Детали машин и основы конструирования

Детали машин курсовая
  • Виды механического изнашивания
  • Механическая передача
  • Кинематические и силовые зависимости
  • Зубчатая передача
  • Сравнительная оценка зубчатых зацеплений
  • Гиперболоидная зубчатая передача
  • Геометрические параметры эвольвентного зацепления
  • Кинематические характеристики цилиндрических передач
  • Степени точности и виды сопряжений зубчатых передач
  • Различают два вида потери работоспособности зубчатых передач
  • Нагрузка, допускаемая по контактной прочности зубьев
  • Проектный расчет на контактную выносливость
  • Проверочный расчет на выносливость при изгибе
  • Конические зубчатые передачи
  • Силы в зацеплении
  • Червячные передачи
  • Точность изготовления червячных передач
  • Критерии работоспособности и расчета
  • Ременная передача состоит из двух шкивов
  • Кинематические параметры ременных передач
  • Силы и силовые зависимости
  • Расчет ременных передач по тяговой способности
  • Цепная передача
  • Выбор основных параметров цепных передач
  • Силы в цепной передаче
  • Проектирование новой машины
  • Расчетные схемы валов и осей
  • Расчет валов на сопротивление усталости
  • Общие указания к выбору подшипников качения
  • Подшипник скольжения
  • Приводные муфты
  • Зубчатые муфты
  • Цепные муфты
  • Рабочие нагрузки на шарниры, валы и опоры
  • Основные требования к оформлению расчётно–пояснительной записки
  • Чертёж цилиндрического зубчатого колеса редуктора
  • Основные принципы проектирования
  • Выбор материала деталей машин и связь с технологией изготовления
  • Определяют геометрические параметры передачи
  • Проверка зубчатой передачи на выносливость
  • Расчёт червячных передач
  • Расчёт коэффициента нагрузки для червячных передач
  • Смазывание зубчатых и червячных зацеплений и подшипников
  • Пластичные смазочные материалы
  • Выполнение компоновочных чертежей редуктора
  • Пример выполнения курсового проекта
  • Предварительный расчёт валов редуктора
  • Проверка прочности шпоночных соединений
  • Заклепочное соединение относится к неразъемным соединениям.
  • Расчет соединяемых деталей (листов)
  • Материалы заклепок и допускаемые напряжения
  • Резьбовые соединения
  • Расчет резьбовых соединений, включающих группу болтов
  • Нагрузка соединения раскрывает стык деталей
  • Клеммовые соединения
  • Материалы резьбовых изделий и допускаемые напряжений
  • Зубчатые передачи
  • Расчет передач на сопротивление усталости при изгибе
  • Конструктивные и эксплуатационные методы повышения износостойкости деталей машин
  • Замена в узлах машин трения скольжения трение качения
  • Червячные передачи
  •  

    Сравнительная оценка зубчатых зацеплений

    Эвольвентное зацепление

    Первым четырем требованиям, предъявляемым к зубчатым передачам (см. подразд. 3.3), наиболее полно удовлетворяет эвольвента окружности. Эвольвента окружности представляет собой кривую, описываемую любой точкой производящей прямой  при ее перекатывании без скольжения по основной окружности радиуса  (рис. 3.2).

    Линия зацепления – геометрическое место точек контакта профилей зубьев при обкате.

    Линия зацепления для рассматриваемого случая представляет собой прямую линию, что обеспечивает эвольвентному зацеплению существенные преимущества перед другими видами зацепления. Линия зацепления является нормальной к рабочим профилям зубьев в текущей точке контакта. По ней направлена сила в зацеплении. При перекатывании зубьев угол зацепления  остается неизменным, не меняется положение линии зацепления, а, следовательно, нагрузки на валы и опоры остаются постоянными. Данный факт является существенным преимуществом по сравнению с циклоидальным зацеплением.

