- •В.А. Жулай детали машин
- •190600 «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов»
- •Рецензенты:
- •Основные условные обозначения
- •Общие сведения о деталях машин и истории их развития
- •Краткий исторический обзор
- •Основные понятия и задачи курса деталей машин. Основные направления развития конструкций машин
- •Классификация деталей машин
- •Контрольные вопросы
- •2.2. Последовательность и этапы проектирования
- •Контрольные вопросы
- •2.3. Виды нагрузок, действующих на детали машин
- •Контрольные вопросы
- •2.4. Основные критерии работоспособности и расчета деталей машин
- •2.4.1. Прочность
- •Выбор запаса прочности и допускаемых напряжений
- •В основу положено уравнение линейного суммирования повреждений
- •Жесткость
- •Износостойкость
- •2.4.4. Теплостойкость
- •2.4.5. Виброустойчивость
- •2.4.6. Надежность
- •Контрольные вопросы
- •3. Соединения
- •3.1. Неразъемные соединения
- •3.1.1. Сварные соединения
- •3.1.2. Паяные и клеевые соединения
- •3.1.3. Соединения с натягом
- •3.1.4. Заклепочные соединения
- •Расчет на прочность элементов заклепочного шва
- •Расстояние между рядами заклепок
- •Условие прочности на срез:
- •Условие прочности на смятие:
- •Контрольные вопросы
- •3.2. Разъемные соединения
- •3.2.1. Резьбовые соединения
- •Силовые соотношения и расчет на прочность резьбовых соединений.
- •С учетом (3.28) формула (3.27) примет вид
- •3.2.2. Шпоночные соединения
- •3.2.3. Шлицевые и профильные соединения
- •3.2.4. Штифтовые соединения
- •Для односрезного соединения
- •Условие прочности на смятие:
- •3.2.5 Клеммовые соединения
- •Контрольные вопросы
- •4. Механические передачи
- •4.1. Общие сведения. Основные кинематические и энергетические соотношения
- •Кинематические и энергетические соотношения в передаточных механизмах
- •Контрольные вопросы
- •4.2. Фрикционные передачи и вариаторы
- •Создаваемый момент трения
- •Расчет на прочность фрикционной передачи
- •Фрикционные вариаторы
- •Контрольные вопросы
- •4.3. Ременные передачи
- •Кроме того, натяжения в ветвях f1 и f2 связаны с передаваемой окружной силой Ft условием:
- •Напряжение от окружного усилия, передаваемого ремнем:
- •Напряжения от изгиба ремня
- •4.4. Зубчатые передачи
- •Классификация зубчатых передач
- •4.4.1. Геометрия и кинематика цилиндрических прямозубых передач
- •4.4.2. Основы расчета на контактную прочность и изгиб
- •4.4.3. Косозубые и шевронные колеса. Особенности их расчета
- •4.4.4. Конические зубчатые передачи
- •В соответствии со схемами (см. Рис. 4.27, 4.28)
- •Основы расчета на контактную прочность и изгиб конической передачи
- •4.4.5. Планетарные передачи
- •4.4.6. Волновые передачи
- •4.4.7. Передачи Новикова
- •4.5. Червячная передача
- •Области применения червячных передач
- •Расчет па прочность червячной передачи
- •4.6. Передача винт-гайка
- •4.7. Рычажные механизмы
- •4.8. Цепная передача
- •Силы в цепной передаче
- •5. Валы и оси. Подшипники.
- •5.1. Валы и оси
- •Материалы
- •5.2. Подшипники
- •5.2.1. Подшипники скольжения
- •Материалы
- •5.2.2. Подшипники качения
- •Условные обозначения подшипников качения
- •Смазывание подшипников
- •Поля допусков отверстий под подшипники
- •5.2.3. Уплотняющие устройства
- •5.3. Общие сведения о редукторах
- •Схемы редукторов
- •Смазывание редукторов
- •Муфты. Упругие элементы. Смазочные материалы. Сапр
- •6.1. Муфты
- •Классификация муфт Муфты подразделяют:
- •Подбор муфт и проверка па прочность основных элементов
- •Фрикционная муфта
- •6.2. Пружины и рессоры
- •6.2.1. Основные понятия
- •6.2.2. Конструирование и расчет цилиндрических витых пружин
- •Шаг пружины сжатия в ненагруженном состоянии
- •Длина пружины в ненагруженном состоянии
- •6.3. Смазочные материалы
- •6.3.1. Смазочные масла
- •Классификация трансмиссионных масел
- •Соответствие классов вязкости и групп трансмиссионных масел по гост 17479.2-85 классификациям sae j306с и арi
- •6.3.2. Пластичные смазки
- •6.3.3 Твердые смазочные материалы
- •6.3.4. Твердые смазочные покрытия
- •6.3.5. Ротапринтная смазка
- •6.3.6. Магнитные смазочные материалы
- •6.3.7. Антифрикционные самосмазывающиеся материалы
- •6.4. Автоматизация проектирования узлов и деталей машин
- •6.4.1. Структура и функционирование сапр
- •6.4.2. Типовые процедуры и маршруты сапр
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Жулай владимир алексеевич
- •190600 «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов»
- •3 94006 Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84
4.4.7. Передачи Новикова
Кроме эвольвентного было разработано и новое удачное зубчатое зацепление, в отличие от множества других, не проявивших себя с положительной стороны, – зацепление М.Л. Новикова (1954 г.). Зубья, по М.Л. Новикову, профилируются по дугам окружностей, причем выпуклость на одном зубе сопрягается с вогнутостью на другом. Передачи Новикова изготавливают косозубыми или шевронными. Прямозубыми они быть не могут. При этом зубья выполняются винтовыми, а следовательно, рабочие поверхности зубьев можно охарактеризовать как круговинтовые.
