7. Расчет точности зубчатых колес и их контроль

Перед началом выполнения этой задачи курсовой работы следует изучить условия работы механизма, его служебное назначение и уста­новить, к какой группе по эксплуатационному назначению относится заданная зубчатая передача; с какими окружными скоростями работает зубчатая передача и каковы передаваемые зубчатыми колесами мощности.

7.1. Порядок выполнения задачи курсовой работы для цилиндрических зубчатых передач:

1) Установить, к какой группе по эксплуатационному назначению от­носится зубчатая передача. Установлено четыре основные группы: отсчетные, скоростные, силовые и общего назначения.

К отсчетным относятся зубчатые передачи измерительных приборов, делительных механизмов, счетно-решающих приборов и др. В большинстве случаев колеса этих передач имеют малый модуль и работают при малых нагрузках и скоростях. Основ­ным эксплуатационным показателем делительных и отсчетных передач яв­ляется высокая кинематическая точность т. е. точная согласованность углов поворота ведущего и ведомого колес.

Скоростными являются зубчатые передачи турбинных редукторов, двигателей турбовинтовых самолетов и др. Окружные скорости зубча­тых колес могут достигать 120 м/с при сравнительно большой пере­даваемой мощности (40000 кВт и более). Их основной эксплуатационный показатель – плавность работы, т. е. отсутствие циклических погрешностей, многократно повторяю-щихся за оборот колеса.

К силовым относятся зубчатые передачи, передающие значитель­ные крутящие моменты и работающие при малой частоте вращения. Это зубчатые передачи подъемно-транспортных механизмов, шестеренных, клетей прокатных станов и др. Основное требование к данным передачам – обеспечение более полного использования активных боковых поверхностей зуба, т. е. получение наибольшего пятна контакта зубьев.

К передачам общего назначения не предъявляются повышенные требования по точности.

2) Установить степень точности зубчатых колес по нормам кинематичес­кой точности, плавности и контакта зубьев. При этом следует ис­ходить из эксплуатационного назначения передачи и окружной ско­рости колес, назначая необходимую степень точности для той группы норм, которая определяет эксплуатационное назначение (например, по нормам плавности для скоростных передач или по нормам контакта для силовых).

По остальным группам норм точности следует назначать более грубые степени точности, используя так называемый принцип комбинирова­ния норм. Согласно этому принципу нормы плавности колес могут быть не более чем на две степени точнее или одну степень грубее норм кинематической точности; нормы контакта зубьев могут назначаться точнее норм плавности, а для передач с коэффициентом осевого перекрытия ε_β 1,25 также и на одну степень грубее норм плавности.

Рекомендации по назначению степеней точности зубчатых передач даются в справочнике [10, табл. 5.12, с. 424–427].

Назначить комплекс контролируемых показателей зубчатых колес.

Комплекс контролируемых показателей назначают для цилиндричес­ких зубчатых колес с модулем от 1 до 55 мм по табл. 2, 3, 4, 5 ГОСТ 1643-81 или по справочнику [10, табл. 5.4–5.6, с. 409–411].

Каждый комплекс показателей является равноправным с другими и назначается исходя из возможностей существующей у изготовителя колес системы контроля точности производства.

Выбор показателей точности по нормам плавности и нормам контакта зависит от величины коэффициента осевого перекрытия, ко­торый определяется по формуле

,

где B_W – рабочая ширина венца зубчатого колеса;

β – угол наклона зубьев;

m_n – модуль зубчатого колеса (нормальный).

Числовые значения допусков и предельных отклонений для выбран­ных показателей берутся из соответствующих таблиц ГОСТ 1643-81 или из справочника [10].

3) Рассчитать гарантированный боковой зазор в передаче.

Боковой зазор в передаче необходим для создания нормальных условий смазки зубьев, компенсации погрешностей изготовления, мон­тажа и температурной деформации передачи. Боковой зазор определяется в сечении, перпендикулярном к направлению зубьев, в плоскости, ка­сательной к основным цилиндрам колес передачи.

Гарантированный боковой зазор j_{n min} рассчитывается по формуле, приведенной в учебнике [5, c. 317]. Необ­ходимые данные берут из задания на курсовую работу. По полученному значению j_{n min} определяют вид сопряжения: Н, Е, D, С, В или А по таблице 13 ГОСТ 1643-81.

Затем назначают показатель, обеспечивающий гарантированный боковой зазор, и определяют допуск на него. Показателями, обеспечивающими гарантированный боковой зазор, являются:

– наименьшее дополнительное смещение исходного контура (E_HS);

– наименьшее отклонение средней длины общей нормали (Е_Wms);

– наименьшее отклонение длины общей нормали (Е_WS);

– наименьшее отклонение толщины зуба (Е_CS);

– предельные отклонения измерительного межосевого расстояния (Е_a’’s или Е_а’’i).

Эти показатели равноправны и назначаются изготовителем зубча­тых колес.

Числовые значения показателей, обеспечивающих гарантированный боковой зазор, и допуски на них берут из таблиц 14 и 15 ГОСТ 1643-81, 16, 17, 18 и 19 ГОСТ 1643-81, 20 и 21 ГОСТ 1643-81, 22 ГОСТ 1643-81.

По полученным значениям записывают исполнительный размер пока­зателя, обеспечивающего гарантированный боковой зазор. Например, для зубчатого колеса с делительным диаметром d = 320 мм, видом сопряжения в передаче D и степенью точности по нормам плавности 6:

– наименьшее дополнительное смещение исходного контура E_HS = – 89 мкм (табл. 14 ГОСТ 1643-81);

– допуск на смещение исходного контура Т_н при допуске на радиаль­ное биение зубчатого венца F_r = 56 мкм (степень точности по нормам кинематической точности 7, модуль 5 мм, Т_н = 100 мкм (табл. 15 ГОСТ 1643-81);

– исполнительный размер дополнительного смещения исходного контура должен быть записан в виде:

(Е_Н5 ) ^+Т_н или 0,089^+0,1 мм.

4) Изобразить схемы измерения всех назначенных показателей (параметров) для конт­роля точности зубчатого колеса и показателя, обеспечивающего гарантированный боковой зазор. Схемы изображаются не в масштабе на листах пояснительной записки либо отдельно и вклеиваются на листы пояснительной записки.

Для выполнения схем рекомендуется воспользоваться учебником [5, с. 327–330] или другой учебной, справочной и технической литературой по точности и контролю зубчатых колес.

5) Выполнить рабочий чертеж зубчатого колеса с соблюдением всех правил, установленных в ГОСТ 2.403-75; формат А4 или A3. В пра­вом верхнем углу чертежа должна быть помещена таблица, состоящая из трех частей, разделенных сплошными жирными линиями: в первой части помещаются основные данные колеса; во второй – данные для контроля взаимного положения разноименных профилей зуба; в третьей – контролируемые показатели точности зубчатого колеса.

7.2. Порядок выполнения этой задачи курсовой работы для конических зубчатых и червячных передач аналогичен порядку, изложенному для цилиндрических передач. При этом следует руководствоваться:

а) для конических зубчатых передач – ГОСТ 1758-81, учебником [5, с. 323–327], справочником [10, с. 468–488].

б) для червячных передач – ГОСТ 3675-81, учебником [5, с. 324–325], справочником [ 10, с. 489–507].

Варианты заданий для задачи 7 приведены в приложении Л.

Приложение К