4+Е,) |
||||
|
ч, |
212Х(к1Т1)+и^151паог(и± 1)]з1п* |1 |
■ |
|||
|
^ |
|
К 1 -Ие1Р С{М* |
|||
|
|
|
|
|||
там мак г# 1 = |
|
* ~ 0 р786Ь/дл, |
тлг1: : ^ 1 . |
|
||
|
(и± I)1 |
|
|
|
|
|
« я г |
|
423.4»Г|У1йР51пР |
2Е«Е* |
|||
я^ССАй* (1-Не1 (^ст'и*) |
я С1 —V1) (ЕН-Е,) |
|||||
|
х |
1 2*<в,:Е1Н-Ш1«»п ДР (и±1) |
»1 |
|||
|
*е'р |
Г‘‘‘ |
|
|
||
Введя обозначения |
|
|
|
|
||
а ( и » т 1 Н ^ з1па„<1г± I) |
(«± |
1)3= 2 1 |
----- 2(, |
|||
|
|
и» |
|
|
Я**'р |
|
|
|
|
2Е.Е. |
|
||
|
|
|
|
-=2м, |
|
|
|
|
п ( \ - * ) [Ег+Е,) |
|
|||
окончательно |
получим |
зависимость |
для проверочного |
|||
в общем виде: |
|
|
|
|
|
|
(3.13)
расчета
®лл==2 0 |6 8 2 ^ ( 2 — |
\/ ~ |
Р |
<°«Р1 |
(3.14) |
^<аю |
к |
еГд>.а»в^(1+(в*Рсо5ааев) |
|
Решая уравнение (3.14) относительно аю, получлы зависимость для проектного расчета:
|
т |
' |
Т 1ГГ *в|Ь1ар |
^ |
&с<к а* (1+ 1в* Рс«* аф) 1(2 • (3.1&) |
Б зависимостях (3.14) и (3.16); Т1И^ расчетная нагрузка на шс« стерне, хгс-м; сгД1 и вНР1— расчетные и допускаемые нал ряже-
66
ння, кгс/мм*; |
— межосевое расстояние, нм; « „ — угол давления) |
||
Р — угол наклона зубьев па делительном цилиндре; |
|
||
|
V |
И1(ц*Т ))+»*! з1п«г»(ц±1) (и± 1)а |
(3.16) |
|
и* |
|
коэффициент, которым учитывается форма сопряженных поверх
ностей,. В |
зависимости (3.16) |
верхние |
из двухпарных знаков от |
|||||
носятся к |
внешнему зацеплению, |
нижние— к внутреннему. |
||||||
л / —------ ■коэффициент, которым учитывается суммарное |
||||||||
V |
|
|
|
|
одновременно находящихся |
|||
число точек контакта лссх нар зубьев, |
||||||||
в эацепленшг______________ |
|
|
|
|
|
|||
1Л(= ^ |
|
|
у |
коэффициент, которым учитываются |
||||
механические свойства материалов. |
Е =2,16 |
10* кгс/мм\ у = О Д |
||||||
Приняв |
для |
стальных |
колес |
|||||
а также «„,=30°, |
Х=1,4, / 1 |
± 1е*Р«м?«ш« |
1,05, |
/ С ,^ 0 Д |
||||
ей — 1,25, |
получим |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
2 . - 1 , 2 „= еб ,б , |
|
|
|||
|
|
г „ = |
|
|
{а + 1Г . |
|
||
Тогда |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, = 1579,1 2» л / 1 ш Ш М <аор1 |
(3.17) |
|||||
|
|
|
агг |
У |
“яг |
|
|
|
|
|
|
*„= 135.6\ / Г Ь а Ш ^ Г ^ ! |
(3.18) |
||||
|
|
|
|
|
°ИР\ |
|
|
|
|
|
|
Дозаполжное |
зацепление |
|
|||
На рнс. 3.1б,а показано распределение давлений в зонах |
||||||||
контакта |
на |
поверхности зуба, а |
на |
рнс. 3.16, б — в двух нор |
мальных ссченнях зуба, проходящих через точки контакта. При решении контактной задачи применительно к дозаполюсному за* цеплению определяется наибольшее контактное напряжение, воз никающее в зоне одной из точек контакта сопряженных зубьев,
Положение и размеры |
заменяющих |
цилиндров определяются |
||||
так же, как н в эаполюсном варианте. Эти |
цилиндры примени |
|||||
тельно к |
доза полю сному |
варианту |
показаны |
в пространстве на |
||
рис. 3.17 |
и в плоскости нормального сечения |
зубьев на рнс. 3.18. |
||||
В этом случае радиусы |
ря |
н ширина |
Ь заменяющих ци |
|||
линдров определяются так же, |
как |
и |
в эаполюсном зацеплении. |
67
Рис. ЗЛС, Распределение нагрузки полюсном зацеплении:
а —в проеарзнеие; $ — в яоруальйы* счгкнкях.
