Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Материалы и термообработка


Стр 1 из 9Следующая ⇒




198-2005

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ для выполнения расчетно-графических заданий по дисциплине «Детали машин и основы конструирования» для студентов специальностей 220402, 150201, 150202, 151001, 151002, 130501, 160302 всех форм обучения Часть 1    

 

 

Составители канд. техн. наук В.А. Нилов,
канд. техн. наук М.Г. Поташников,
канд. техн. наук А.В. Кочегаров,

канд. техн. наук Р.А.Жилин
ассистент О.К. Битюцких

 

УДК 531.8 – 621.01

Методические указания для выполнения расчетно-графических заданий по дисциплине «Детали машин и основы конструирования» для студентов специальности 220402, 150201, 150202, 151001, 151002, 130501, 160302 всех форм обучения. / Воронеж. гос.техн.ун-т; Сост. В.А. Нилов, М.Г. Поташников, А.В. Кочегаров, Р.А.Жилин, О.К. Битюцких. Воронеж, 2005. Ч.1. 36 с.

Методические указания предназначены для студентов, выполняющих расчетно-графическое задание по дисциплине «Детали машин и основы конструирования». Рассмотрены вопросы ручного расчета зубчатых передач редукторов, определение допускаемых напряжений и даны варианты заданий.

Методические указания предназначены для студентов специальности всех форм обучения.

Методические указания подготовлены в электронном виде в текстовом редакторе Microsoft Word 2000 и содержатся в файле Детали_машин-часть1.doc.

ã Воронежский государственный технический университет, 2005

Ил. 15. Библиогр.: 5 назв.

Рецензент канд. техн. наук, доц. Б.Б.Еськов

Ответственный за выпуск зав. кафедрой профессор В.А.Нилов

Издаётся по решению редакционно-издательского совета
Воронежского государственного технического университета

Требования к оформлению
расчетно-графических заданий

Расчетно-графические задания по курсу «Детали машин и основы конструирования» выполняется рукописным или машинописным способом с одной стороны листа формата А4.

На титульном листе приводятся следующие данные:

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение по высшему профессиональному образованию «Воронежский государственный технический университет»;

кафедра проектирования механизмов и подъемно-транспортных машин;

наименование работы;

номера задания и варианта;

фамилия и инициалы студента, шифр и номер группы, факультет;

фамилия и инициалы преподавателя;

город, год.

1. Расчетно-графические задания должны содержать: задание, расчёт с необходимыми пояснениями и рисунками, выводы.

2. Схемы, рисунки и графики выполняются карандашом с помощью чертёжных инструментов.

 

 

Варианты заданий

Задача № 1

1. Рассчитать закрытую цилиндрическую прямозубую передачу.

2. Рассчитать и сконструировать ведомый вал передачи.

Рис. 1. Схема редуктора Рис. 2. График нагрузки

 

Задача № 2

1. Рассчитать закрытую коническую косозубую передачу.

2. Рассчитать и сконструировать ведомый вал передачи.

Рис. 3. Схема редуктора Рис. 4. График нагрузки

Таблица 1

Исходные данные задачи № 1

Номер варианта N2 n1 n2 L n, сут К, год
          0, 3 0, 7
          0, 4 0, 6
          0, 5 0, 5
          0, 6 0, 4
          0, 7 0, 3
          0, 8 0, 4
          0, 0, 5
          70, 6 0, 8
          0, 5 0, 6
          0, 4 0, 7
          0, 5 0, 8
          0, 6 0, 7
          0, 7 0, 6
          0, 8 0, 5
          0, 9 0, 4
          0, 8 0, 3
          0, 7 0, 4
          0, 6 0, 5
          0, 5 0, 6
          0, 4 0, 7
          0, 3 0, 8
          0, 4 0, 7
          0, 5 0, 6
          0, 6 0, 5
          0, 7 0, 4
          0, 8 0, 3
          0, 9 0, 4
          0, 8 0, 5
          0, 7 0, 6
          0, 6 0, 3

