Kartiovaihteiston parametrit. Kartiovaihteiden laskenta

Kartiohammaspyörä (kuva 2.1) koostuu hammaspyörästä 1, jossa on pienempi määrä hampaita z1 ja hammaspyörästä 2, jossa on suuri määrä hampaita z2, joiden suhteellinen liike voidaan esittää vierimisenä ilman, että niiden alkukartiot liukuvat toistensa yli. (aksoidit). Alkukartioiden ja hampaiden kylkien leikkausviivoja kutsutaan hampaiden viivoiksi.

Riisi. 2.1. Tyypit kartiohammaspyörät:

a - suorahampainen; b - pyöreällä hampaalla (β n> 0);
c - nollatyyppi (pn = 0); г - hypoidi (β n> 0).

Kääntökulmavaihteissa hampaiden linjat ovat suoria ja jatkaessaan leikkaavat pyörän akselin (kuva 2.1, a).

Kaarevilla hampailla varustettuja kartiohampaita on kolmea tyyppiä:

pyöreät hampaat, joissa hampaiden linjat ovat pyöreän kaaren muotoisia, joiden kaltevuuskulma β n> 0 (kuva 11.1, b);

kaarevilla hampailla (Zerol-tyyppi) ja kaltevuuskulmalla β n = 0 (kuva 11.1, c);

hypoidi, jossa hammaspyörän akselin siirtymä E suhteessa pyörän akseliin ja kaltevuuskulma β n> 0 (kuva 11.1.d).

Pyöreähampaisissa kartiohammaspyörissä on vähintään kaksi hammasta kytkettynä samanaikaisesti, mikä takaa hampaan muodon ansiosta jatkuvan kosketuksen, äänettömyyden ja sileyden suurillakin nopeuksilla. Samaan aikaan lähetysteho on 30 % suurempi kuin suorahampaisten viisteiset pyörät.

Zerol-tyyppiset pyörät, kuten kartiohammaspyörät, toimivat minimaalisilla aksiaalikuormilla. Ne on helppo hioa lämpökäsittelyn jälkeen, minkä ansiosta saavutetaan korkea tarkkuus. Siksi Zerol-tyyppisiä pyöriä käytetään nopeissa vaihteistoissa ( < 76 m/s) käytetään lentokoneiden rakentamisessa. Ne voidaan asentaa myös käyttöihin, joissa on aiemmin käytetty hammaspyöriä.

Hypoidipyörät toimivat hampaiden kaltevuuskulman β n ja limityskertoimen lisääntymisen vuoksi tasaisemmin ja hiljaisemmin kuin pyörät, joissa on pyöreät hampaat. Niitä käytetään laajalti autoteollisuudessa, koska vaihteiden ja pyörien akseleiden siirtymän ansiosta ne mahdollistavat matalasti laskettujen autojen suunnittelun.

Riisi. 2.2. Kartiohammaspyörän hampaiden päämuodot:

I - suhteellisesti laskeva; II - kartioiden yläosien siirtymällä; III - yhtä suuri.

GOST 19325-73:n mukaisesti kartiomaisen aksiaalisessa osassa on kolme hammasmuotoa hammaspyörät(kuva 2.2). I-muodossa kärkikartioiden ja kourujen yläpinnat osuvat kohdakkain ja hampaan varren korkeus pienenee suhteellisesti ulkopäästä sisäpäähän. Muodossa II jakokartioiden ja kaukaloiden huiput eivät ole yhteneväisiä, ja muodossa III jakokartioiden, kourujen ja latvojen generatriisit ovat yhdensuuntaiset (yhtä korkeat hampaat).

Yleensä hammaspyörät valmistetaan muodossa I ja harvemmin muodossa II. Kaarevat kartiohammaspyörät voivat olla minkä tahansa muotoisia. Samaan aikaan Form II:n avulla voit säätää onteloiden leveyttä ja hampaan paksuutta sen pituudella, jos tämä on tarpeen teknisistä syistä tai pyörän hampaiden lujuuden lisäämisvaatimuksen yhteydessä. .

Kartiopyörän elementit ja yksittäisen pyörän pääparametrit GOST 19325-73:n mukaisesti on esitetty kuvassa. 2.3. Kaaviossa kartiohammaspyörien kytkeytymisestä muodon I hampailla jakokartion generatriisit sekä hammaspyörän l ja vaihteen 2 yläosien ja laaksojen kartiot suppenevat yhteen pisteeseen O (kuva 2.3, a ). Tässä on pyörän akselien risteyskulma (10 °< Σ < 180°).

