МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ К ПРАКТИЧЕСКИМ ЗАНЯТИЯМ по теме Зубчатые передачи по дисциплине ОП.01 Инженерная графика для специальностей:15.02.01 Монтаж техническая эксплуатация промышленного оборудования (по отраслям), 15.02.08 Технология машиностроения
ОГАПОУ
«Белгородский политехнический колледж»
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
К ПРАКТИЧЕСКИМ ЗАНЯТИЯМ
по теме
Зубчатые передачи
по дисциплине ОП.01 ИНЖЕНЕРНАЯ ГРАФИКА
по специальности 151031 Монтаж и техническая эксплуатация промышленного оборудования (по отраслям)
151901 Технология машиностроения
190629 Техническая эксплуатация подъёмно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям)
190631 Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта
220417 Автоматические системы управления
уровень образования базовый, углубленный
срок обучения 3 года 10 мес., 4 года 10 мес.
Введение
Главной целью разработки методических рекомендаций к практическим занятиям по дисциплине ОП.01 «ИНЖЕНЕРНАЯ ГРАФИКА» обучение студентов работе с различной по виду и содержанию графической информацией, основам графического представления информации, методам графического моделирования геометрических объектов, правилам разработки и оформления конструкторской документации, графических моделей явлений и процессов.
В настоящих методических указаниях приведены сведения о видах зубчатых передач, их назначении, примерном расчете конструктивных параметров (без учета действующих нагрузок), о порядке выполнения изображений, принятых стандартом условностях, упрощениях и обозначениях в чертежах. Приведены примеры выполнения различных зубчатых передач и индивидуальные задания для студентов к выполнению расчетно-графических работ.
Главной задачей методических рекомендаций является изучение общих методов построения и чтения чертежей, решения разнообразных инженерно-геометрических задач в процессе проектирования и конструирования.
Содержание
Введение 2
Изображения, основные размеры и требования к выполнению
чертежей зубчатых передач 4
Цилиндрическая зубчатая передача 7
Расчет и изображение цилиндрической зубчатой передачи.
Приложение 1 10
Коническая зубчатая передача 13
Расчет и изображение конической зубчатой передачи. Приложение 2 14
Червячная передача 18
Расчет и изображение червячной зубчатой передачи. Приложение 3 20
Задание на выполнение зубчатых соединений 23
Литература 25
1. ИЗОБРАЖЕНИЯ, ОСНОВНЫЕ РАЗМЕРЫ И ТРЕБОВАНИЯ
К ВЫПОЛНЕНИЮ ЧЕРТЕЖЕЙ ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ
Механизмы, передающие движение от одной части устройства к другой, называют передачами. Наибольшее распространение получили зубчатые передачи, передающие движение от ведущего вала к ведомому с соответствующим изменением угловой скорости (или крутящего момента) по величине и направлению.
Зубчатые передачи классифицируются:
а) по взаимному расположению осей колес: цилиндрические (оси валов параллельны между собой); конические (оси пересекаются); червячные (оси скрещиваются);
б) по расположению зубьев колес: прямозубые, косозубые и шевронные;
в) по взаимному расположению колес: с внутренним и наружным зацеплением;
г) по форме профиля зубьев (наиболее применимы в машиностроении с эвольвентным профилем).
Для преобразования вращательного движения в поступательное и наоборот применяют реечные передачи.
Основными деталями зубчатых передач являются зубчатые колеса, червяки и рейки. Колесо с меньшим числом зубьев называют шестерней, а с большим – колесом. При одинаковом числе зубьев шестерней называют ведущее колесо.
В современном машиностроении применяются зубчатые колеса самых разнообразных конструкций, отличающиеся друг от друга технологией изготовления, материалом и конструктивными особенностями.
Зубчатые колеса изготавливают штамповкой, прокаткой, отливкой и сваркой. Для выполнения зубчатых колес применяются сталь, чугун, бронза и различные полимеры.
Конструктивные форма и размеры зубчатого колеса зависят от нагрузок, действующих на его зубья, требований технологии их изготовления, удобства монтажа и эксплуатации, габаритов и массы зубчатых колес, бесшумности работы.
