Теоретическое обоснование. Практическая работа № 1

СОДЕРЖАНИЕ

Введение…………………………………………………………………..…………2

Практическая работа № 1

Выбор материалов и определение допускаемых напряжений для зубчатых передач…………………………….………………………………………..……….3

Практическая работа № 2

Проектный и проверочный расчет цилиндрической зубчатой передачи.………11

Практическая работа № 3

Выбор материалов и расчет червячной передачи…………………………... …...21

Практическая работа № 4

Выбор параметров и расчет ременной передачи …………………......................31

Практическая работа № 5

Выбор электродвигателя для редуктора общего назначения……...…………...42

Список литературы……………………………………………………………48

ВВЕДЕНИЕ

Учебная дисциплина "Детали машин и основы конструирования" предусматривает изучение основ расчета и проектирования деталей машин и механизмов общего назначения и устанавливает базовые знания для освоения специальных дисциплин.

Внимание к организации и проведению практических работ по дисциплине «Детали машин и основы конструирования» объясняется тем, что практические занятия иллюстрируют основные теоретические положения и способствуют осмысленному освоению изучаемого материала. В то же время эта форма учебной работы способствует активизации мыслительной деятельности студентов, формирует инженерное мышление, приучает работать со справочной литературой, прививает навыки оформления и обобщения полученных результатов.

Данное учебно-методическое пособие включает в себя:

· краткое теоретическое обоснование и методические указания для выполнения практических работ;

· необходимые справочные данные;

· примеры практических расчётов;

· многовариантные задания.

Учебно-методическое пособие может быть использовано студентами всех форм обучения при выполнении практических работ по дисциплине «Детали машин и основы конструирования», при курсовом и дипломном проектировании.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №1

Тема: ВЫБОР МАТЕРИАЛОВ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДОПУСКАЕМЫХ НАПРЯЖЕНИЙ ДЛЯ ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ

Цель занятия: - приобрести навыки в работе по выбору материалов для цилиндрических зубчатых колёс и в определении допускаемых напряжений на контактную прочность и изгиб.

Задание: Выбрать материал, назначить термическую обработку и определить допускаемые напряжения на контактную и изгибную прочность для пяти вариантов термической обработки.

Теоретическое обоснование

В зависимости от вида изделия, условий его эксплуатации и требований к габаритным размерам выбирают необходимую твердость колес и материалы для их изготовления. Для силовых передач чаще всего применяют стали. Передачи со стальными зубчатыми колесами имеют минимальную массу и габариты, причем чем меньше габариты, тем выше твердость рабочих поверхностей зубьев, которая, в свою очередь, зависит, как от марки стали, так и от вида термической обработки.

На практике в основном применяют следующие варианты термической обработки (т.о.):

1. Т.о. колеса- улучшение, твердость 235... 262 НВ;

т.о. шестерни- улучшение, твердость 269...302 НВ.

Марки сталей одинаковы для колеса и шестерни: 45, 40Х, 40ХН, 35ХМ и др. Для прямозубых колес твердость шестерни должна быть на 30-50 единиц Бринелля больше, чем твердость колеса. Для косозубых колес эта разность должна быть по возможности наибольшей. Зубья колес из улучшаемых сталей хорошо прирабатываются и не подвержены хрупкому разрушению, но имеют ограниченную нагрузочную способность. Применяют в слабонагруженных и средненагруженных передачах. Область применения улучшенных зубчатых колес сокращается.

2. Т.о. колеса- улучшение,твердость 269...302 НВ;

т.о. шестерни - улучшение и закалка ТВЧ,твердость поверхности в зависимости от марки стали 45...53 HRC. Твердость сердцевины зуба соответствует термообработке улучшение.Марки сталей одинаковы для колеса и шестерни: 40Х, 40ХН, 35ХМ и др.

3. Т.о. колеса и шестерниодинаковая - улучшение и закалка ТВЧ,

твердость поверхности в зависимости от марки стали: 45...53 HRC. Марки сталей одинаковы для колеса и шестерни: 40Х,40ХН, 35ХМ и др. Закалённые колёса не прирабатываются, поэтому разность твёрдости шестерни и колеса не нужна.

4. Т.о. колеса - улучшение и закалка ТВЧ,твердость поверхности в зависимости от марки стали 45...53 HRC;

т.о. шестерни - улучшение, цементация и закалка,твердость поверхности 56...63 HRC. Материал шестерни - стали марок 20Х, 20ХН2М, 18ГТ, 12ХНЗА и др.

5. Т.о. колеса и шестерниодинаковая - улучшение, цементация и закалка,твердость поверхности 56...63 HRC. Цементация (поверхностное насыщение углеродом) с последующей закалкой наряду с большой твердостью поверхностных слоев обеспечивает и высокую прочность зубьев на изгиб. Марки сталей одинаковы для колеса ишестерни: 20Х, 20ХН2М, 18ХГТ, 12ХНЗА, 25ХГМ и др.

Кроме цементации применяют также нитроцементацию(твердость поверхности 56...63 HRC, стали марок 25ХГМ, 30ХГТ) и азотирование(твердость поверхности 58...67 HRC, стали марок 38Х2МЮА, 40ХНМА).

При поверхностной термической или химико-термической обработке зубьев механические характеристики сердцевины зуба определяет предшествующая термическая обработка (улучшение).

Несущая способность зубчатых передач по контактной прочности тем выше, чем выше поверхностная твердость зубьев.Поэтому целесообразно применение поверхностного термического или химико-термического упрочнения. Эти виды упрочнения позволяют в несколько раз повысить нагрузочную способность передачи по сравнению с улучшаемыми сталями. Например, допускаемые контактные напряжения [σ_н] зубчатых колес, подвергнутых цементации, два раза превышают значения [σ_н] колес, подвергнутых термическому улучшению, что позволяет уменьшить массу в четыре раза.

Однако при назначении твердости рабочих поверхностей зубьев следует иметь в виду, что большей твердости соответствует более сложная технология изготовления зубчатых колесималые размеры передачи (что может привести к трудностям при конструктивной разработке узла).