Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Расчёт зубчатых и червячных передач. Передачи Новикова, глобоидные и червячно-спироидные

.pdf
Скачиваний:
8
Добавлен:
12.11.2023
Размер:
3.58 Mб
Скачать

эубьсв. 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»

 

 

 

 

 

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

 

 

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

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, -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

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, =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

Соседние файлы в папке книги