Достоинства передач Новикова, по сравнению с эвольвентными, заключаются в том, что они прочнее по контактной прочности в 1,5 ... 1,7 раза, имеют на 25 ... 30 % меньшие габаритные размеры, более экономичны по КПД и менее чувствительны к перекосам осей.
Недостатками этих передач являются, прежде всего, сложность инструмента, некоторое снижение изломной прочности (выламываются края зубьев близ торцов) и чувствительность к изменению межосевого расстояния. Последнее, в частности, ограничивает применение зацепления Новикова в коробках передач автомобилей.
Основные геометрические и кинематические параметры
Основным отличием зацепления М.Л. Новикова от эвольвентного является то, что зубья контактируют друг с другом по начальному контакту в точке, причем выпуклая поверхность одного зуба сопрягается с вогнутой поверхностью другого.
Такой выпукло-вогнутый контакт – самый выгодный с точки зрения минимизации возникающих контактных напряжений. Как видно из рис. 4.36, разница между радиусами кривизны выпуклого зуба шестерни r1 и вогнутого зуба колеса r2 (так чаще всего выполняют передачи Новикова) невелика.
Именно это дает резкое снижение контактных напряжений. На рис. 4.36 профили зубьев показаны в нормальном сечении. Видно, что эти профили, очерченные дугами окружностей, не удовлетворяют основному принципу зацепления – точка контакта А будет перемещаться не по общей нормали, как в эвольвентном зацеплении, а вдоль зубьев (от одного торца к другому), которые выполнены косыми, и их боковые поверхности имеют весьма большие радиусы кривизны ρ, и ρ2 винтовых линий (см. рис. 4.36).
Рис. 4.36. Схема передачи с зацеплением М.Л. Новикова
Скорость перемещения точки контакта превышает окружную скорость колеса в три раза, что создает хорошие условия для смазки. Таким образом, при вращении колес косые зубья перекатываются друг по другу в плоскости NN. Поэтому торцовое перекрытие и геометрическое скольжение зубьев в передаче Новикова теоретически отсутствуют. Первое требует для плавности работы обязательно осевого перекрытия больше единицы – εр ≥ 1,1, что обеспечивается косыми зубьями с β = 10 ... 24°. Отсутствие геометрического скольжения прежде всего повышает КПД передачи Новикова по сравнению с эвольвентными передачами, а также устойчивость к питтингу.
Различают передачи Новикова с одной и с двумя линиями зацепления. В последнем случае профиль зубьев обоих колес выпукло-вогнутый. Передачи с двумя линиями зацепления (рис. 4.37), проходящими через две точки контакта, предпочтительнее передач с одной линией зацепления. Во-первых, они прочнее как на контактную прочность, так и на изгиб, что особенно важно для данного типа передач. Во-вторых, зубья таких передач могут нарезаться одним инструментом, так как у них один исходный контур.
Следует отметить, что с зацеплением Новикова нарезают не только цилиндрические, но и конические передачи.
Исходный контур передачи Новикова с двумя линиями контакта представлен на рис. 4.37, где основные геометрические параметры выражены через модуль т с соответствующими коэффициентами: ha = 0,9; c = 0,15; ρa = 1,15; ρf = 1,25.
Рис. 4.37. Исходный контур передачи М. Л. Новикова
с двумя линиями контакта:
1 – полюс; 2 – точки контакта
Основные геометрические размеры зубчатых колес с зацеплением Новикова (с двумя линиями зацепления) также могут быть выражены через модуль т.
Диаметр делительной окружности – d = mt z, где z – число зубьев.
Диаметр окружности выступов – da = d + 2mha.
Диаметр окружности впадин – df = d – 2m (ha + c).
Межосевое расстояние – a = 0,5 mt (z1 + z2).
Соотношение модулей – . Угол зацепления обычно α = 27º.
Обозначения здесь те же, что и для эвольвентных передач.
Стандарт на расчет геометрии зацепления Новикова с двумя линиями зацепления ограничивает твердость зубьев Н ≤ 320 НВ, модуль т ≤ 16 мм, окружную скорость V ≤ 20 м/с.
Контрольные вопросы
В чем преимущества и недостатки зубчатых передач? Назовите области их применения.
Какие окружности называют начальными, какие делительными?
Что называется шагом, модулем и углом зацепления?
Какие параметры являются основными для зубчатых передач? Как они между собой связаны?
Какой критерий работоспособности является основным для закрытых зубчатых передач, а какой для открытых?
Как влияют модуль и число зубьев колес на их прочность?
Для чего делают смещение (корригирование)?
Как влияет корригирование на прочность зубчатых колес?
Почему для изготовления шестерни берут более твердый материал, чем для изготовления колеса? В каких случаях это обосновано?
Какие силы действуют в зацеплении прямозубой цилиндрической передачи? Как они определяются?
Как зависит несущая способность зубчатых передач от точности их изготовления?
По какой причине ограничивают угол наклона зубьев в косозубых передачах?
Почему в шевронных передачах угол наклона зубьев больше, чем в косозубых?
Какие силы действуют в зацеплении косозубой цилиндрической передачи? Как они определяются?
Почему косозубые передачи прочнее, чем прямозубые?
Чем объясняется плавность работы косозубых передач?
Какими методами производится расчет конических передач?
Какие силы действуют в зацеплении конической передачи? Как они определяются?
Особенности различных типов планетарных передач?
С какой целью применяется самоустановка колес планетарной передачи?
Какие опоры планетарных передач нагружены больше всего и почему?
Проверка каких условий производится при кинематическом расчете планетарных передач?
От чего зависит передаточное отношение волновых передач?
Какая деталь волновой передачи определяет ее работоспособность?
В чем основное преимущество зубчатых передач с зацеплением Новикова?