Riisi. 2.3. Kartiovaihteet:

a - sitoutumiskaavio; b - aksiaaliosan pääparametrit

Viistepyörän pääparametrit aksiaalisessa osassa ovat (Kuva 2.3, b):

perusetäisyys - A;

etäisyys kärjestä hampaiden yläosan ulkokehän tasoon - B;

etäisyys pohjapinnasta hampaiden yläosan ulkokehän tasoon - C;

hammastetun vanteen leveys - b;

hampaan keskipiste, joka makaa alkukartion generatrixissa hampaan pituuden keskellä - m;

kartiomaiset etäisyydet, vastaavasti, ulkoinen, sisäinen ja keskimääräinen - Re, R i, R m;

hampaan yläosien ja syvennysten ulkohalkaisijat, vastaavasti -d ue, d fe;

ulkohalkaisija - d e;

keskimääräinen nousuhalkaisija - d m;

jakokartiokulma - δ;

kartioiden kulmat, vastaavasti yläosat ja kourut - δ a, δ f;

vastaavasti hampaan pään ja jalan kulmat - θ a, θ f;

kaarevan hampaan linjan kaltevuuskulma akseliin nähden normaalileikkauksen pisteessä m - β n;

ulkoisen hampaan korkeus - h e;

hampaan moduuli normaalileikkauksen keskipisteessä - m n = d · m / Z;

pyörän (z 2) ja vaihteen (z 1) välityssuhde - u = z 2 / z 1.

Viistepyörien annetuista perusparametreista voidaan nähdä, että niitä on paljon enemmän kuin parametreja sylinterimäiset pyörät... Lisäksi monilla niistä on muuttuva arvo hampaan pituudella, esimerkiksi hampaan korkeus, onkalon leveys, halkaisijat eri osissa jne. Tämä monimutkaistaa merkittävästi hammaspyörien leikkaustyökalujen laskentamenetelmiä ja hammaspyörien leikkaustoimintojen asetusta.

Venäjän federaation rautatieministeriö

Henkilöstö- ja oppilaitosten osasto

Samaran osavaltion rautatieakatemia

Mekaniikan laitos

Kartiovaihteen laskenta

Kurssin menetelmäohjeet

"Koneen osat ja suunnittelun perusteet"

Erikoisalan opiskelijoille 150700 - Veturit

150800 - Vaunuja

170900 - Nosto ja kuljetus,

rakentaminen ja

maantieautot ja

laitteet

181400 - Sähkökuljetus

rautatiet.

Kokoanut A. A. Tolstonogov,

Globenko E.V.,

N.V. Nazarova,

Zharkov M.S.

Samara 2004

Metodologiset ohjeet laskennallisten ja graafisten töiden toteuttamiseen sekä kurssiprojekti tieteenalasta "Koneenosat ja suunnittelun perusteet" erikoisalojen opiskelijoille 150700, 150800, 170900 / Kokoonpannut A.A. Tolstonogov, E.V. Globenko, N.V. Nazarova, M. Zharkov .KANSSA. Samara, SamGAPS, 2004, 24 s.

Hyväksytty osaston kokouksessa, pöytäkirja nro 3. päivätty 13.10.2004.

Julkaistu Akatemian toimitus- ja julkaisuneuvoston päätöksellä.

Kokoonpano: Andrey Arlenovich Tolstonogov,

Globenko Jevgeni Viktorovich,

Nazarova Nadezhda Vladimirovna,

Žarkov Mihail Sergeevich.

Arvostelijat: OKM SSAU:n laitoksen apulaisprofessori Vasin V.N.,

SamIIT:n mekaniikan osaston professori V.V. Yankovsky

Toimittaja: Shimina I.A.

Allekirjoitettu tulostettaviksi 33.33.2002 Muoto 60x84 1,16

Kirjoituspaperi. KONV. Tulosta l

Levikki 100 kappaletta. Tilausnumero.

© Samara State Academy of Railways, 2004.

