Цилиндрическая зубчатая передача, её расчеты и применение в машиностроении

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Челябинской области

Государственное бюджетное профессиональное образовательное

учреждение

Южно-Уральский государственный колледж

Кыштымский филиал

Специальность Технология машиностроения

Курсовая работа

Цилиндрическая зубчатая передача, её расчеты и применение в машиностроении

По дисциплине: «Техническая механика»

Руководитель реферата Н.М. Зуйкова

14.05.2022

Разработала Студентка группы 266-Т А.Д. Черняева

Кыштым 2022

Содержание

Введение

1. Зубчатые цилиндрические передачи внешнего зацепления

1.1 Исходные параметры

1.2 Выбор материалов зубчатых колес

1.3 Допускаемые напряжения

1.4 Выбор угла наклона зубьев

1.5 Проектировочный расчет передачи

1.6 Проверочные расчеты передачи

Заключение

Библиографический список

Введение

Зубчатые механизмы являются наиболее распространенным в машиностроении и приборостроении видом механических передач. Такие передачи применяют для передачи вращательного движения с одного вала на другой или для преобразования вращательного движения в поступательное и изменение скорости вращения валов. Зубчатые передачи можно классифицировать по различным признакам. По характеру расположения валов: с параллельными, пересекающимися и скрещивающимися осями; по форме профилей зубьев: эвольвентные, циклоидальные, круговые и другие; передачи с внешним и внутренним зацеплением. В зависимости от назначения передачи зубья могут быть прямыми, косыми, шевронными, криволинейными. В настоящее время эвольвентные передачи получили наибольшее распространение.

1. Зубчатые цилиндрические передачи внешнего зацепления

Расчеты зубчатых цилиндрических передач внешнего зацепления (рис.1) включают в себя расчеты на контактную прочность (расчеты на выносливость и предотвращение разрушения рабочих поверхностей зубьев при максимальной нагрузке) и прочность при изгибе (расчеты на выносливость зубьев при изгибе и на предотвращение остаточных деформаций или хрупкого излома при максимальной нагрузке) и расчет геометрических и кинематических параметров передачи.

Рис. 1.1. Цилиндрические зубчатые передачи внешнего зацепления: а - прямозубые, б - косозубые

Прочностные расчеты передачи выполняются в соответствии с ГОСТ 21354 - 87 «Передачи зубчатые цилиндрические эвольвентные внешнего зацепления. Расчет на прочность». Учитывая предназначенность пособия для использования в учебных целях, эти расчеты приводятся с некоторыми упрощениями. При этом суть расчетов не искажается. Геометрический расчет передач приводится в точном соответствии с ГОСТ 16532 - 70 «Передачи зубчатые цилиндрические внешнего зацепления. Расчет геометрии». Терминология по ГОСТ 16530 - 83 и ГОСТ 16531 - 83.

Межосевая линия зубчатой передачи - прямая линия, пересекающая оси зубчатых колёс под прямым углом (рисунок 2). Межосевое расстояние (аw) - расстояние между осями зубчатых колёс по межосевой линии. Начальная поверхность зубчатого колеса - каждая из взаимокасающихся соосных поверхностей зубчатых колес передачи, относящаяся к данному зубчатому колесу, в любой точке касания которых проходящие через неё линии зубьев зубчатых колес передачи имеют общую касательную, и вектор скорости относительного движения зубчатых колес направлен вдоль неё или равен нулю. Начальная окружность - каждая из взаимокасающихся концентрических окружностей зубчатых колес передачи, принадлежащая начальной поверхности данного зубчатого колеса. Передаточное число зубчатой передачи i - отношение числа зубьев колеса к числу зубьев шестерни. Радиальный зазор зубчатой передачи - расстояние между поверхностью вершин одного из зубчатых колес передачи к поверхности впадин другого зубчатого колеса.

1.1 Исходные параметры

Для расчета передачи должны быть заданы или определены предварительным расчетом привода следующие параметры: передаточное число передачи u; частота вращения шестерни 1 n, об/мин; крутящий (вращающий) момент на валу шестерни Т, Н м 1; ресурс передачи Lh, ч. Если нагрузка на передачу задана в виде мощности, момент определяется по зависимости 1 1 1 Р Т 9550 n, где Р1 - мощность, подводимая к валу шестерни, кВт. Нагрузка на передачу может быть постоянной или изменяющейся во времени. В последнем случае нагрузка задается в виде циклограммы (рис.1.2).

1.2 Выбор материалов зубчатых колес

Выбор материалов для зубчатых колес обусловливается необходимостью обеспечения достаточной изгибной и контактной прочности зубьев, характером производства, требованиями к габаритам передачи и другими соображениями. Основными материалами для зубчатых колес являются термически обрабатываемые стали. Значительно реже применяются чугуны и пластмассы. В массовом и крупносерийном производстве применяют исключительно стальные зубчатые колеса высокой твердости, которые подвергаются отделочным операциям после термической обработки. Находят применение следующие виды термической и химико-термической обработки: объемная и поверхностная закалка, цементация и нитроцементация с закалкой и азотирование.

