В машиностроении большое место занимает передаточный механизм, наиболее широкое распространение получили механизмы зубчатого зацепления.
Они используются в качестве приводов и грузоподъемных механизмов.
Червячные передачи применяют для передачи вращательного движения между валами, оси которых перекрещиваются в пространстве. Это зубчато-винтовая пара, движение в которой преобразуется по принципу винтовой пары с присутствующим ей повышенным скольжением. В зависимости от формы внешней поверхности червяка передачи бывают с цилиндрическим или с глобоидным червяком.
Положительные свойства червячных передач:
Передаточные числа червячных редукторов обычно колеблются в пределах U = 8 - 80 (см. ГОСТ 2144-76)
Компактность и сравнительно небольшая масса конструкции.
Плавность и бесшумность работы.
Возможность получения самотормозящей передачи, т.е. допускающей движение только от червяка к колесу и имеющей высокое сопротивление обратному движению. Самоторможение червячной передачи позволяет выполнить механизм без тормозного устройства, препятствующего вращению колес (например, под действием силы тяжести поднимаемого груза).
Возможность получения точных и малых перемещений (это свойство червячной передачи широко используется в приборостроении).
К отрицательным свойствам червячных передач можно отнести следующее:
Сравнительно низкий КПД в следствие повышенного скольжения витков червяка по зубьям колеса и значительное, в связи с этим, выделение теплоты в зоне зацепления.
Необходимость применения для венцов червячных колес дорогих антифрикционных материалов(чаще всего - сплавы меди).
Повышенное изнашивание и склонность к заеданию.
Необходимость регулирования зацепления(средняя плоскость венца червячного колеса должна совпадать с осью червяка).
Качество и работоспособность червячной передачи зависит от формы, твердости, шероховатости и точности изготовления винтовой поверхности витка червяка. В зависимости от способа нарезания винтовой поверхности червяка, передачи бывают с эвольвентным, архимедовым, конволютным и с не линейчатым червяками.
Эвольвентный червяк - представляет собой цилиндрическое косозубое колесо эвольвентного профиля с числом зубьев, равным числу витков червяка и с большим углом наклона зубьев.
В связи свыше сказанным необходимо:
1) произвести расчет и построить объёмную 3D - модель червячного редуктора;
2) при помощи программы системы конечно-элементного анализа ANSYS выполнить статический расчет напряжений червячной передачи;
3) при помощи программы системы конечно - элементного анализа ANSYS определить прогиб стрелы быстроходного вала червячной передачи;
4) при помощи программы системы конечно - элементного анализа ANSYS выполнить статический расчет напряжений болтов крепления червячного редуктора к раме.
По заданным характеристикам был спроектирован червячный редуктор. По полученным данным был построен трехмерный модель, средствами пакета программного комплекса САПР Solidworks.
Произведен расчет напряжений и деформаций элементов червячного редуктора методом конечных элементов.
При нагружении червячной передачи действующими, на редуктор, нагрузками, напряжения, равные ст = 128 МПа и ст = 525 МПа, в зоне контакта, не превышают значение допускаемых напряжений.
Был определен прогиб стрелы быстроходного вала червячной передачи. Максимальная деформация в зоне прогиба, равная f= 0,0076 мм не превышает допускаемых значений.
Был также произведен расчет болтов крепления к раме, Максимальное значение напряжений, которое возникает равна 448,78 МПа. Условие прочности выполняется.
1. Шейнблит А.Е. 'Курсовое проектирование деталей машин': Учебное пособие, изд. 2-е перераб. и доп. - Калининград: 'Янтарный сказ', 2004 г., 454 c.: ил., черт. - Б.ц.
2. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. 'Конструирование узлов и деталей машин', М.: Издательский центр 'Академия', 2003 г., 496 с.
3. Курмаз Л.В. Детали машин. Проектирование: справочное методическо-учеб. пособие / Л.В. Курмаз, А.Т. Скойбеда. - 2-е изд., испр. - М.: Новое знание, 2006. - 387 с.
4. Гузова В. В., Синенко Е. Г., Мерко М. А., БрюховецкаяЕ. В. 'Прикладная механика': Учебное пособие. 2-е изд., перераб. и доп. Красноярск: КГТУ, 2002. 218 с.
5. . Решетов Д. Р., 'Детали машин: Атлас конструкций':Машиностроение, 1979 г., 367 с.
6. Черменский О. Н. и ФедотовН. Н. 'Подшипники качения':
Справочник-каталог: Машиностроение, 2003 г., 576 с.
7. Киркач Н. Ф., Баласанян Р. А.'Расчет и проектирование деталей машин': Учебное пособие, 3 - е изд., перераб.и доп. - X. Основа, 1991 - 276 с.:схем.
8. Бруяка В. А., 'Инженерный анализ в ANSYSWorkbench': Учеб. пособ.Самара: СГТУ, 2010 г.271 с.: ил.