10 Определение точностных параметров зубчатых колес и передач

10.1 Исходные данные

0. Модуль зубчатых колес m.

1. Число зубьев шестерни z ₁ и колеса z ₂.

2. Угол наклона зубьев .

3. Частота вращения колеса n.

4. Температура нагрева стальных колес Т₁ и чугунного корпуса Т₂.

10.2 Содержание задания

0. Выбрать степень точности и вид сопряжения зубчатых колес.

1. Назначить показатели точности и бокового зазора и допуски на них.

2. Выполнить эскиз зубчатого колеса с заполнением таблицы конструктивных и точностных характеристик колеса.

10.3 Порядок выполнения задания

10.3.1 Прежде всего необходимо установить группу зубчатой передачи по служебному назначению.

Для определения, к какой группе по эксплуатационным требованиям относится зубчатая передача, следует иметь в виду, что передачи подразделяются на отсчетные, скоростные, силовые и общего назначения.

Отсчетные передачи должны обеспечивать высокую кинематическую точность, т.е. точную согласованность углов поворота ведущего и ведомого колес. К этой группе относятся передачи измерительных приборов, механизма газораспределения, делительных механизмов металлорежущих станков и т.п. Передачи характеризуются небольшим модулем и работают при малых нагрузках и скоростях.

К скоростным передачам относятся передачи автомобильных коробок передач, коробок скоростей металлорежущих станков, редукторов и т.п. Их основной эксплуатационный показатель - плавность работы, т.е. бесшумность и отсутствие вибраций.

Силовые передачи должны обеспечивать полноту контакта сопряженных зубьев. К этой группе относятся зубчатые передачи подъемно-транспортных машин, бортовые передачи тракторов и т.п. Для силовых передач характерно наличие большого модуля, передача значительных крутящих моментов и малая частота вращения.

К передачам общего назначения повышенные требования по точности не предъявляются.

При выборе степени точности передачи следует учитывать эксплуатационные требования и окружную скорость колес (таблица 10.1).

Окружная скорость зубчатого колеса определяется по формуле:

v =  d n / 60000, (10.1)

где v - окружная скорость, м/с;

d - делительный диаметр колеса, мм;

n - частота вращения колеса, об/мин.

В свою очередь делительный диаметр d находится

для прямозубых колес по формуле: d = m z , (10.2)

для косозубых - d = m z / cos  (10.3)

где m - модуль зубьев, мм;

z - число зубьев;

 - угол наклона зуба, град.

Таблица 10.1 - Рекомендации по выбору степени точности зубчатых колес

Степень точ-ности зубча-того колеса	Условия работы и применение	Окружная скоро-сть прямозубых (косозубых) колес, м/с
6 (высоко-точные) 7 (точные) 8 (средней точности) 9 (понижен-ной точности)	Зубчатые колеса для плавной работы на высоких скоростях, зубчатые колеса дели-тельных механизмов, особо ответственные зубчатые колеса авиа-, автостроения. Зубчатые колеса при повышенных скоростях и умеренных мощностях: зубчатые колеса подач в металлорежущих станках, колеса скоростных редукторов, авиа-, автостроения. Зубчатые колеса общего машиностроения, не требующие особой точности: неответствен-ные колеса авиа-, авто- и тракторостроения, ответственные колеса с/х машин, зубчатые колеса передач станков, грузоподъемных механизмов, зубчатые колеса редукторов. Зубчатые колеса, предназначенные для грубой работы, к которым не предъявляются требования нормальной точности.	Св. 20 (40) До 15 (30) До 6 (10) До 2 (4)

Точность зубчатых колес, используемых в различных изделиях, приведена в таблице 10.2.

Таблица 10.2 - Степени точности зубчатых колес, применяемых в различных изделиях

Вид изделия	Степень точности	Вид изделия	Степень точности
Металлорежущие станки Автомобили Тракторы	3 - 8 5 - 8 6 - 8	Редукторы общего назначения Грузоподъемные машины Сельскохозяйственные машины	6 - 8 7 - 12 8 - 12

В соответствии с этими рекомендациями назначается необходимая степень для той группы норм, которая определяет служебное назначение передачи, например, для скоростных передач – по нормам плавности или для отсчетных передач – по нормам кинематической точности.