1. Menetelmä kartiohammaspyörän laskentaa varten 5

Vaihteiston materiaalin valinta 5

Sallittujen jännitysten määrittäminen 5

Hampaiden lukumäärän ja välityssuhteen määritys 6

Pyörän ulkohalkaisijan määrittäminen 7

Vaihteiston geometristen parametrien laskenta 8

Kosketusjännitteiden tarkistuslaskenta

hampaiden työpinnoilla 9

Voimien määritys kartiovaihteistossa 10

Tarkista hampaiden kestävyyden laskeminen

taivutusjännityksille 10

Kuva 7

On suositeltavaa suorittaa kartiohammaspyörien laskenta keskittyen luvussa 7 esitettyihin sylinterihammaspyörien riippuvuuksiin. Kosketusjännitysten laskeminen on sallittua yksinkertaistetun kaavan mukaan:

missä R on keskimääräinen kartioetäisyys R = Re -0,5b. R e- ulompi kartioetäisyys. Kuormituskertoimen K N oletetaan olevan sama kuin lieriömäisten hammaspyörien kohdalla edellyttäen, että kartiohammaspyörien tarkkuus on yksikön verran suurempi kuin lieriömäisten hammaspyörien. T 2 - vääntömomentti pyörässä (N mm); b on hammastetun vanteen leveys.

Suunnittelulaskenta alkaa määrittämällä pyörän ulkohalkaisija:

Hammaspyörästöille K d = 99, pyörille, joissa on pyöreät hampaat K d = 86.

Taulukko 15

Kaavat hammaspyörien geometrian laskemiseen

Parametrit	Nimitys	Kaava
Jatkuva ulkohalkaisija		(3,29)
Kartioetäisyyden ulkopuolella	R e
Rengaspyörän leveys	b
Keskimääräinen kartioetäisyys	R
Keskipiirin moduuli	m
Keskimääräinen nousuhalkaisija	d
Jakokartion kulma		;
Ulkoisen hampaan korkeus	h e
Hampaan pään ulkokorkeus	h ae
Hammasrungon ulkokorkeus	h fe
Hampaan pään kulma
Hampaiden jalkakulma
Hampaan kärjen ulkohalkaisija	d ae

Kaavalla (8.2) saadut arvot d e 2 pyöristys (mm) standardin GOST 12289-76: 50 mukaisesti; (56); 63; (71); 80; (90); sata; (112); 125; (140); 160; (180); 200; 250; 280; 315; 355; 400; 450; 500; 560; 630; 710; 800; 900; 1000; 1120; 1250; 1400; 1600.

Arvot ilman sulkeita ovat suositeltavia.

On toivottavaa pyöristää välityssuhteiden U nimellisarvot GOST 12289-76:n mukaisesti: 1; (1,12); 1,25; (1,40); 1,6; (1,8); 2; (2,24); 2,5; (2,8); 3,15; (3,55); 4,0; (4,5); 5,0; (5,6); 6.3.

Arvot ilman sulkeita ovat suositeltavia. Todellinen poikkeama ei saa ylittää 3 %.

Vaihteistoja suunniteltaessa suositellaan otettavaksi hammaspyörän leveyden suhde.

Kerroin К Нβ alustavasti renkaille, joiden hampaiden pintakovuus HB on alle 350 1,2-1,35; kovuus HB yli 350 välillä 1,25 - 1,45 (katso kohta 7).

pyörän hampaiden lukumäärä Z 2 = Z 1 U.

Koska hampaiden lukumäärän löydetyt arvot pyöristetään lähimpään kokonaisuuteen, on tarpeen selventää suhde U = Z2/Z1 ja kulma δ 2 = kaari tg u.

Ulkoinen piirimoduuli minä ei tarvitse pyöristää.

Kartiohammaspyörän hampaiden taivutusjännitysten kestävyyden tarkistaminen suoritetaan kaavan mukaan:

missä K F- kuormituskerroin taivutusta laskettaessa, valittu samalla tavalla kuin sylinterimäisille pyörille. F t- kehävoima, jonka katsotaan kohdistuvan tangentiaalisesti keskimmäiseen nousuympyrään F t = 2T 2 / d 2;

Y F- hampaiden muotokerroin (katso kohta 7), joka valitaan vastaavan hampaiden lukumäärän mukaan (kierrehammaspyörille); ξ F ≈ 0,85 - kartiohammaspyörien kantavuuden alenemiskerroin verrattuna sylinterimäisiin hammaspyöriin; m on keskimääräinen laskettu sitoutumismoduuli. Sallittu jännite valitaan samalla tavalla kuin sylinterimäiset vaihteet(katso kohta 7).

Laskelma suoritetaan, kuten sylinterimäisille vaihteille, pyörälle, jonka suhde on pienempi.