Цилиндрические зубчатые колеса малого диаметра (шестерни) обычно имеют форму сплошного цилиндра с отверстием для установки на вал. Колеса с большим диаметром для облегчения конструкции выполняются с тонким диском с отверстиями (без отверстий).
Диск может выполняться с ребрами жесткости. Если диаметр колеса достаточно велик, диск заменяется несколькими спицами, соединяющими обод с втулкой. Форма спиц может быть различная: круглая, овальная, прямоугольная, двутавровая.
Если в конструкции необходимо применить внутреннее зацепление, то большое колесо изготавливают с внутренними зубьями.
На чертеже зубчатого или червячного колеса (рис. 1) должно быть изображение изделия и другие данные (например, диаметр вершин зубьев, ширина венца, размеры фасок или радиусы кривизны линий притупления на кромках зубьев, шероховатость боковых поверхностей зубьев). В правом верхнем углу чертежа на расстоянии 20 мм от верхней внутренней рамки помещают таблицу параметров, состоящую из трех частей:
а) основные данные;
б) данные для контроля;
в) справочные данные.
Части отделяют друг от друга основными линиями. Неиспользуемые строки таблицы параметров исключают или прочеркивают.
Более подробно требования к выполнению чертежей изложены в соответствующих стандартах: в ГОСТ 2.403-75 – на цилиндрические зубчатые колеса; в ГОСТ 2.404-75 – на зубчатые рейки; в ГОСТ 2.405-75 – на конические зубчатые колеса; в ГОСТ 2.406-76 – на цилиндрические червяки и червячные колеса; в ГОСТ 2.407-75 – на червяки и червячные колеса глобоидных передач; в ГОСТ 2.408-68 – на звездочки приводных роликовых и втулочных цепей и т. д.
Основным расчетным параметром зубчатой передачи является модуль, т. е. число миллиметров начального (делительного) диаметра, приходящихся на один зуб (подробнее см. ГОСТ 16530-83). Числовые значения модуля выбирают из ГОСТ 9563-60. У зубчатых колес, находящихся в зацеплении, окружные шаги зубьев равны, следовательно, равны их модули.
Начальные окружности двух зубчатых колес – это воображаемые окружности двух гладких катков, перекатывающихся друг по другу без скольжения. Для определения основных параметров передачи принимается делительная окружность. У некоррегированных колес (будем рассматривать только их) делительная окружность совпадает с начальной.
Рис. 1. Изображение зубчатого колеса
Начальная окружность делит зуб колеса на две части – головку и ножку. Высота зуба h, головки ha и ножки hf связаны с модулем следующими соотношениями (ГОСТ 13755-81): h = 2,25 m; ha = m; hf = 1,25 m.
2. ЦИЛИНДРИЧЕСКАЯ ЗУБЧАТАЯ ПЕРЕДАЧА
Для вычерчивания зубчатого соединения необходимо знать не только формулы геометрического расчета зубьев колеса, но и конструктивный расчет его элементов: обода, диска, ступицы и т. д. На рис. 2 приведены обозначения элементов, а в табл.1 – расчет их параметров.
Рис. 2. Цилиндрическая зубчатая передача
На чертеже предварительно наносится межосевое расстояние a, проводятся на виде слева осевые линии начальных окружностей d1 и d2, окружностей выступов зубьев dа1 и da2 и окружностей впадин df1 и df2. Начальные окружности должны касаться друг друга. Из тех же центров проводятся окружности, изображающие отверстия для валов dв1 и dв2, а также ступиц dc1 и dc2.