По остальным группам норм точности могут быть назначены более грубые степени точности по принципу комбинирования норм. В соответствии с ним для колес с m  1 мм нормы плавности работы колес могут назначаться не более чем на две степени точнее или на одну степень грубее норм кинематической точности; нормы контакта зубьев могут быть назначены по любым степеням более точным, чем нормы плавности.

10.3.2 Точность зубчатых колес проверяют различными методами и с помощью различных средств, поэтому устанавливается несколько равноправных комплексов показателей точности колес, каждый из которых может использоваться изготовителем с учетом существующей у него системы контроля точности производства.

Назначить комплекс контролируемых показателей можно по ГОСТ 1643-81 или по источникам [2, 3, 4]. В настоящей курсовой работе для степеней точности зубчатых колес 5 – 12 рекомендуется выбрать следующие показатели точности и назначить допуски:

норм кинематической точности – F_i^ - допуск на колебание измерительного межосевого расстояния за один оборот зубчатого колеса;

F_VW - допуск на колебание длины общей нормали;

норм плавности работы – f_i - допуск на колебание измерительного межосевого расстояния на одном зубе;

норм контакта зубьев – суммарное пятно контакта.

Числовые значения допусков для выбранных показателей необходимо выбрать из таблиц ГОСТ 1683-81 или приложений Л, М, Н методического пособия.

Боковой зазор в передаче необходим для создания нормальных условий смазки зубьев, компенсации погрешностей изготовления, монтажа и температурной деформации передачи.

Величина гарантированного (минимального) бокового зазора j_{п min}, определяющего вид сопряжения, определяется по выражению:

j_{п min} = j_{п 1} + j_{п 2} , (10.4)

где j_{п 1} - величина бокового зазора, соответствующая температурной компенсации;

j_{п 2} - величина бокового зазора, необходимая для размещения слоя смазки.

Значение j_{п 1} определяется по формуле:

j_{п 1} = 0.684 а_W [ ₁ ( T₁ - 20 ⁰ ) - ₂ ( T₂ - 20 ⁰ )], (10.5)

где ₁ и ₂ - коэффициенты линейного расширения соответственно для материала колес и корпуса: ₁ = 11,5 10^-6 , ^оС^-1 для стальных колес;

₂ = 10,5 10^-6, ^оС^-1 для чугунного корпуса;

T₁ и T₂ - предельные температуры зубчатых колес и корпуса, ^оС;

а_W - межосевое расстояние передачи, мм, определяемое из уравнения

a_W = . (10.6)

Значение j_{п 2} ориентировочно можно определить из выражения

j_{п 2} = (10-30) m , (мкм) (10.7)

причем j_{п 2} = 10 m принимают для тихоходных передач, а j_{п 2} = 30 m - для особо высокоскоростных передач.

По найденной величине минимального бокового зазора j_{п min} по таблицам ГОСТ 1643-81 или приложению П данного пособия определяем вид сопряжения.

Для обеспечения бокового зазора исходному контуру сообщается дополнительное радиальное смещение от номинального положения в тело зубчатого колеса. ГОСТ 1643-81 устанавливает ряд показателей, определяющих гарантированный боковой зазор, которые являются равноправными и назначаются изготовителем зубчатых колес.

В качестве такого показателя в курсовой работе рекомендуется принять E_CS - наименьшее отклонение толщины зуба. В этом случае измерение толщины зуба проводится по постоянной хорде зуба s_C, находящейся на расстоянии h_S от окружности выступов (высота до постоянной хорды).

Наименьшие отклонения толщины зуба E_CS и допуски на толщину зуба T_C выбираются из таблиц ГОСТ 1643-81 или по приложениям Р и С методического пособия. Допуск на толщину зуба выбирается в зависимости от допуска на радиальное биение зубчатого венца F_r, поэтому необходимо предварительно его выбрать по приложению Л данного пособия.

Отклонение E_CS является верхним, нижнее отклонение определяется путем прибавления величины допуска T_С к верхнему отклонению:

E_CI = E_СS + T_С, (10.8)

где E_CS - нижнее отклонение толщины зуба.

Для некорригированных колес размер зуба по постоянной хорде и высота до постоянной хорды определяются соответственно

= 1.387 m; (10.9)

= 0.7476 m. (10.10)

Полная запись размера толщины зуба по постоянной хорде будет иметь вид, например:

_{- 0.14}

= 3.468 .

^{- 0.17}

Необходимо иметь в виду, что оба отклонения берутся отрицательными для колес внешнего зацепления (поле допуска направлено в тело колеса).