    Линия зацепления является касательной к основным окружностям с радиусами  и . Различают теоретическую () и активную линии зацепления. Активная линия зацепления представляет собой фактическое геометрическое место точек контакта профилей зубьев. Она получается пересечением линии зацепления с окружностями вершин шестерни и колеса. В крайних точках активной линии зацепления происходит вход и выход из зацепления данной пары зубьев.

    Начальные окружности – это окружности, которые перекатываются друг по другу без скольжения. Контакт начальных окружностей происходит в полюсе зацепления P, положение которого на линии центров определяется передаточным отношением.

    Между радиусами  и  основных и начальных окружностей существует следующая зависимость:

    ,

    тогда

    .

    Таким образом, передаточное отношение не зависит от угла зацепления , а зависит только от радиусов основных окружностей. Поэтому, изменяя межосевое расстояние , изменяются угол зацепления и радиусы начальных окружностей, радиусы основных окружностей остаются неизменными, следовательно

    .

    Данное свойство эвольвентного зацепления позволяет нарезать зубчатые колеса со смещением, т.е. проводить модификацию рабочих профилей зубьев, которая обеспечивает улучшение качественных показателей передачи:

    – повышение изгибной и контактной прочности;

    – уменьшение износа и повышение стойкости к заеданию;

    – повышение плавности работы передачи.

    Циклоидальное зацепление

    Циклоидальным зубчатым зацеплением называется зацепление, профили зубьев колес которого очерчены по участкам циклоид (профили – зубьев рейки), эпи- и гипоциклоид. Для получения профиля зубьев используются две производящие окружности с радиусами  и  (рис. 3.3).

    Рис.3.3. Циклоидальное зацепление

    Головка зубьев шестерни и колеса очерчена по участку эпициклоиды, а ножка зубьев – по участку гипоциклоиды. Эпициклоидальный профиль головки зуба описывается точкой, лежащей на производящей окружности, например, радиуса , при ее перекатывании без скольжения по внешней стороне начальной окружности, например, радиуса . Гипоциклоидальный профиль ножки зуба описывается точкой, лежащей на производящей окружности, например, радиуса , при ее перекатывании без скольжения по внутренней стороне начальной окружности, например, радиуса . При этом профиль ножки зуба оказывается вогнутым, а головки зуба – выпуклым.

    Кривизна обеих частей профиля зуба зависит от соотношения радиусов производящей окружности и центроиды (начальной окружности). При  эпициклоида вырождается в эвольвенту. При  гипоциклоида вырождается в прямую, проходящую через центр начальной окружности, и ножка зуба получается ослабленной.

    Для получения достаточной прочности зубьев радиусы обеих производящих окружностей рекомендуется выбирать в зависимости от радиусов соответствующих центроид по формуле:

    .

    Увеличение  приводит к уменьшению толщины зуба у основания (понижению изгибной прочности), а уменьшение – к снижению коэффициента перекрытия , характеризующего плавность и непрерывность работы передачи, и заострению головки зуба.

    Угол зацепления  и положение общей нормали   не остаются постоянными в процессе движения, но полюс зацепления  свое положение на линии центров  не меняет, поэтому циклоидальное зацепление удовлетворяет основной теореме зацепления (3.1).

    Преимущества циклоидального зацепления по сравнению с эвольвентным зацеплением:

    – большая нагрузочная способность, благодаря тому, что в контакте постоянно находятся выпуклый профиль головки одного зуба и вогнутый профиль сопряженного с ним другого зуба, что, в свою очередь, приводит к увеличению приведенного радиуса кривизны профилей зубьев и соответствующему снижению удельных контактных давлений;

    – меньший износ рабочих профилей зубьев благодаря меньшим коэффициентам скольжения при одинаковом значении ;

    – более плавная и бесшумная работа благодаря большему коэффициенту перекрытия при равных числах зубьев колес.

    Недостатки:

    – сложность инструментальной рейки, профиль зуба которой состоит из двух циклоид;

    – чувствительность передаточного отношения к изменению межосевого расстояния;

    – непостоянство значений и направлений нагрузок на валы и опоры из-за колебания угла зацепления , приводящего к изменению направления силы зацепления;

    – циклоидальные колеса не взаимозаменяемы; это объясняется тем, что при заданном модуле форма зуба определяется не только числом зубьев данного колеса, но и числом зубьев сопряженного колеса.