Таблица 1
Параметры зубчатых колес
Параметр Обозначение Шестерня Колесо
Число зубьев Z Z1 Z2
Модуль m m m
Диаметр делительнойокружности d d1 = mZ1 d2 =mZ2
Межосевое расстояние a a = 0,5(d1 + d2)
Высота зуба h h1 = 2,25m h2 = 2,25m
Высота головки зуба ha ha1 = m ha2 = m
Высота ножки зуба hfhf1 = 1,25m hf2 = 1,25m
Диаметр окружности
выступов dada1 = d1 + 2ha da2 = d2 + 2ha
Диаметр окружности впадин dfdf1 = d1 – 2hf df2 = d2 – 2hf
Ширина зубчатоговенца b b1 = (6…8)m b2 = (6…8)m
Толщина диска k k1 = 0,3b1 k2 = 0,3b2
Толщина обода t t1 = 2m t2 = 2m
Диаметр отверстия длявала dв dв1 = 0,15d1 dв2 = 0,15d2
Диаметр ступицы dс dс1 = 1,6 dв1 dc2 = 1,6dв2
Длина ступицы L L1 = 1,2b1 L2 = 1,2b2
Диаметр обода d0 - d02 = da2 – 8,5m
Диаметр центровой
окружности технологических отверстий dц- dц2 = 0,5(d02 + dc2)
Диаметр технологического отверстия - D2 = 0,25(d02–dc2)
(4 – 6 отверстий)
Затем приступают к изображению главного вида соединения, проводя линии связи из точек пересечения окружностей с вертикальной осевой линией на виде слева (см. рис. 2). Откладывают размеры: длину ступиц L1 и L2, ширину венцов в1 и в2 и толщину дисков K1 и K2.
Соединение колеса с валом осуществляется с помощью шпонки. Шпонки бывают призматическими, сегментными и клиновыми. Материалом для шпонки, как правило, служит чистотянутая сталь. Размеры призматических шпонок выбирают в зависимости от диаметра вала по ГОСТ 23360-78. Длину ступицы выбирают на 3 – 5 мм короче длины ступицы из стандартизированного ряда.
Выбор размеров шпоночных канавки и паза осуществляют по табл. 2 и рис. 3. В соединении (на сборочном чертеже) указывают установочные размеры, соответствующие девятому квалитету точности.
Исполнение 1 Исполнение 2 Исполнение 3
а
б
Рис. 3. Призматические шпонки: а – варианты исполнения шпонок;
б – шпоночное соединение
Длину призматических шпонок следует выбирать из ряда, мм: 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 25, 28, 32, 36, 40, 45, 50, 56, 63, 70, 80, 90, 100, 110, 125, 140, 160; 180, 200, 220, 250, 280, 320, 360, 400, 450, 500. Допускается три варианта исполнения призматических шпонок (см. рис. 3).
Таблица 2
Выбор размеров шпоночных канавки и паза
Диаметр вала d Шпонка Шпоночный паз
размеры
сечения длина l фаска s или радиус r глубина
b h t1 (вал) t2 (втулка)
От 6 до 8
Свыше 8, до 10
Свыше 10, до 12 2
3
4 2
3
4 6 – 20
6 – 36
8 – 45 0,16 – 0,25 1,2
1,8
2,5 1,0
1,4
1,8
Свыше 12, до 17
Свыше 17, до 22
Свыше 22, до 30
Свыше 22, до 30 5
6
7
8 5
6
7
7 10 – 56
14 – 70
16 – 63
18 – 90 0,25 – 0,40 3,0
3,5
4,0
4,0 2,3
2,8
3,3
3,3
Свыше 30, до 38
Свыше 38, до 44
Свыше 44, до 50
Свыше 50, до 58
Свыше 58, до 65 10
12
14
16
18 8
8
9
10
11 22 – 110
28 – 140
36 – 160
45 – 180
50 – 200 0,40 – 0,60 5,0
5,0
5,5
6,0
7,0 3,3
3,3
3,8
4,3
4,4
Свыше 65, до 75
Свыше 75, до 85
Свыше 85, до 95
Свыше 85, до 95
Свыше 95, до 100
Свыше 110, до 130 20
22
24
25
28
32 12
14
14
14
16
18 56 – 220
63 – 250
63 – 250
70 – 280
80 – 320
90 – 360 0,60 – 0,80 7,5
9,0
9,0
9,0
10,0
11,0 4,9
5,4
5,4
5,4
6,4
7,4
После компоновки изображения производят обводку чертежа и выполняют фронтальный разрез всего соединения. На разрезе, в зоне зацепления, зуб шестерни показывают расположенным перед зубом сопрягаемого колеса.На чертеже проставляют только размер межосевого расстояния, а на выносном элементе – размеры шпонки.