Правила выполнения чертежей зубчатых колес установлены ГОСТ 2.403-75.

На изображении цилиндрического зубчатого колеса должны быть указаны параметры, характеризующие зубчатый венец.

1. Диаметр вершин зубьев d_a. Он определяется по формуле

d_a = d + 2m, (10.11)

где d - делительный диаметр колеса, найденный по формуле 10.2 или 10.3.

Допуск на диаметр вершин зубьев назначается по таблице 10.3 и находится по таблицам ГОСТ 25347- 82.

Таблица 10.3 - Поля допусков диаметра вершин зубьев зубчатого колеса

Степень точности зубчатого колеса	6 - 8	9
Поле допуска диаметра вершин зубьев	h8	h9

2. Ширина зубчатого венца b. Ее можно принять 0.25 - 0.40 делительного диаметра зубчатого колеса. Предельные отклонения ширины венца рекомендуется назначать по полям допусков h11 - h14.

3. Размеры фасок или радиусы кривизны линий притупления на кромках зубьев.

4. Шероховатость боковых поверхностей зубьев. Она выбирается из таблицы 10.4 в зависимости от степени точности колеса.

На чертеже также указываются геометрические параметры других конструктивных элементов колеса (при выполнении курсовой работы допускается не указывать).

Таблица 10.4 - Шероховатость боковых поверхностей зубьев зубчатых колес

Степень точности зубчатого колеса	6	7	8	9
Параметр шероховатости, Ra, мкм	0.63	1.25	2.5	5.0

Таблица параметров зубчатого венца (рисунок 10.1) должна состоять из трех частей.

В части I должны быть указаны:

1. Модуль колеса m.

2. Число зубьев z колеса.

3. Угол наклона зуба  для косозубых и шевронных колес.

4. Направление линии зуба с надписью «правое» или «левое»

5. Нормальный исходный контур (стандартный - со ссылкой на ГОСТ 13755-81)

6. Коэффициент смещения x.

7. Степень точности по нормам кинематической точности, плавности работы и контакта зубьев, а также вид сопряжения по нормам бокового зазора.

В части II таблицы необходимо указать данные для контроля толщины зуба: постоянная хорда зуба s_C и высота до постоянной хорды h_C.

В части III таблицы указываются делительный диаметр d, а также при необходимости прочие справочные данные.

Модуль	m	2,5
Число зубьев	z	18
Угол наклона		30
Направление линии зуба	-	Левое
Нормальный исходный контур	-	ГОСТ 13755-81
Коэффициент смещения	x	0
Степень точности ГОСТ 1643-81	-	7С
Постоянная хорда зуба
Высота зуба до постоянной хорды		1,869
Делительный диаметр	d	51,962

Рисунок 10.1 - Эскиз зубчатого колеса с таблицей параметров (без указания геометрических параметров отдельных конструктивных элементов)

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Единая система допусков и посадок СЭВ в машиностроении и приборостроении: Справочник.- М.: Изд-во стандартов, 1989.- Т.1.- 263 с.

2. Палей М.А. и др. Допуски и посадки: Справочник: В 2 ч.- Л.: Политехника, 1991.

3. Серый И.С. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения. - М.: Агропромиздат, 1987.- 367 с.

4. Белкин И.М. Допуски и посадки (Основные нормы взаимозаменяемости).- М.: Машиностроение, 1992.- 528 с.

5. Допуски и посадки. Справочник в 2 т..- М.:Машиностроение, 2003.

6. Иванов А.И., Куликов А.А., Третьяков Б.С. Контрольно-измерительные приборы в сельском хозяйстве.- М.: Колос, 1984.- 352 с.

7. Иванов А.И., Полещенко П.В. Практикум по взаимозаменяемости, стандартизации и техническим измерениям.- М.: Колос, 1987.- 224 с.

8. Зябрева Н.Н. и др. Пособие к решению задач по курсу «Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения».- М.: Высш.шк., 1977.- 204 с.

9. Якушев А.И., Воронцов Л.Н., Федотов Н.М. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения.- М.:Машиностроение, 1987.- 352 с.

10. Белиничер И.Ш. Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения».- Изд.ССХИ, 1985.- 47 с.

11. Черниговцев Н.Н., Веселовский Н.И. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения: Методические указания по изучению дисциплины.- Изд.ВСХИЗО, 1991.- 90с.