Kierukkavaihteiden laskenta

Kierukkavaihteita käytetään tapauksissa, joissa käyttö- ja vetoakselien geometriset akselit leikkaavat (yleensä suorassa kulmassa). Madon muodon perusteella siirrot erottuvat lieriömäisistä ja globoidisista (koverista) matoista. Ensimmäiset puolestaan ​​on jaettu lähetyksiin, joissa on Archimedean-, kierre- ja involuuttiset matot. Tässä huomioidaan vain hammaspyörät, joissa on arkhimedealaiset matot (aksiaalisessa leikkauksessa kelaprofiili on puolisuunnikkaan muotoinen; loppuosassa kelat on ääriviivattu arkhimedelaisen spiraalin avulla). Kierukkavaihteet valmistetaan vaihteiston muodossa, harvemmin auki.

Välityssuhde matovaihteisto: , missä z 2- hampaiden lukumäärä matopyörä; z t- madon kierrosten (kutsujen) määrä.

GOST 2144-76:n (sylinteriset kierukkavaihteet) mukaan välityssuhteita on kaksi riviä u sisällä 8-80, suoritetaan klo Z 1= 1, 2 tai 4 (madot, joissa Z 1= 3 eivät sisälly GOST:iin) ja Z 2 = 30-80:

1. rivi: 8; 10; 12,5; kuusitoista; kaksikymmentä; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80;

2. rivi: 9; 11,2; 14; kahdeksantoista; 22,4; 28; 35,5; 45; 56; 71.

Käännösten määrän kasvaessa Z 1 matokierron nousukulma kasvaa ja siirtoteho kasvaa. Yksikertaisten matojen käyttöä ei suositella, ellei se ole ehdottoman välttämätöntä. On suositeltavaa nimittää: Z 1= 4 varten u = 8-; -15, Z 1= 2 varten u= 15-; -30 ja Z 1= 1 varten u >30.

Useissa tapauksissa on suositeltavaa suorittaa rinnakkain kaksi laskentaa voimansiirrosta eri pyörän hampaiden lukumäärällä ja madon sisääntulolla, ja sitten saatujen mittojen ja voimansiirron tehokkuuden perusteella valita paras vaihtoehto... Esimerkiksi varten u= 16 laskelmaa tulisi tehdä ottaen Z1 = 2, Z2 = 32 ja Z1 = 4, Z2 = 64(koulutusprojekteissa voit olettaa Z 1 = 3 ja Z 2 = 48).

8.5.1. Lähetyksen perusparametrit

Jäljempänä tarkastellaan hammaspyöriä ilman siirtymää Arkhimedeen kierteellä, jonka profiilikulma aksiaalileikkauksessa on a = 20 ◦. Tärkeimmät vaihdeparametrit on esitetty taulukossa 16.

Mato. Madon päämittojen merkinnät on esitetty kuvassa. 8. Suhde madon lasketun askeleen välillä R 1, moduuli m ja madon isku P z 1 ilmaistaan ​​kaavalla:

Vasen leikkaussuunnalla olevia matoja ei tarvitse käyttää ilman erityisiä syitä. Madon nousuhalkaisija, joka yhtyy korjaamattomilla vaihteilla alkuhalkaisijaan, otetaan madon aksiaalisen moduulin kerrannaiseksi:

Missä q = d1/m- madon halkaisijan kerroin

Madon nousukulma γ liittyvä z 1 ja q suhde

Laske kartiomainen kannenvaihde yksivaiheinen yleisvaihteisto edellyttäen, että vaihteen välittämä teho P 1 = 5 kW; vaihteen kulmanopeus ω1 = 105 rad/s (n1 = 1000 min -1); pyörän kulmanopeus ω 2 = 34 rad/s (n2 = 325 min -1). Vaihteiston kuormitus on vakio. Käyttöikä 15 000 tuntia.

Ratkaisu.

Voimansiirtoa varten tarjoamme evoluutiovaihteiston ilman siirtymää. Koordinoimme pääparametrit GOST 12289-76:n kanssa. Hammaspyörien materiaali, lämpökäsittely ja tarkkuusaste on määritetty samalla tavalla kuin lieriömäisen hammaspyörän laskentaesimerkissä.

Välityssuhde (välityssuhde) kaavan mukaan

Hyväksymme GOST 12289-76:n mukaisesti u = 3,15.