Расчет и изображение цилиндрической зубчатой передачи
Цель работы: сформировать знания и отработать навыки выполнения графических работ по разделу «Машиностроительное черчение», по теме «Зубчатые передачи».
Задание - Выполнить расчеты параметров цилиндрических зубчатых колес по исходным данным.
- Выполнить чертеж цилиндрического зубчатого колеса по расчетным параметрам.
Название
графической работы Колесо цилиндрическое зубчатое.
Литература Учебники:[3],стр.286-299
Порядок выполнения работы:
Выполнить расчеты параметров цилиндрических зубчатых колес по исходным данным выданным преподавателем, оформить расчеты на формате А4, заполнить таблицу основной надписи формой 2. Затем вычертить цилиндрическое зубчатое колесо по своим расчетным данным на формате А3.
Пример выполнения графической работы представлен в приложении 1
Приложение1
Приложение 1 (1)
Пример выполнения графической работы
3. КОНИЧЕСКАЯ ЗУБЧАТАЯ ПЕРЕДАЧА
Рассмотрим зубчатую передачу, у которой межосевой угол равен 90º.
Расчет основных начальных параметров передачи необходимо провести по зависимостям, приведенным в табл.1 для цилиндрических передач, с той разницей, что вместо диаметров начальных окружностей цилиндров здесь откладываются диаметры начальных окружностей оснований конусов d1 и d2 (рис. 4). В пересечении осей получают общую вершину конусов (точка О). Из крайних точек диаметров под прямым углом к очерковым образующим конусов откладывают размеры головки и ножки зуба ha и hf. Проводят контур зубьев колеса и шестерни в направлении вершины конусов. Ширину зубчатого венца B ограничивают размером 0,3R.
Рис. 4. Коническая зубчатая передача
Расчет и изображение конической зубчатой передачи
Цель работы: сформировать знания и отработать навыки выполнения графических работ по разделу «Машиностроительное черчение», по теме «Зубчатые передачи».
Задание - Выполнить расчеты параметров конических зубчатых колес по исходным данным.
- Выполнить чертеж конического зубчатого колеса по расчетным параметрам.
Название
графической работы Колесо коническое зубчатое.
Литература Учебники:[3],стр.299-304
Порядок выполнения работы:
Выполнить расчеты параметров конических зубчатых колес по исходным данным выданным преподавателем, оформить расчеты на формате А4, заполнить таблицу основной надписи формой 2. Затем вычертить коническое зубчатое колесо по своим расчетным данным на формате А3.
Параметры конических зубчатых колес
Пример выполнения графической работы представлен в приложении 2
Приложение 2
Приложение 2 (1)
Пример выполнения графической работы
4. ЧЕРВЯЧНАЯ ПЕРЕДАЧА
Ведущим звеном передачи, как правило, служит червяк, который можно рассматривать как шестерню с винтовыми зубьями. Диаметры начальных окружностей, впадин и выступов и другие конструктивные размеры выбирают аналогично параметрам цилиндрических колес.
Последовательность выполнения чертежа следующая: откладывают межосевое расстояние α, проводят делительную окружность червяка d1, а также da и df. Расчет некоторых параметров приведен в табл. 3.
