проектирование (Н.А. Алексеева, Ю.Б. Михайлов - Проектирование эвольвентных зубчатых передач авиационных механизмов)

Часть 1. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЗУБЧАТОЙ ПЕРЕДАЧИ 1. Исходные данные на проектирование Для просктпрованн» зубчатой передачи необходимы следующие данные. !. Киисматнческая схема зубчатой передачи, задающая расположение колес отиасатгльно опар. 2. Коэффициент динамвчностн Ал. 3. График нагружения механизма (цнклогрвима) с указанием длительности «аждога участка натруженна в минутах 4. Гарвнтнйнав наработка (ресурс) механизма. Задается в ниде числа часов работы Ть илн в виде числа циклов натруженна )рая по 60 ЦИКЛОГРВММЕ, )Уча — — ТЬ, ГДЕ 1 — ДпнтСЛЬНОСтЬ ОДНОГО ЦИКЛа Нааа 1 яв гружения в минусах. 5.

Моисеевой угол коническое пары Е (если проектируется коническая передача). 6. Объем выпуска. единичное„ мелкосерийное, крувноссрнйное производство. 7. Передаточное отношение передачи 1. Я. Номинальный вращательный момент на ведущем звене передачи (1аестсрне) Т!, Н . мм. 9.

Частота вращения аедущю'о звена л !, Об/мнн ( с ). Данные па пп. 1-5 указаны з задании на курсовой проект, данные по пп. 7 — 9, сслн не указаны в задании, определяют прн кннематнческам н силовом расчетах. 2. Проектный расчет зубчатой передачи 2.1. Вибо мате палов з бчатой па ы Правильный выбор материала позволяет создать рациональную «анструкцию передачи. В основном зубчатыс колеса ЛА изгозпвляют- са из сталей. Одним нз важнейших требований к сталям для аввацнонных зубчатых передач является обеспечение чистоты металла (уровень микро- н макранеоднарадности) и мелкозернистой структуры.

Эта снижает вероятность возникновения заквлачных н уствлостных трещин. Используют легированные стали с понюкенным содержанием фосфора и серы, в ответственных случаях электрошлвковаго и вакуумного дугового переплава. Зубчатые лередачв по условияы рабаты требуют высокой твердости рабочих поверхностей зубьев и вязкой сердцевины.

Высаквв твердость обеспечивает контактную прочность к ведет к уменьшению габарнтоа и массы передачи, уменьшает износ зубьев. Вязкая сердцевина благоприятно впаяет на изгибиую прочность зубьев и предотвращает их излом. Твердость достигается термической (ТО) и термохимической (ТХО) обработкой материала.

ТО дает увеличение твердости как по поверхности, так н а сердцевине, кроме закалки токами высокой частаты. ТХО существенно повышает твердость поверхностных слоев, хотя может затратнвать и внутренишю часть сечения в случае малик сто размероа Необходимо отметить, чта прн малой твердости материалов применяемые методы механической обработки и инструменты отличаются от тех, «аторыс попользуются при большой твердости материала. Поэтому принято считать стали с НВ < 3% мягкимн, а стали с НЕС>40 (НВ > 350) твердыми.

Прп ТО сталей, применяемых для зубчатых колес, получается ыягкая сталь (нормализация или улучшение) н твердая (объемная илн поверхностная закалка). Нормализация позволяет получить однородную структуру металла с более высокой твердостью н прочностью, чем при отжита. Это существенна для выравнивания неоднорадностя аоковок н стлявок, а также для улучшения обрабатываемасти резанием. От полного отжита нормализация отличается характером охлаждения. После выдержки при заданной температуре охлаждение*.производатси иа воздухе. После нормализации получается твердость НВ < 260. Улучшеяие отличается ат нормалаищии высокой скаросзъю охлаждения. Улучшекве — это закалка с высоким отпуском. Отпуск проводится для повышсиая вязках свойств, уменьшения остаточных деформаций, улучшенвя абрябатываемостн резанием. Улучшение Позволяет получать верхний предел твердости НВ до 350 прм хорошей структуре метинах Улучшснве применяют длв средвеуглероднстых сталей, с легирующвми добавками до 5ж.