Lasketaan hammaspyörän hampaiden kosketuslujuus. Määritä vaihteen alkuperäinen keskimääräinen halkaisija d wm1 kaavan mukaan



Tätä varten laskemme tähän kaavaan sisältyvien määrien arvot. Vaihteen välittämä vääntömomentti:



Kerroin ψ bd = 0,4... klo ψ bd = 0,4 ja hampaiden pintakovuus HB460(katso esimerkki lieriömäisen hammaspyörän laskemisesta) kaavion 1a mukaisesti kerroin K Hβ = 1,4.

Hampaiden pintojen kosketuskestävyyden raja σ H lim b = 1014 MPa(katso esimerkki). Turvallisuus tekijä s H = 1,1; kerroin ZR = 0,95; kerroin Z v = 1... Stressijaksojen perusluku N H0 = 70 × 10 6... Vastaava rasitusjaksojen lukumäärä vaihteelle kaavan mukaan

Suhteeseen N HE / N H0 = 900 × 10 6 / (70 × 10 6) ≈ 11 käyrän mukaan (kuva 1) kestävyyskerroin K HL = 0,9

.

Riisi. yksi

Sallittu kosketusjännitys kaavan mukaan

Vaihteen kallistuskeskimääräinen halkaisija d m1 = d wm1 = 76 mm... Suoritamme hampaiden tarkistuslaskelman taivutusta varten kaavan mukaan



Lasketaan ensin tähän kaavaan sisältyvien määrien arvot. Hampaiden laskenta taivutusta varten tehdään vaihteen mukaan, koska sen hampaat pohjassa ovat ohuempia kuin pyörän hampaat.

Hammaspyörän hampaiden lukumäärä z 1 = 20... Pyörän hampaiden lukumäärä kaavan mukaan

Keskimääräinen hampaan moduuli kaavan mukaan

Hammaspyörän jakokartioiden kaltevuuskulmat δ 1 ja pyörät δ 2 kaavan mukaan

siten, δ 1 = 17 ° 40 ′ ja δ 2 = 72 ° 20 ′... Hammaspyörän leveys kaavan mukaan

Hammasmoduuli m(ulompi kehän jakoviiva) kaavan mukaan



GOST 9563-60 (ST SEV 310-76) mukaan hyväksymme m = 4 mm Keskimmäinen moduuli

Vaihteen alkuperäinen keskimääräinen halkaisija kaavan mukaan

Siirtonopeus kaavan mukaan

Vastaava hammaspyörän hampaiden lukumäärä kaavan mukaan

Riisi. 2

Kaavion (kuva 2) mukaan hampaiden muotokerroin Y F = 4... Kun hampaiden pinta on kova HB460 ja ψ bd = 0,4 kaavion 1a (kuva 3) mukaan K Fβ = 1,7; dynaaminen kuormituskerroin K Fv = 1,1(Katso taulukko). Kerroin ψ m kaavan mukaan

Riisi. 3

Määritä hammaspyörän hampaiden sallittu taivutusjännitys [σ F] kaavan mukaan



Tätä varten laskemme tähän kaavaan sisältyvien määrien arvot. Hampaiden taivutuskestävyysraja σ Flim b = 580 MPa(katso taulukko); turvallisuus tekijä s F = l, 7; kerroin K Fc = 1; stressijaksojen perusmäärä N F0 = 4 × 10 6... Vastaava määrä stressijaksoja N FE = N HE = 900 × l0 6... Koska N F0 = 900 × 10 6> N F0 = 4 × 10 6, sitten kestävyyskerroin K FL = 1.

Hammaspyörän hampaiden sallittu taivutusjännitys kaavan mukaan

Tehdään tarkistuslaskelma hammaspyörän hampaista taivutusta varten kaavan mukaan

Näin ollen hammaspyörän hampaat ovat melko vahvoja taivutukseen.

Hammaspyörän ulkohalkaisijoiden jakaminen d e1 ja pyörät d e2 kaavan mukaan

GOST 12289-76:n mukaan lähin standardiarvo d e2 = 250 mm ja siksi d e2 = 252 mm vastaa GOSTia.

Kruunun hampaiden leveys GOST:n mukaan b = 38 mm.

Määritä hampaiden koko. GOST 13754-81 (ST SEV 516-77) mukaan hampaiden päiden korkeuden suhde h • a = 1 ja hampaiden säteittäisen välyksen kerroin s • = 0,2.

Hampaiden pään korkeus

Piikkijalkojen korkeus

Hampaiden korkeus

Topien ulkohalkaisija d ae ja painaumien halkaisija d fe kaavojen mukaan:
varusteita varten


pyörää varten