    Упрощенными видами циклоидального зацепления являются часовое и цевочное зацепления.

    Особенность часового зацепления состоит в том, что радиусы обеих производящих окружностей принимаются равными половине радиусов соответствующих начальных окружностей. При  гипоциклоиды вырождаются в диаметральные прямые, ножки зубьев становятся прямобокими и технология изготовления режущего инструмента значительно упрощается.

    Достоинства часового зацепления:

    – легкий ход;

    – малый износ;

    – возможность реализации больших передаточных отношений в одной ступени.

    Недостатки часового зацепления:

    – коэффициент перекрытия всегда равен единице (невозможность одновременной работы нескольких пар зубьев);

    – колебание передаточного отношения из-за отклонения профиля ножки зуба от циклоидального (в начале зацепления передаточное отношение больше, а в конце зацепления меньше);

    – большой мертвый ход из-за значительных боковых зазоров в зацеплении, что делает невозможным применение часового зацепления в реверсивных передачах.

    В цевочном зацеплении радиус одной из производящих окружностей равен радиусу начальной окружности (), а радиус другой производящей окружности равен нулю (). Это ведет к вырождению головки и ножки зуба шестерни в точку, при этом исчезает и ножка зуба колеса, т.е. зуб состоит из одной головки. Так как зуб шестерни выполнить в виде точки нельзя, ему придают форму в виде цилиндрического пальца, называемого цевкой. При этом профили зубьев колеса выполняются не по эпициклоиде, а по эквидистанте, смещенной внутрь колеса на значение радиуса цевки.

    Цевки обычно выполняются вращающимися, поэтому трение в высшей паре (зубчатое зацепление) становится незначительным, а ход механизма легким. Число цевок принимается .

    Зацепление Новикова

    Зацепление Новикова по сравнению с эвольвентным зацеплением обладает следующими преимуществами:

    – повышенная несущая способность благодаря большим приведенным радиусам кривизны и, соответственно, меньшим удельным контактным давлениям;

    – меньшая чувствительность к перекосам;

    – меньше потери мощности на трение и выше КПД благодаря меньшему скольжению в зацеплении.

    В зацеплении Новикова контакт зубьев перемещается не по рабочему профилю (по высоте зуба) как в эвольвентном зацеплении, а по длине зуба. Это позволяет очерчивать профили зубьев несопряженными кривыми, в частности дугами окружностей с близкими радиусами кривизны при внутреннем касании.

    Линия зацепления расположена параллельно осям колес, а не в плоскости их вращения. Так как начальный контакт зубьев осуществляется только в одной точке (коэффициент торцевого перекрытия ), то для обеспечения непрерывности зацепления передачи Новикова выполняются только косозубыми (с винтовыми зубьями) с углом наклона зуба  и коэффициентом осевого перекрытия  > 1.

    Различают передачи Новикова с одной и двумя линиями зацепления. В передаче с одной линией зацепления профиль зуба шестерни выполняется, как правило, выпуклым, а профиль зуба колеса – вогнутым. Контактная прочность данных передач в 1,4 – 1,5 раза выше по сравнению с передачами эвольвентного зацепления тех же габаритов. С другой стороны, эти передачи чувствительны к изменению межосевого расстояния.

    В передачах Новикова с двумя линиями зацепления головки зубьев обоих колес выполняются выпуклыми, а ножки зубьев – вогнутыми. Нагрузочная способность данных передач в 1,7 раза выше по сравнению с передачами эвольвентного зацепления тех же габаритов. Данные передачи не чувствительны к погрешностям межосевого расстояния.

    Для нарезания выпуклых и вогнутых зубьев требуются разные инструменты. Зубья передач с двумя линиями зацепления нарезаются одним инструментом.

    На главную