Таблица 2

Исходные данные задачи № 2

Номер варианта N2 n1 n2 L n, сут К, год
          0, 5 0, 8
          0, 6 0, 7
          0, 7 0, 6
          0, 8 0, 5
          0, 5 0, 4
          0, 6 0, 3
          0, 7 0, 4
          0, 8 0, 5
          0, 9 0, 6
          0, 8 0, 7
          0, 6 0, 8
          0, 5 0, 9
          0, 4 0, 8
          0, 3 0, 7
          0, 9 0, 6
          0, 8 0, 5
          0, 7 0, 4
          0, 6 0, 3
          0, 5 0, 6
          0, 4 0, 7
          0, 3 0, 8
          0, 4 0, 8
          0, 5 0, 7
          0, 6 0, 7
          0, 7 0, 8
          0, 8 0, 6
          0, 9 0, 5
          0, 7 0, 4
          0, 6 0, 8
          0, 5 0, 7

Задача № 3

1. Рассчитать закрытую цилиндрическую косозубую передачу.

2. Рассчитать и сконструировать ведомый вал передачи.

Рис. 5. Схема редуктора Рис. 6. График нагрузки

 

Задача № 4

1. Рассчитать закрытую коническую прямозубую передачу.

2. Рассчитать и сконструировать ведомый вал передачи

Рис. 7. Схема редуктора Рис. 8 График нагрузки

Таблица 3

Исходные данные задачи № 3

Номер варианта N2 n1 n2 L n, сут К, год
          0, 7 0, 6
          0, 8 0, 7
          0, 6 0, 5
          0, 5 0, 6
          0, 4 0, 3
          0, 3 0, 4
          0, 2 0, 8
          0, 4 0, 6
          0, 6 0, 3
          0, 5 0, 8
          0, 6 0, 7
          0, 7 0, 5
          0, 8 0, 4
          0, 7 0, 5
          0, 6 0, 8
          0, 5 0, 9
          0, 4 0, 7
          0, 3 0, 6
          0, 2 0, 9
          0, 3 0, 8
          0, 4 0, 6
          0, 5 0, 7
          0, 6 0, 5
          0, 7 0, 5
          0, 8 0, 4
          0, 7 0, 3
          0, 6 0, 5
          0, 5 0, 7
          0, 4 0, 8
          0, 3 0, 9

Таблица 4

Исходные данные для задачи № 4

Номер варианта N2 n1 n2 L n, сут К, год
  1, 2       0, 3 0, 5
  1, 4       0, 4 0, 6
  1, 6       0, 5 0, 7
  1, 8       0, 6 0, 3
  2, 0       0, 7 0, 4
  2, 2       0, 8 0, 5
  2, 4       0, 7 0, 3
  2, 8       0, 6 0, 4
  3, 0       0, 5 0, 7
  3, 2       0, 4 0, 8
  3, 4       0, 3 0, 9
  3, 6       0, 2 0, 7
  3, 8       0, 3 0, 6
  4, 0       0, 4 0, 5
  4, 2       0, 5 0, 4
  4, 4       0, 6 0, 3
  4, 6       0, 7 0, 5
  4, 8       0, 8 0, 4
  5, 0       0, 7 0, 3
  6, 2       0, 6 0, 3
  7, 2       0, 5 0, 4
  8, 2       0, 4 0, 6
  9, 2       0, 3 0, 7
  10, 2       0, 2 0, 8
  11, 2       0, 4 0, 9
          0, 3 0, 8
          0, 5 0, 6
          0, 7 0, 4
          0, 4 0, 7
          0, 5 0, 6

Задача № 5

1. Рассчитать закрытую червячную передачу.

2. Рассчитать и сконструировать ведомый вал передачи

Рис. 9. Схема редуктора Рис. 10. График нагрузки

 

Задача № 6

1. Рассчитать закрытую цилиндрическую шевронную передачу.

