Сопротивление материалов Теория механизмов и машин (стр. 11 из 16)
(2)10.2. Расчет на контактную и изгибную выносливость
Проверочный расчет конических передач по контактным напряжениям проводится по формуле
, (3)где коэффициент нагрузки
при НВ<350 и 
при НВ>350.Проектный расчет по контактным напряжениям производится по формуле, получаемой из (3):
, (4)где yR=в/Re – коэффициент ширины зубчатого венца; рекомендуется yR=0,285.
Диаметр de2 округляется по ГОСТу.
Проверку по напряжениям изгиба проводят по формуле
, (5)где коэффициент нагрузки КF выбирается также, как и для цилиндрических передач, а коэффициент формы зуба YF выбирается в зависимости от эквивалентного числа зубьев zэ=z/cosd; 0,85 – опытный коэффициент, учитывающий понижение нагрузочной способности конической передачи по сравнению с цилиндрической; m – средний модуль.
Для колес с высокой твердостью поверхности зубьев проектный расчет проводится по напряжениям изгиба:
, (6)где 
Порядок проектного расчета аналогичен цилиндрическим передачам.
ТЕМА 11. Расчет червячных передач
Червячная передача применяется для передачи вращения между валами перекрещивающимися в пространстве (обычно под 90º). Она состоит из червяка и червячного колеса.
Червячные передачи используются как кинематические (в приборах) и как силовые (в редукторах).
Достоинства:
а) плавность и бесшумность работы;
б) возможность передачи больших мощностей и осуществление большого передаточного
отношения
;в) компактность.
Недостатки:
а) низкий КПД 0.7¸0.9 (износ, трение);
б) высокая стоимость изготовления.
Червячные передачи делятся на передачи с цилиндрическими и глобоидными червяками. По профилю червяка различают червяки с архимедовым (трапециадальным) и эвольвентным профилем. По заходности червяка на 1, 2 и 4 заходные (число винтовых линий).
11.1 Геометрия передачи и силы в зацеплении
а) б)
Рисунок 1
Геометрия передачи.
Диаметры делительных окружностей:
где m=
q-коэффициент диаметра червяка.Диаметры окружностей выступов и впадин:
Наибольший диаметр червячного колеса:
где z1 - заходность червяка.
Межцентровое расстояние
Длинна нарезной части червяка и ширина венца колеса:
Условный угол обхвата червяка колесом
Угол подъема витка червяка
Скорость скольжения
или 
КПД червячного редуктора
, (1)где
- приведенный угол трения;
- приведенный коэффициент трения.Силы в передаче:
(2) 
11.2 Расчет на контактную и изгибную выносливость
Проверенный расчет по контактным напряжениям проводится по формуле
(3)где коэффициент нагрузки
(4)
Коэффициент
учитывает неравномерность нагрузки по длине контактной линии: 
- для постоянной нагрузки и 
- для переменной нагрузки. Коэффициент динамичности 
берется из таблиц в зависимости от скорости скольжения и степени точности.Проектный расчет по контактным напряжениям производится по формуле, полупрямой из (3):
. (5)Проверку по напряжениям изгиба проводят по формуле:
(6)где коэффициент формы зуба
берется из таблиц в зависимости от 
Тело червяка рассчитывается как вал на изгиб с кручением (см. тему 6).
11.3 Материалы и допускаемые напряжения
Червяки изготавливают из среднеуглеродистых и легированных сталей (40Х, 40ХН, 35ХГСА) с поверхностной или объемной закалкой до HRC 45-55 или цементируемых сталей (15Х, 20Х, 12ХНЗА) с последующей закалкой до HRC 56-62. Термообработанные червяки шлифуются. Для тихоходных передач могут применяться нешлифованные червяки с НВ 280-300. Материал червячных колес выбирают с учетом скорости скольжения, он должен обладать хорошими антишлифовочными свойствами. Лучшими антишлифовочными свойствами обладают оловянно-фосфоритные бронзы (Бр 010Æ1щ).
Часто применяют оловянно-цинково-свинцовые бронзы (Бр 05 Ц5 C5). Они дороги и их применяют при Vs=6¸25м/с.
При Vs=2¸6м/с применяют менее дорогие алюминиевые бронзы (Бр А9 Ж3 Л). При этом из бронзы изготавливают венец, а колесный центр делают из чугуна.
При Vs
2м/с колеса изготавливаются из серого чугуна С4-15-32.Допускаемые напряжения определяют умножением табличных значений на коэффициенты долговечности:
допускаемые контактные напряжения
допускаемые изгибные напряжения при симметричном цикле (реверсивные передачи)
допускаемые изгибные напряжения при пульсирующем цикле (нереверсивные передачи)
Штрихами обозначены их табличные величины, выбираемые в зависимости от материала и способа литья.
Коэффициент долговечности:
где n в об/мин, Т - срок службы в часах. Для реверсивных передач
уменьшить вдвое. Должно быть 
Если он окажется за указанными пределами, то принять соответствующие предельные значения.
Коэффициент:
Должно быть:
11.4 Порядок проектного расчета
1. Выбирают материал червяка, колеса и способ литья.
2. Предварительно задавшись
м/с с помощью таблиц и формул (7) и (8) определяют допускаемые напряжения.3. Задаются заходностью
или 4, определяют 
4. Задаются стандартным значением q:
q=8 или 10 при
Нм; q=12.5 или 16 при 
Нм.5. Выбирают коэффициент нагрузки
и по формуле (5) определяют 
.6. Определяют модуль
/ 
и округляют его по ГОСТу.7. Уточняют
и рассчитывают все геометрические параметры передачи.