Выбор материалов и определение допускаемых напряжений

Выбираем материал для шестерни, червяка и колеса по табл.3.2 [4,c.52]:

шестерня и червяк– сталь 40Х, термообработка – улучшение 270НВ,

колесо - сталь 40Х, термообработка – улучшение 250НВ.

Для выбора марки материала червячного колеса рассчитаем скорость скольжения

 

,                                                                 (2.1)

 

где Т – вращающий момент на валу червячного колеса,

ω – угловая скорость тихоходного вала,

U – передаточное число.

Подставив значения в формулу 2.1 получим:

 

;

v_s=2,2 м/с.

 

В соответствии с табл. 3.5 [4] для червячного колеса примем бронзу БрА9Ж3Л, отлитую в кокиль с σ_в=500Н/мм² и σ_т=230Н/мм².

Определяем допускаемое контактное напряжение для стальных деталей по формуле [4,c.53]:

 

                                                   (2.2)

 

где σ_Hlimb – предел контактной выносливости при базовом числе циклов;

К_HL – коэффициент долговечности;

[S_H] – коэффициент безопасности;

по [1,c.33]: К_HL =1; [S_H] =1,1.

Определяем σ_Hlimb по табл.3.1[4,c.51]:

 

σ_Hlimb =2НВ+70;                                                      (2.3)

σ_Hlimb1 =2×270+70; σ_Hlimb1 =610МПа;

σ_Hlimb2 =2×250+70; σ_Hlimb1 =570МПа.

 

Сделав подстановку в формулу (2.1) получим

 

; МПа;

; МПа.

 

Определяем допускаемое расчетное напряжение по формуле [4,c.53]:

 

                                      (2.4)

;

МПа.

 

Определяем допускаемые напряжения по по табл.3.1[4,c.51]:

 

[σ]_Fo =1,03НВ;

[σ]_Fo1 =1,03x270=281МПа;

[σ]_Fo2 =1,03x250=257МПа.

 

Определяем допускаемое контактное и изгибное напряжения для червячного колеса по формулам табл. 3.6 [4,c.58]:

 

[σ]_Н =250-25v_s, [σ]_F =(0,08σ_в+0,25 σ_т)                          (2.5)

[σ]_Н =250-25∙2,2=195Н/мм²;

[σ]_F =(0,08∙500+0,25∙230)=97,5Н/мм².

 

Расчет тихоходной ступени привода

Проектный расчет

 

Определяем межосевое расстояние передачи по формуле [4,c.74]:

 

                         (3.1)

 

где Т – вращающий момент на колесе,Т₃ =21 Нм (см. табл.1).

Подставив значения в формулу (3.1) получим:

 

 

Принимаем окончательно по ГОСТ6636-69 [4,табл.13.15]

Число витков червяка Z₁ принимаем в зависимости от передаточного числа.

При U = 10 принимаем Z₁ = 4.

Число зубьев червячного колеса Z₂ = Z₁ x U = 4 x 10 = 40.

Определяем модуль [4,c.74]:

 

m_n=(1,5…1,7)·а_w/z₂;                                                                  (3.2)

m_n=(1,5…1,7)·50/40.

 

Принимаем модуль m_n=2мм. Из условия жесткости определяем коэффициент диаметра червяка [4,c.75]:

 

q=(0,212…0,25) z₂;

 

Принимаем модуль q=8.

Определяем основные размеры червяка и червячного колеса по формулам [4,c.76]:

Делительный диаметр червяка

 

 

Диаметры вершин и впадин витков червяка

 

 

Длина нарезной части шлифованного червяка:

 

 

Принимаем b₁=28мм.

Делительный угол подъема

 

γ=arctg(z₁/q);

γ=arctg(4/8);

γ=26°33'54''.

 

Делительный диаметр червячного колеса

 

 

Диаметры вершин и впадин зубьев червячного колеса

 

 

Наибольший диаметр червячного колеса

 

 

Ширина венца червячного колеса

 

 

Принимаем b₂=28мм

Окружная скорость

 

червяка -

колеса -

 

Определяем силы в зацеплении [4, табл.6.1]:

- окружные

 

                                             (3.7)

 

- радиальные

 

  ; где γ=26°33'54'' - угол подъема витка; (3.8)

 

-осевые

 

                                                             (3.9)

 

Все вычисленные параметры заносим в табл.2.

 

Таблица 2

Параметры червячной передачи тихоходной ступени

Параметр	Червяк	Колесо
m,мм	1
q	8
z	4	40
d,мм	16	80
dа,мм	20	84
df,мм	11,2	75,2
b, мм	28	28
Ft, Н	262,5	525
Fr, Н	262,5	262,5
Fа, Н	525	262,5