Алгоритм проектирования червячных передач

Последовательность проектирования червячной передачи покажем на следующем примере: необходимо рассчитать червячную передачу привода карусели подложек в установке вакуумного напыления при раздельном осаждении пленок (рис. 21.8), если известно, что Т₂ = 30 Н м, угловая скорость колеса со, = 8 рад/с, передаточное число и = 15,2.

Решение. Назначаем число заходов червяка г, в зависимости от передаточного числа и требований к КПД механизма. Принимаем 2, = 4. Определяем число зубьев червячного колеса 2, = z_xu = 4 • 15,2 = 60,8 и округляем до ближайшего целого числа 2₂ = 61.

Рис. 21.8. Червячная передача привода карусели подложек.

Уточняем передаточное число:

Определяем погрешность:

Допускается погрешность не более 5%.

Выбираем материалы червяка и червячного колеса. Для уменьшения трения в зацеплении материалы червяка и червячного колеса должны составлять антифрикционную пару. Для червяка применяем сталь 45, термообработка — улучшение; для червячного колеса — бронзу. Марку бронзы выбираем в зависимости от скорости скольжения, которую ориентировочно принимаем.

При окружных скоростях до 5 м/с применяем алюминиево-железистую бронзу Бр. АЛ 9−4. Определяем допустимые контактные о_нр и изгибные u_FP напряжения для материала колеса. При V_n. = 2 м/с ст_//р= 210 МПа, ст_№=80 МПа.

Назначаем коэффициент диаметра червяка q = 16. Определяем межосевое расстояние червячной передачи по условию контактной прочности зубьев червячного колеса:

где К — коэффициент нагрузки, К = 1,2.

Вычисляем осевой модуль.

округляем его до ближайшего большего значения по ГОСТ 19 672–74 и проверяем, соответствует ли предварительно выбранный q данному модулю. Принимаем т = 1,6 мм, q = 16.

Уточняем межосевое расстояние:

Определяем делительные диаметры червяка и колеса:

Определяем окружную скорость червяка:

Определяем угол подъема винтовой линии червяка:

Тогда скорость скольжения в зацеплении:

Определяем КПД червячной передачи:

где р — угол трения, р = arctg/, /— коэффициент трения в зацеплении, значение которого находим в зависимости от скорости скольжения. При V_CK = = 1,5 м/с/= 0,04-^0,05. Коэффициент трения принимает меньшее значение при шлифованном червяке. При венце колеса из безоловянистой бронзы табличные значения следует увеличить на 30—50%, т. е./= 0,04 • 1,4 = 0,056, р = 3°2'. Тогда

Определяем усилия в зацеплении:

• окружное на колесе и равное ему осевое на червяке:

• радиальное:

 — угол зацепления;

• осевое на колесе и равное ему окружное на червяке:

Назначаем 8-ю степень точности передачи. Уточняем коэффициент расчетной нагрузки К = K_HpK_HV. Ввиду хорошей прирабатываемости червячной пары коэффициент концентрации нагрузки К_Н[р принимаем равным единице. Коэффициент динамичности К_иу зависит от степени точности передачи и скорости скольжения. Для 8-й степени точности передачи при малой скорости скольжения V_CK = 1,56 м/с, K_v = 1,2.

Проверяем действительные значения контактных напряжений на рабочей поверхности зубьев червячного колеса

Определяем запас контактной прочности:

Определяем геометрические параметры червячной передачи. Делительный диаметр:

• • червяка: </, = mq = 1,6−16 = 25,6 (мм);
• • колеса: d₂ = mz₂ = 1,6 -61 = 97,6 (мм).

Диаметр вершин зубьев:

• • червяка: d_a{ = </, + 2 т = 25,6 + 2 • 1,6 = 28,8 (мм);
• • колеса: d_a2 = d₂ + 2т = 97,6 + 2−1,6= 100,8 (мм).

Диаметр впадин:

• • червяка: d_jA = d_x — 2,4 т = 25,6 — 2,4 • 1,6 = 21,76 (мм);
• • колеса: <7_/2 = d₂ — 2,4т = 97,6 — 2,4 • 1,6 = 93,76 (мм).

Наружный диаметр червячного колеса:

Длина нарезанной части червяка:

Принимаем h = 30 мм. Ширина колеса:

Принимаем Ь₂ = 18 мм.

Угол охвата червяка колесом:

Откуда 8 < 40°00'. Принимаем 5 = 40°.

Проверяем напряжение изгиба в зубьях червячного колеса:

Значение У, равно.

При

Запас изгибной прочности