2. Рассчитать и сконструировать ведомый вал передачи

Рис. 11. Схема редуктора Рис. 12. График нагрузки

Таблица 5

Исходные данные для задачи № 5

Номер варианта N2 n1 n2 L n, сут К, год
  0, 5       0, 4 0, 8
  0, 7       0, 5 0, 7
  0, 9       0, 6 0, 5
  1, 1       0, 7 0, 4
  1, 3       0, 8 0, 7
  1, 5       0, 7 0, 4
  1, 7       0, 6 0, 5
  1, 9       0, 5 0, 7
  2, 0       0, 4 0, 8
  2, 5       0, 3 0, 9
  3, 5       0, 2 0, 7
  4, 5       0, 8 0, 3
  5, 5       0, 6 0, 4
          0, 4 0, 6
          0, 2 0, 9
          0, 3 0, 8
          0, 5 0, 4
          0, 7 0, 5
          0, 8 0, 6
          0, 7 0, 6
          0, 6 0, 8
          0, 5 0, 3
          0, 4 0, 7
          0, 3 0, 8
          0, 2 0, 9
          0, 3 0, 7
          0, 4 0, 5
          0, 5 0, 6
          0, 6 0, 7
          0, 7 0, 8

Таблица 6

Исходные данные для задачи № 6

Номер варианта N2 n1 n2 L n, сут К, год
          0, 5 0, 8
          0, 6 0, 7
          0, 7 0, 6
          0, 8 0, 5
          0, 7 0, 4
          0, 6 0, 5
          0, 5 0, 7
          0, 4 0, 8
          03, 0, 9
          0, 2 0, 7
          0, 3 0, 8
          0, 4 0, 7
          0, 5 0, 6
          0, 6 0, 4
          0, 7 0, 5
          0, 8 0, 4
          0, 7 0, 3
          0, 6 0, 5
          0, 5 0, 7
          0, 4 0, 3
          0, 3 0, 6
  7, 5       0, 2 0, 8
  6, 5       0, 3 0, 7
          0, 4 0, 5
  5, 5       0, 5 0, 6
          0, 6 0, 5
  4, 5       0, 7 0, 4
          0, 8 0, 5
  3, 5       0, 7 0, 6
          0, 6 0, 7

Задача № 7

1. Рассчитать планетарную передачу. Нагрузка постоянная. Срок службы длительный.

2. Рассчитать и сконструировать ведомый вал передачи.

 


Рис. 13. Схема редуктора

Таблица 7

Исходные данные для задачи 7

Величина Вариант
             
Nа, кВт              
nh, об/мин              
nа, об/мин              
Величина Вариант
             
Nа, кВт              
nh, об/мин              
nа, об/мин              
                 

Материалы и термообработка

 

Практикой эксплуатации и специальными исследованиями установлено, что нагрузка, допускаемая по контактной про­чности зубьев, определяется в основном твердостью материала. Высокую твердость в сочетании с другими характеристиками, а следовательно, малые габариты и массу передачи можно получить при изготовлении зубчатых колес из сталей, подвер­гнутых термообработке. Сталь в настоящее время — основной материал для изготовления зубчатых колес и в особенности для зубчатых колес высоконагруженных передач..

В зависимости от твердости (или термообработки) стальные зубчатые, колеса разделяют на две основные группы: твердостью Н £ 350 НВ — зубчатые колеса, нормализованные или улучшен­ные; твердостью Н > 350 НВ — с объемной закалкой, закалкой ТВЧ, цементацией, азотированием и др. Эти группы различны по технологии, нагрузочной способности и способности к при­работке.

Твердость материала Н £ 350 НВ позволяет производить чистовое нарезание зубьев после термообработки. При этом можно получать высокую точность без применения дорогих отделочных операций (шлифовки, притирки и т. п.). Колеса этой группы хорошо прирабатываются и не подвержены хрупкому разрушению при динамических нагрузках. Для лучшей приработки зубьев твердость шестерни рекомендуют назначать больше твердости колеса не менее чем на 10...15 единиц:

H1 ³ H2 + (10...15) HB

Технологические преимущества материала при Н < 3 50 НВ обеспечили ему широкое распространение в условиях ин­дивидуального и мелкосерийного производства, в мало- и средненагруженных передачах, а также в передачах с большими колесами, термическая обработка которых затруднена.