Закалка отличается от нормализации высокой скоростью охлюкдепия после «агрева и выдержка. В результате металл приобретает мелкозернистую структуру с высокой твердостью (НЕС 45 55) и прочностью, ко , коррозпоиной стойкостью,износ снижастсл илвстачн ,азносастойкостью. Однако вчинять и обрабатываемость ез ся крупками, плохо <аб резанием. Зубья дсляютохо ра сияют на изп<б, особенно я груз«ах Объемное закал вне яра циклических на- С=О25...06;<) и вы г закалке подвергают с пис реп с (содержание углереда — высохоуглсродистыс ( С > 0,6"' фс«тонна поверхностная >, "') стали. Более эф- гибпую прочность.

<стива закалка, обсспечннаю щая кеитвктпую и изПовсрх<юстпая закал — .р оеср«ности зубьев токами высо- «а — наг си пояс ы . онуч»стоя твердость поверхности НКС 45... Я, ссрдцсшн<а остается вязкой, с твс достык сс < сон < злой, с твердостью НВ 260...350. Тол- роднетых отвис" й и дл» модулей т > 5 мм. П и <и л сложнее, а при т < 2,5 м мм. ри <и <5 мм процесс идет по. Т мм певерхноствую закал« в по. вердость понерхвоств ПКС ку вроеести аеиазнож- вать ассу»<ум с»особи 655 Это зва ченис будет ограпичвос ность в также область п и жсцными псрсдачвмн. Изг< 6 применен<ш срсднеивгрувмн. згпбпая прочность ари это В качестве матер»в б р тоМ невысокая.

вля зу чвтых «олсс с ТО марки сталей, уКазапныс в т мшкпо рекомендовать анонс в табл. !.1. Их нспольз ют у т для мало-и срсд- лес с ипутрепиим Зацсвлсиием. а, для зу чатых коиес мал ых размероц длп ко- Н вгружсапоеть ис с ач р д ч оценивается величиной ие е вва после тсрнаобрвботкн. П и эт з порогах отделе <вых оос в вй (ш лр.).

Зубчатые кол х оосрвцвй (шлифова»ис, притирка п ые колеса хороюа прирабатывают хрупкому раз шони р антса и ае Иодеергаютея зрушсп<по врв динамических па к зубья <»сотерна пс па грузквк. Ваилу того, что нв пступаэ<т в к<и<такт большее чвс леса, то ди» <вено» <ело раз, чсл< зубь» кораепоаро <поста жслатслыю ст <сма достн иа и<се<с нс, ч ю стрсматься к большси тпср- лучюсв приработке б В ст споео ство»ать также откс зу ьсе.

Вели ПВ>350 (НКС>40), идет плохо, поэтому НВ =НВ > ), то приработка з. Перечислеваыс аревм кик сталей деля р мущсстев ыяг:— слвют экономически цслссооб а единичном и мс ссоо разным нх иримсисиис о и мслкоссрнйаом произеодс При тс м дстис. р охямичсскай обработки (ТХО) пол лооерхаастпвя тие ткн ) полу жется более высокая твердость и менее тесрдвк се св< исчивастся лысо вк сердцсввна, тем самым обессокая каитактиаи и даста чсст ТХО ес применяют статочпяя <пгнбоая прочность.

В кацсмелтвцею, азотерованис, цпвпп о»вин . пего сло» упыре зш сс дв у<ион»о е едом с аослсдуюп сй зак (с закалкой а высоким отпуском. 8 ла «одер;кат т<'ларю<» добавок до 10%. Тол<цнвв слоя й с <всрлостью 10!С М<...63 ис менее 0,6 ым ° ие более 2 мы люжст быть оценена ио сапт<юя<снию< 6 = (0,2...