Рис. 5.17, Заменяющие инлиндри доааполюсного зацепления о про странстве:
I —намльвдЯ цвдлндр шестерив; Л—ливня контакта швекрнн; 3 —шектель" нля и ляшы комлкта шостервн; 4 —линия зацепления: а —касательная н ли ния кенгянл колеся; 6 —линия контакта колоса: 7 —начальны!! цилиндр ко леса; 8 — ыысяяющпе цнлкцдры.
66
Рис. $.18. Заменяющие цилиндры дозаполюсного зацепления н нормальном сечении аубьев.
69
В принятом для даэаполюсного зацепления угле давления =27®, ширина Л= 0,662Агяд,
°т ~ 22,42й2Гв %м ~ |
| |
/ |
|
т.„ГеР^Гп р |
|
|
|
||||
ляЛсоза^(|-Н1§>(^соз'ац,)1**<^НР\ |
|||||||||||
|
|
|
У |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Р.19) |
|
а* = 7,95 |
|
|
|
|
|
Т| „1б^1'пР |
|
(3.20) |
|||
|
|
|
|
Хаи (1+1р> реей1 аор),/2 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
||||||
Значения Ъи \ 2Л; 2М — такие же,' как |
н в эаполгосном |
варианте. |
|||||||||
Приняв для |
стальных |
колес |
21^2,15-Н)4 кгс/ммя, |
у ^ О Д а |
|||||||
также «„= 27°, |
Я ,- 1,15 |
(среднее |
для |
та от |
3,15 |
до 20 мм), |
|||||
]/" 1-Иб*р со5яо„ « 1г05, |
получим |
|
|
|
|
||||||
2 л,=86,б; |
2„= | у Г^ |
’ Т 1 )Я 1 .5 « ^ ± |
I) („ ± |
1^ |
|
||||||
Тогда |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(3.21) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(3.22) |
|
Здесь при Б0=1,25, |
2л = ] |
и |
при |
е ^ = 2 ,2 5 ... 2,5, %в =0,7. |
|||||||
Расчетная нагрузка |
в |
зависимостях |
(3. И ) . . . (3.22) |
выражена |
через расчетныйкрутящий момент на шестерне, который опреде
ляется по формуле: |
|
Г а д - Г А * ,! |
(3.23) |
где Г! — наибольшая из действующих нагрузок (крутящих момен |
|
тов на шестерне), за исключением пиковой; |
— коэффициент |
динамической нагрузки. |
|
Допускаемые контактные напряжения: |
|
|
|
а*р= -^1Г ± Кш» |
|
|
|
(3 2-*) |
||
где ОяИт* — базовый |
предел |
контактной |
выносливости; |
|
— |
|||
коэффициент |
безопасности; |
Кнь— коэффициент |
долговечности. |
|||||
Физический |
смысл к |
значение величин, |
входящих |
в (3.23) |
и |
|||
(3,24), такие |
же, как и |
в эвольвентой передаче |
(см. |
[13, |
г. |
5]). |
70