При Н> 350 НВ (вторая группа материалов) твердость вы­ражается обычно в единицах Роквелла— HRC (1HRC» 10 HB).

Специальные виды термообработки позволяют получить твердость Н=(50...60) HRC. При этом допускаемые контактные напряжения увеличиваются до двух раз, а нагрузочная способность передачи—до четырех раз по сравнению с нормализованными или улучшенными сталями. Возрастают также износостойкость и стойкость против заедания.

Применение высокотвердых материалов является большим резервом повышения нагрузочной способности зубчатых передач. Однако с высокой твердостью связаны некоторые допол­нительные трудности:

1. Высокотвердые материалы плохо прирабатываются, поэтому они требуют повышенной точности изготовления, повышенной жесткости валов и опор, желательно фланкирование зубьев прямозубых колес.

2. Нарезание зубьев при высокой твердости затруднено, поэтому термообработку выполняют после нарезания. Неко­торые виды термообработки (объемная закалка, цементация) сопровождаются значительным короблением зубьев. Для ис­правления формы зубьев требуются дополнительные операции: шлифовка, притирка, обкатка и т. п. Эти трудности проще преодолеть в условиях крупносерийного и массового произ­водства, когда окупаются затраты на специальное оборудова­ние, инструменты и приспособления. В изделиях крупносерий­ного и массового производства применяют, как правило, колеса с высокотвердыми зубьями.

Объемная закалка — наиболее простой способ получения высокой твердости зубьев. При этом зуб становится твердым по всему объему. Для объемной закалки используют углеродис­тые и легированные стали со средним содержанием углерода 0, 35...0, 5% (стали 45, 40Х, 40ХН и т. д.). Твердость на поверхности зуба 45...55 HRC.

Недостатки объемной закалки: коробление зубьев и необ­ходимость последующих отделочных операций, понижение изгибной прочности при ударных нагрузках (материал приоб­ретает хрупкость); ограничение размеров заготовок, которые могут воспринимать объемную закалку. Последнее связано с тем, что для получения необходимой твердости при закалке скорость охлаждения не должна быть ниже критической. С увеличением размеров сечений детали скорость охлаждения падает, и если ее значение будет меньше критической, то получается так называемая мягкая закалка. Мягкая закалка дает пониженную твердость.

Объемную закалку во многих случаях заменяют поверх­ностными термическими и химико-термическими видами об­работки,, которые обеспечивают высокую поверхностную тве­рдость (высокую контактную прочность) при сохранении вязкой сердцевины зуба (высокой изгибной прочности при ударных нагрузках).

Поверхностная закалка токами высокой частоты или пламенем ацетиленовой горелки обеспечивает Н = (48...54) HRC и применима для сравнительно крупных зубьев (m ³ 5 мм). При малых модулях опасно прокаливание зуба насквозь, что делает зуб хрупким и сопровождается его короблением. При относительно тонком поверхностном закаливании зуб искажа­ется мало. И все же без дополнительных отделочных операций трудно обеспечить степень точности выше 8-й. Закалка ТВЧ требует специального оборудования и строгого соблюдения режимов обработки. Стоимость обработки ТВЧ значительно возрастает с увеличением размеров колес. Для поверхностной закалки используют стали 40Х, 40ХН, 45 и др.

Цементация (насыщение углеродом поверхностного слоя с последующей закалкой) — длительный и дорогой процесс. Однако она обеспечивает очень высокую твердость (58....63HRC). При закалке после цементации форма зуба искажается, а поэтому требуются отделочные операции. Для цементации применяют низкоуглеродистые стали простые (сталь 15 и 20) и легированные (20Х, 12ХНЗА и др.). Легированные стали обеспечивают повышенную прочность сердцевины и этим предохраняют продавливание хрупкого поверхностного слоя при перегрузках. Глубина цементации около 0, 1...0, 15 от толщины зуба, но не более 1, 5...2 мм.