О,З)<п ым. Твердость сер)щсяииы зубьев ПКС 32...45. Твк «ак температура процесса насыщс шя высокая, венец зу <чвтоге «олсса деформируется, поэтоыу трсбуютс» дояш<очяыс онсрац<ш — и<лпфоианис. Цементируемые колеса после зи«алки рсю<мсидус<ся обрабвп<- вшь «олодоы с последующим низким отвускам. Твердость цементируемого слон аачпнаст с<ппкаться пра температуре -200'С. Поэтому при рабочее температуре вывю 200'С рекомендуют испо<о.зоявть .твин марок !2Х2Н4Л вЂ” 1В в 12ХНЗЛ, бсзявксясиук< марк» 20ХЗЛ!В<РЛ, г милым содсришп<сы никеля 12Х2НВЮЛ.

Этв стэли белес стойки к звЕдвппю, мопсе чу»от»иге<и.аы к щшжогам (гц уктуриые изыснсиия на <поверхности зубьеи в проиессс <алвфовэпви), »р пылящим «локвллпому снижению тясрпвст» Ло 1!КС 56...57. Стала злсктрошлаконога »срсплвва (12Х2Н4Л в др.) более ка юстесиимс< имеют иысокую химическую одаородноеть структуры, высеку»< ялоппють металла, невес эвгрязиспы пемсталлвчсскнми иклю <сш.вмн Зпвчвтслшю снизить короблсиас зуб ю<ого »сапа позволяет а<отаров»иве. Опо примсиистси также а передачах с ниутрснним зацеплен»еы, где уело:кисин деаодо шыс еагрвцеа. Лзотпрова<п<с — »роцссс лвффузновпоп< пасыщс»ин поверхности азотам.

< лубину взотарооапоого слоя рекомендуют пазввча<ь в эаенсплюсти от еслич<пш модули ю: 6 =0,3...0,45 мм нрн <и =2,5 мы; 6 = О Ю...ОЗ им при и < = 3 О мм; Д = О 4 ..О 5 ыы ярь <и = 4 О; 6 = О 5...0 7 мм и <и и< =6,0 мы. Твердость азотврошишмх венер«вестей НКС 58...'П„ 1 твердость сердцевины НКС 30...40.

Высока» твердость паясркпо<.тп <юлучаегся сразу, бсэ иослслу<ощсй закалки. Тах кек температура невысок», ьороблсиис иезивчвтсльсо, зубья нс <рсбуют шлифования Твердость и пз<юсостилкость в.-от»русин«ноясрююстсй сихрввэются до тсыперв<ур 400...500" С. Лзз<ировап»ю и<я»с)вал<те» гтвла с лсглрующима добавками е виде ыелиблсиа, «гома, никеля, алюминия (38Х2М(ОА, 35Х!ОА, ЗОХП2М<РЛ, 45У211.М<01ОЛ и др.).

Толщина взотпроиапаега слон нов<лоха, поэтому харяктерноа прнчшюй выхода из стро» передача является разлитие поделойгык уствлоетяых трещин. Допускаемые контакты<с иэвряжсшю умспьпппстся с у»сличением деамстрое зуб <ятых колес. В этол< отпев<сапа вэотнреванис уступает цсыелтхцив, гпс уирочяянщпй слей толще и твердость ссрдцсвш<ы оыи<с. Преимущества вэотаруемых колес реализуются прп высокой то и<оси< Из'отовлспвя, н также при емоолпепяи доеодачиых операций в наре (а<с ишгевюв<с, нрш пр«», об«вткв). Цнии»ровенца — однеэрсмсвиес насыв<сиаг по»ерзиосп<ых слоев углеродом и в<опал с исследующей закалкой и »валам отпуском. 1 з л н !0 Т 1ииа поверхностного слоя й = (0,13...02) ш, гго нс более 1,2 мм, ' олп + 5.И твердость ПЕС 57 г- б3. Твердость серлценнны зуба НВС 32 + 4 .