Параметры червячной передачи Таблица 3
Параметр Обозначение Червяк Колесо
Число заходов, число зубьев Z Z1 Z2
Коэффициент диаметра червяка q применяем q = 10
(ГОСТ 2144-76) –
Делительный диаметр d d1 = mqd2 = mz2
Диаметр вершин витков или зубьев dada1 = m(q+2) da2 = m(z+2)
Диаметр впадин витков и зубьев dfdf1 = m(q-2,4) df2 = m(z-2,4)
Высота головки витка и зуба ha ha1=m ha2=m
Высота ножки витка hfhf1=1,2m –
Высота ножки зуба hf– hf2=1,2m
Высота витка h h1=2,2m –
Высота зуба h – h2=2,2m
Расчетный шагp p1=πmP2=πmДлина нарезной части червяка b1 b1≥(11+0,06z2)m для одно- и двухзаходных червяков
b1≥(12,5+0,96z2)m для многозаходных червяков –
Ширина венца червячного колеса b2 – b2≤ 0,75da1
при z1=1, z1=2
Диаметр вала червяка dв1 dв1 = 0,9df1 –
Диаметр отверстия под вал dв2 – dв2 конструктивно
Длина ступицы lc2 – lc2=1,2dв2
Толщина обода венцае2– е2= h2
Толщина диска k2 – k2= b23Диаметр ступицы dс – dc2= 1,8dв2
Начальные окружности должны касаться друг друга в полюсе зацепления (на оси). Вычерчивают контурные очертания червяка и колеса, выполняют разрез соединения (рис. 5).
Рис. 5. Червячная передача
Шпоночное соединение колеса и вала определяется по рис. 5 и табл. 3.
Расчет и изображение червячной зубчатой передачи
Цель работы: сформировать знания и отработать навыки выполнения графических работ по разделу «Машиностроительное черчение», по теме «Зубчатые передачи».
Задание - Выполнить расчеты параметров червячной передачи по исходным данным.
- Выполнить чертеж червяка.
Название
графической работы Червяк.
Литература Учебники:[3],стр.304-311
Порядок выполнения работы:
Выполнить расчеты параметров червячной передачи по исходным данным выданным преподавателем, оформить расчеты на формате А4, заполнить таблицу основной надписи формой 2а.
Затем вычертить червяк по своим расчетным данным на формате А3.
Параметры червячной передачи
Пример выполнения графической работы представлен в приложении 3
Приложение 3
Приложение 3(1)
Пример выполнения графической работы
5. ЗАДАНИЕ НА ВЫПОЛНЕНИЕ ЗУБЧАТЫХ СОЕДИНЕНИЙ
На бумаге формата А3 вычертить зубчатую передачу. Исходные данные для расчета взять из табл. 4, подобрать шпонку. В условном изображении зубчатых колес на чертежах окружность вершин зубьев изображается сплошной основной линией, впадин – сплошной тонкой, начальная – штрихпунктирной. Между окружностями выступов и впадин зубьев в зоне зацепления должен быть зазор.
Образец выполнения чертежа приведен в приложении. Составить спецификацию сборочного чертежа (ГОСТ 2.108-68) на отдельном листе (см. прил.).
Данные для выполнения зубчатого соединения Таблица 4
Вариант Передача
цилиндрическая коническая червячная
m Z1 Z2 m Z1 Z2 m Z1 Z2
1 4 25 50 – – – – – –
2 4 27 45 – – – – – –
3 5 14 28 – – – – – –
4 8 15 30 – – – – – –
5 – – – 4 20 50 – – –
6 – – – 4 25 45 – – –
7 – – – 5 14 28 – – –
8 – – – 8 15 30 – – –
9 – – – – – – 4 – 55
10 – – – – – – 5 – 40
11 – – – – – – 6 – 30
12 – – – – – – 8 – 25
13 – – – – – – – – –
14 – – – – – – – – –
15 – – – – – – – – –
16 6 20 40 – – – – – –
17 6 25 45 – – – – – –
18 10 15 30 – – – – – –
0 12 10 20 – – – – – –
Литература
1. Попова Г. Н. Машиностроительное черчение/ Г. Н. Попова, С. Ю. Алексеев. М., 1999. 453 с.
2. Левицкий В. С. Машиностроительное черчение и автоматизация исполнения чертежей / В. С. Левицкий. М., 2002. 351 с.
3. Парфенова И. Ф. Рабочие чертежи деталей со стандартными изображениями. Зубчатые колеса, червяки / И. Ф. Парфенова. Омский ин-т инж. ж.-д. трансп. Омск, 1993. 28 с.
4. Савельев Ю.Ф. Изображение зубчатых передач в расчетно-графических работах при изучении дисциплины “инженерная графика. Редакционно-издательский отдел ОмГУПСа Типография ОмГУПС.