При цементации хорошо сочетаются весьма высокие контактная и изгибная прочности. Ее применяют в изделиях, где масса и габариты имеют решающее значение (транспорт, авиация и т. п.).

Нитроцементация - насыщение углеродом в газовой среде. При этом по сравнению с цементацией сокращаются длитель­ность и стоимость процесса, - упрочняется тонкий поверхностный слой (0, 3...0, 8 мм) до 60...63 HRC, коробление уменьшается, что позволяет избавиться от последующего шлифования. Нитроцементация удобна в массовом производстве и получила широкое применение в редукторах общего назначения, в автомобилестро­ении и других отраслях - материалы 25ХГМ, 25ХГТ и др.

Азотирование (насыщение поверхностного слоя азотом) обеспечивает не меньшую твердость, чем при цементации.

Малая толщина твердого слоя (около 0, 1...0, 6 мм) делает зубья чувствительными к перегрузкам и непригодными для работы в условиях повышенного абразивного износа (например, плохая защита от загрязнения). Степень коробления при азотировании мала. Поэтому этот вид термообработки особен­но целесообразно применять в тех случаях, когда трудно выполнить шлифование зубьев (например, колеса с внутренними зубьями). Для азотируемых колес применяют молибденовую сталь 38ХМЮА или ее заменители 38ХВФЮА и 38ХЮА. Заготовку зубчатого колеса, предназначенного для азотирова­ния, подвергают улучшению в целях повышения прочности сердцевины.

При отсутствии абразивного износа целесообразно приме­нять так называемое мягкое азотирование на глубину 10...15 мкм. Оно значительно проще, обеспечивает минимальное коробление и позволяет получать зубья 7-й степени точности без отделочных операций. Для мягкого азотирования применя­ют улучшенные хромистые стали типа 40Х, 40ХФА, 40Х2НМА.

Как было отмечено, высокая твердость зубьев значительно повышает их контактную прочность. В этих условиях реша­ющей может оказаться не контактная, а изгибная прочность. Для повышения изгибной прочности высокотвердых зубьев рекомендуют проводить упрочнение галтелей путем дробест­руйного наклепа, накатки и т. п.

В зависимости от способа получения заготовки различают литые, кованые, штампованные колеса и колеса, изготовляемые из круглого проката. Стальное литье обладает пониженной прочностью и используется обычно для колес крупных раз­меров, работающих в паре с кованой шестерней.

Чугун применяют главным образом для изготовления крупногабаритных, тихоходных колес и колес открытых зуб­чатых передач. Основной недостаток чугуна — пониженная прочность по напряжению изгиба. Однако чугун хорошо противостоит усталостному выкрашиванию и заеданию в усло­виях скудной смазки. Он не дорог и обладает хорошими литейными свойствами, хорошо обрабатывается. Разработан­ные новые сорта модифицированного чугуна позволяют чугун­ному литью конкурировать со стальным литьем также и в за­крытых передачах. Для изготовления зубчатых колес применя­ют серый и модифицированный чугун, а также магниевый чугун с шаровидным графитом (см. ГОСТ 1412—85).

Из пластмасс для изготовления зубчатых колес находят применение главным образом, текстолит (E=6000...8000 МПа) и лигнофоль (E=10000...12000 МПа), а также полиамиды типа капрона. Из пластмассы изготовляют обычно одно из зубчатых колес пары. Из-за сравнительно низкой нагрузочной способности пластмассовых колес их целесообразно применять в ма­лонагруженных и кинематических передачах. В силовых передачах пластмассовые колеса используют только в отдельных случаях, например при необходимости обеспечить бесшумную работу высокоскоростной передачи, не прибегая к высокой точности изготовления, и вместе с тем при условии, что габариты этой передачи допускают повышенные размеры колес. Пластмассовые колеса целесообразно применять и в тех случаях, когда трудно обеспечить точное расположение валов (нет общего жесткого корпуса). Эти колеса менее чувствительны к неточностям сборки и изготовления благодаря малой жесткости, материала.

 

 


123456789Следующая ⇒




© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.