Объемная закалка не сохраняет вязкой сердцевину зуба при высокой твердости его поверхности. Поэтому в настоящее время этот вид обработки уступает место поверхностным методам обработки.

Поверхностную закалку применяют для зубчатых колес малых и средних размеров с нагревом токами высокой частоты (ТВЧ). Этот вид обработки получил широкое распространение для средненапряженных зубчатых колес. Его целесообразно применять для шестерен, работающих в паре с улучшенными колесами, из-за хорошей прирабатываемости такой передачи.

Цементация (поверхностное насыщение углеродом) с последующей закалкой обеспечивает высокую твердость и несущую способность поверхностных слоев, а также и весьма высокую изгибную прочность зубьев.

Насыщение углеродом и азотом применяют для среднеуглеродистых сталей. При этом виде обработки упрочняется тонкий поверхностный слой (толщиной 0,3-0,8 мм), последующее шлифование зубьев не проводят. Применяют насыщение в газовой среде - нитроцементацию и насыщение в содержащих цианистые соли ваннах - цианирование.

Азотирование (насыщение азотом) обеспечивает особо высокую твердость и износостойкость поверхностных слоев. Зубья после азотирования, в связи с минимальным короблением, не шлифуют. Недостатком азотирования является малая толщина упрочненного слоя (0,2-0,5мм), не позволяющая применять азотированные зубчатые колеса при ударных нагрузках и при работе с интенсивным износом.

Улучшаемые стали применяют для изготовления зубчатых колес в условиях мелкосерийного и индивидуального производства при отсутствии жестких требований к габаритам. Чистовое нарезание зубьев улучшаемых зубчатых колес производят после термической обработки, что облегчает изготовление передач. Шестерни косозубых и шевронных передач рекомендуется подвергать цементации, азотированию или поверхностной закалке для обеспечения высокой поверхностной твердости. Это повышает контактную прочность косозубых и шевронных передач.

Стали в нормализованном состоянии для обоих сопряженных зубчатых колес применяют только во вспомогательных механизмах, например в механизмах ручного управления. Для повышения стойкости передачи против заедания следует шестерню и колесо изготовлять из разных материалов.

Литейные стали (преимущественно в нормализованном состоянии) применяют для колес больших размеров.

Рекомендуемые для изготовления зубчатых колес марки сталей приведены в табл. 1.1, а варианты термической обработки зубчатых колес - в табл. 1.2.

Таблица 1.1

Таблица 1.2

1.3 Допускаемые напряжения

Допускаемые контактные напряжения определяют раздельно для шестерни и колеса по формуле

Таблица 1.3

Таблица 1.4 Коэффициент запаса прочности в зависимости от способа термической и химико-термической обработки

1.5 Проектировочный расчет передачи

Таблица 1.6

Таблица 1.7

Заключение

Зубчатые передачи являются наиболее рациональным и распространенным видом механических передач. Их применяют для передачи мощностей - от ничтожно малых до десятков тысяч кВт, для передачи окружных усилий от долей грамма до 10 Мн (1000mc).Основные достоинства зубчатых передач: значительно меньшие габариты, чем у других передач; высокий кпд (потери в точных, хорошо смазываемых передачах 1-2%, в особо благоприятных условиях 0,5%); большая долговечность и надежность; отсутствие проскальзывания; малые нагрузки на валы. К недостаткам зубчатых передач можно отнести шум при работе и необходимость точного изготовления.

Простейшая зубчатая передача состоит из двух колес с зубьями, посредство которых они сцепляются между собой. Вращение ведущего зубчатого колеса преобразуется во вращение ведомого колеса путем нажатия зубьев первого на зубья второго. Меньшее зубчатое колесо передачи называется шестерней, большее - колесом.

цилиндрический зубчатый шестерня

Библиография

1. Иванов М.Н. Детали машин: учебник для студентов высш. техн. учеб. заведений. М.: Высш. шк., 1991. - 383 с.

2. Гузенков П.Г. Детали машин. - М.: Высшая школа, 1982. - 504 с.

3. https://revolution.allbest.ru/manufacture/00325999_0.html

4. http://window.edu.ru/resource/406/62406/files/zubchatka.pdf

5. https://www.omgtu.ru/general_information/faculties/faculty_of_transport_oil_and_gas/department_of_quot_machine_parts_quot/metod/Учебн.%20пособие%20Расчет%20зубчатых%20и%20червячных%20передач.pdf

Размещено на Allbest.ru