Механические передачи

МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ
2.2
Механические устройства, применяемые для передачи энергии от источника к потребителю с изменением угловой скорости или вида движения, называют механическими передачами
Общие сведения
По способу передачи движения :
1) трением (фрикционные, ременные);
2) передачи зацеплением (зубчатые, червячные, винтовые, цепные)
По способу соединения звеньев передачи :
1) передачи непосредственного контакта (зубчатые, червячные, винтовые, фрикционные);
2) передачи гибкой связью (ременные, цепные).
Классификация механических передач:

МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ
2.3
Общие сведения
ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ МЕХАНИЧЕСКИХ ПЕРЕДАЧ

- быстроходность n1, n2
МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ
2.4
Общие сведения
- мощность на входе Р1 и на выходе Р2
- коэффициент полезного действия η
- передаточное отношение i:
ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ МЕХАНИЧЕСКИХ ПЕРЕДАЧ

ЛЕКЦИЯ 3 План:
3.1
МЕХАНИКА
3.1 Достоинства, недостатки, области применения, классификация зубчатых передач
3.2. Геометрические параметры цилиндрических передач.
3.3. Особенности геометрии косозубых цилиндрических колес.
МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ
Модуль 3
ПРИКЛАДНАЯ МЕХАНИКА
Зубчатые передачи

МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ
3.2
ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ
Области применения, классификация зубчатых передач

МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ
3.3
ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ
Достоинства зубчатых передач
возможность передачи практически любых мощностей (до 50000 кВт и более) при весьма широком диапазоне окружных скоростей (до 30...150 м/с);
постоянство передаточного отношения;
компактность, надежность и высокую усталостную прочность пе­редачи;
высокий КПД (95-98 %)) при высокой точности изготовле­ния и монтажа, низкой шероховатости рабочей поверхности зубьев, жид­кой смазке и передаче полной мощности;
простоту обслуживания и ухода;
сравнительно небольшие силы давления на валы и их опоры;
возможность изготовления из самых разнообразных материалов, метал­лических и неметаллических.

МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ
3.4
ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ
Недостатки зубчатых передач
ограниченность передаточного отношения;
является источником вибрации и шума, особенно при низком качестве изготовления и монтажа и значительных скоростях;
при больших перегрузках возможна поломка деталей;
относительная сложность изготовления высокоточных зубчатых колес.

МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ
3.5
ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ
Геометрические параметры цилиндрических передач
Эвольвентное зацепление обеспечивает высокую прочность зубьев, простоту и удобство измерения параметров зацепления, взаимозаменяемость зубчатых колес при любых передаточных отношени­ях

МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ
3.6
ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ
Геометрические параметры цилиндрических передач
Основная теорема зацепления:
Модуль зацепления , мм
Угол зацепления

МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ
3.7
ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ
Геометрические параметры цилиндрических передач
диаметр выступов зубьев
диаметр впадин зубьев
высота головки зуба
высота ножки зуба
высота зуба
межосевое расстояние
диаметр делительной окружности

МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ
3.8
ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ
Особенности геометрии косозубых цилиндрических колес
окружной шаг
окружной модуль
диаметр делительной окружности

ЛЕКЦИЯ 4 План:
4.1
МЕХАНИКА
4.1. Понятие о корригировании зубчатых передач.
4.2. Точность зубчатых передач.
4.3. Силы в зацеплении цилиндрических зубчатых передач.
4.4. Виды разрушения зубьев и критерии работоспособности зубчатых передач.
МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ
Модуль 3
ПРИКЛАДНАЯ МЕХАНИКА
Зубчатые передачи

МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ
4.2
ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ
Влияние числа зубьев на форму и прочность зуба

МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ
4.3
ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ
Понятие о корригировании зубчатых передач
Корригирование - улучшение профиля зуба путем его очерчивания другим участком той же эвольвенты по сравнению с нормальным зацеплением

МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ
4.4
ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ
Корригирование осуществляют смещением инструмента на величину «Хm» при нарезании зубьев.
Положительное смещение – это смещение инструмента от центра зубчатого колеса
1 - зуб некорригированного колеса;
2 - зуб корригированного колеса
Отрицательное - смещение к центру
Понятие о корригировании зубчатых передач
Хm >0
Хm < 0
Коррекция может быть высотной или угловой

МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ
4.5
ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ
Точность зубчатых передач
В стандартах предусмотрено 12 степеней точности. Наиболее распространены 6, 7, 8 и 9 степени.
Пример обозначения степени точности колес - 8-В
Во избежание заклинивания зубьев в зацеплении должен быть гарантированный боковой зазор. Величина зазора регламентируется видом сопряжения зубчатых колес. Стандартом предусмотрено
шесть видов сопряжения:
Н - нулевой зазор,
Е - малый,
С и Д - уменьшенный,
В - нормальный,
А - увеличенный.

МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ
4.6
ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ
,
Окружная сила
Радиальная сила
Силы в зацеплении прямозубых цилиндрических
зубчатых передач

МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ
4.7
ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ
Силы в зацеплении косозубых цилиндрических зубчатых передач
радиальная сила
осевая сила
Окружная сила

МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ
4.8
ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ
Виды разрушения зубьев и критерии работоспособности зубчатых передач
Повторно – переменное воздействие нагрузки на зубья приводит:
- к поломке зубьев;
- к выкрашиванию рабочих поверхностей;
- к износу и заеданию зубьев.
Для закрытых зубчатых передач:
основной расчёт - на контактную прочность;
проверочный - расчёт зубьев на изгибную выносливость
Для открытых передач наоборот.

ЛЕКЦИЯ 5 План:
5.1
МЕХАНИКА
5.1.Материалы зубчатых колес и их термообработка.
5.2.Допускаемые напряжения.
5.3.Расчет цилиндрических зубчатых передач на контактную прочность и по напряжениям .
МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ
Модуль 3
ПРИКЛАДНАЯ МЕХАНИКА
Зубчатые передачи

МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ
5.2
ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ
Материалы зубчатых колес и их термообработка
Стальные зубчатые колеса разделяют
на две основные группы:

МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ
5.3
ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ
Допускаемые напряжения
Допускаемые контактные напряжения
Допускаемые напряжения изгиба

МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ
5.4
ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ
Расчет цилиндрических зубчатых передач на контактную прочность
Наибольшее контактное напряжение в зоне зацепления:
Удельная расчетная окружная сила:

МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ
5.5
ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ
Расчет цилиндрических зубчатых передач по напряжениям изгиба
Напряжения изгиба
Удельная расчётная окружная сила при изгибе

ЛЕКЦИЯ 6 План:
6.1
МЕХАНИКА
6.1. Основные геометрические соотношения.
6.2. Силы в зацеплении конических зубчатых передач.
6.3. Расчет прямозубой конической передачи по напряжениям изгиба.
6.4. Расчет зубьев прямозубой конической передачи по контактным напряжениям.
6.5. Конические передачи с непрямыми зубьями
МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ
Модуль 3
ПРИКЛАДНАЯ МЕХАНИКА
Конические зубчатые передачи

МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ
6.2
КОНИЧЕСКИЕ ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ
Передаточное отношение
или
Основные геометрические соотношения
Соотношение между модулями
i ≤ 4, (до 6,3)

МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ
6.3
КОНИЧЕСКИЕ ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ
Передаточное число:
Основные геометрические соотношения
Внешнее конусное расстояние:
.
Высота головки и ножки зуба:

МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ
6.4
СИЛЫ В ЗАЦЕПЛЕНИИ
КОНИЧЕСКИЕ ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ

МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ
6.5
Расчет прямозубой конической передачи
Напряжения изгиба:
КОНИЧЕСКИЕ ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ
Контактные напряжения:

МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ
6.6
ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ
Конические передачи с непрямыми зубьями

ЛЕКЦИЯ 7 План:
7.1
МЕХАНИКА
7.1.Классификация, достоинства, недостатки, области применения червячных передач
7.2.Геометрические параметры червячной передачи.
7.3. Силы в зацеплении червячной передачи.
МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ
Модуль 3
ПРИКЛАДНАЯ МЕХАНИКА
Червячные передачи

МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ
7.2
ЧЕРВЯЧНЫЕ ПЕРЕДАЧИ
Классификация

МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ
7.3
ЧЕРВЯЧНЫЕ ПЕРЕДАЧИ
Классификация, достоинства, недостатки,
области применения
Передаточное число
КПД червячной передачи зависит от числа заходов червяка:
z1 = 1 … 4
η = 0,7…0,9

МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ
7.4
Достоинства передачи:
1) плавность и бесшумность работы;
2) компактность и сравнительно небольшая масса;
3) возможность большого редуцирования;
4) возможность самоторможения;
5) большая кинематическая точность.
Недостатки:
1) сравнительно низкий КПД;
2) повышенный износ и склонность к заеданию;
3) применение для колес дорогих антифрикционных материалов;
4) повышенные требования к точности сборки.
Достоинства и недостатки,
ЧЕРВЯЧНЫЕ ПЕРЕДАЧИ

МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ
7.5
Геометрические параметры
ЧЕРВЯЧНЫЕ ПЕРЕДАЧИ

МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ
7.6
СИЛЫ В ЗАЦЕПЛЕНИИ ЧЕРВЯЧНОЙ ПЕРЕДАЧИ
ЧЕРВЯЧНЫЕ ПЕРЕДАЧИ
Окружная сила на колесе
Радиальные силы
Осевая сила на колесе

ЛЕКЦИЯ 8 План:
8.1
МЕХАНИКА
8.1. Виды разрушения и критерии работоспособности червячных передач.
8.2. Материалы и допускаемые напряжения.
8.3 Расчет червячных передач на прочность по контактным напряжениям и по напряжениям изгиба.
8.4. Тепловой расчет червячных передач.
8.5. Расчет вала червяка на жесткость
МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ
Модуль 3
ПРИКЛАДНАЯ МЕХАНИКА
Червячные передачи

МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ
8.2
ЧЕРВЯЧНЫЕ ПЕРЕДАЧИ
ВИДЫ РАЗРУШЕНИЯ ЗУБЬЕВ ЧЕРВЯЧНЫХ КОЛЕС.
КРИТЕРИИ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ЧЕРВЯЧНЫХ ПЕРЕДАЧ
Критерии работоспособности и расчета:
Расчет на контактную прочность зубьев - основной.
Расчет на изгибную выносливость зубьев –
проверочный
Основные виды разрушений и повреждений в червячных передачах: износ и заедание

МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ
8.3
ЧЕРВЯЧНЫЕ ПЕРЕДАЧИ
МАТЕРИАЛЫ И ДОПУСКАЕМЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ
Материал венца червячного колеса
Оловянистые бронзы
5...25 м/сек
Скорости скольжения
Безоловянистые бронзы
2...5 м/сек
Серый чугун
не более 2 м/с
Материал червяка
цементируеме стали
(20Х, 18ХГТ)
среднеуглеродистые стали
(45, 40ХН)
с поверхностной закалкой
Твердость поверхности

МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ
8.4
ЧЕРВЯЧНЫЕ ПЕРЕДАЧИ
МАТЕРИАЛЫ И ДОПУСКАЕМЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ

МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ
8.5
ЧЕРВЯЧНЫЕ ПЕРЕДАЧИ
РАСЧЕТЫ НА ПРОЧНОСТЬ
Условие контактной прочности:
Условие прочности зуба на изгиб:
.

МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ
8.6
ЧЕРВЯЧНЫЕ ПЕРЕДАЧИ
ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ.
РАСЧЕТ ВАЛА ЧЕРВЯКА НА ЖЕСТКОСТЬ
Условие теплового баланса по температуре масла в картере редуктора:
Способы искусственного охлаждения:
1) увеличение поверхности редуктора;
2) обдув корпуса воздухом;
3) установка в корпусе водяного охлаждения;
4) применение циркуляционных систем смазок.
Условие жесткости вала червяка по величине прогиба:

ЛЕКЦИЯ 10 План:
10.1
МЕХАНИКА
10.1. Классификация, достоинства, недостатки, области применения.
10.2.Силы и напряжения в ремне.
10.3 Критерии работоспособности ременных передач.
10.4. Конструкции основных элементов ременных передач
МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ
Модуль 3
ПРИКЛАДНАЯ МЕХАНИКА
РЕМЕННЫЕ ПЕРЕДАЧИ

МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ
10.2
РЕМЕННЫЕ ПЕРЕДАЧИ
По виду ремня различают ременные передачи:
Передаточное отношение ременных передач:

МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ
10.3
РЕМЕННЫЕ ПЕРЕДАЧИ
Достоинства ременных передач
1) возможность передачи энергии на значительные расстояния: (6…5 м);
2) простота и низкая стоимость конструкции;
3) плавность и бесшумность хода, способность смягчать удары и предохранять от перегрузок при буксовании;
4) возможность работы в широком диапазоне скоростей (до 100 м/с) и мощностей (от долей киловатта до сотен киловатт)
5) простота обслуживания и ухода;
6) относительно высокий КПД: 0,91…0,98;

МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ
10.4
Недостатки:
РЕМЕННЫЕ ПЕРЕДАЧИ
1) непостоянство передаточного отношения вследствие упругого скольжения, меняющегося в зависимости от нагрузки;
2) относительно большие габариты передачи и невысокая долговечность ремня (особенно в быстроходных передачах);
3) вытягивание ремня в процессе эксплуатации передачи приводит к необходимости установки дополнительных устройств (натяжной ролик);
4) большие нагрузки на валы и их опоры (подшипники).

МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ
10.5
СИЛЫ И НАПРЯЖЕНИЯ В РЕМНЕ
РЕМЕННЫЕ ПЕРЕДАЧИ
- сила предварительного натяжения ремня
сила в ведущей ветви
сила в ведомой ветви
сила давления на валы

МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ
10.6
НАПРЯЖЕНИЯ В РЕМЕННОЙ ПЕРЕДАЧЕ6Е
РЕМЕННЫЕ ПЕРЕДАЧИ

МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ
10.7
Критерии работоспособности ременных передач:
РЕМЕННЫЕ ПЕРЕДАЧИ
тяговая способность ремня
долговечность ремня

МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ
10.8
РЕМЕННЫЕ ПЕРЕДАЧИ
Детали ременных передач
Клиновые ремни

ЛЕКЦИЯ 10 План:
11.1
МЕХАНИКА
11.1. Преимущества, недостатки, области применения.
11.2. Основные геометрические соотношения.
11.3 Конструкции основных элементов цепных передач.
11.4. Критерии работоспособности и расчета цепных передач
МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ
Модуль 3
ПРИКЛАДНАЯ МЕХАНИКА
ЦЕПНЫЕ ПЕРЕДАЧИ

МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ
11.2
ЦЕПНЫЕ ПЕРЕДАЧИ
Преимущества, недостатки, области применения
Достоинства:
1) могут передавать движение на значительные расстояния (до 8 м);
2) более компактны (по сравнению с ременными),
3) могут передавать большие мощности до до 100 кВт;
4) меньшие силы, действующие на валы значительно;
5) отсутствует проскальзывание;
6) могут передавать движение одной цепью нескольким звездочкам
Недостатки:
1) значительный шум вследствие удара звена цепи при входе в зацепление.
2) сравнительно быстрый износ шарниров цепи (затруднителен подвод смазки);
3) удлинение цепи из-за износа шарниров, что требует применения натяжных устройств

МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ
11.3
ЦЕПНЫЕ ПЕРЕДАЧИ
Основные геометрические соотношения
Основной параметр передачи - шаг цепи t , мм
Оптимальное межосевое расстояние из условий долговечности цепи:
Передаточное отношение цепной передачи

МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ
11.4
ЦЕПНЫЕ ПЕРЕДАЧИ
Конструкция основных элементов цепной передачи
Втулочно-роликовая цепь
(Втулочная цепь)
Зубчатая цепь