Условие графического обозначения некоторых элементов кинематических схем (ГОСТ 2.770-68)
| Наименование | Условные обозначения | |
| Вал, ось, стержень |  | |
| Подшипники скольжения и качения на валу без уточнения типа: радиальные упорные |  | |
| Муфта |  | |
| Соединение детали с валом: Свободное вращение Глухое |  | |
| Передача ремнем без уточнения типа ремня |  | |
| Передача цепью без уточнения типа цепи |  | |
| Передача зубчатой цилиндрическая с внешним зацеплением (общее обозначение без уточнения типа зубьев с прямыми, косыми и шевронами зубьев |  | |
| Передача зубчатая с пересекающимися валами: конические без уточнения типа зубьев |  | |
| Передача зубчатые со скрещивающимися валами: червячные с цилиндрическими червяком |  | |
| Электродвигатель |  | |
ЗАДАНИЕ
Привод состоит из электродвигателя мощностью 
с угловой скоростью вала 
(таблица 2) и многоступенчатой передачи, характеристики звеньев указаны на кинематической схеме (таблица 3). Угловая скорость выходного (рабочего) вала привода 
. Выполнить чертеж кинематической схемы механизма. Пронумеровать все валы. Требуется определить: общие КПД и передаточное отношение привода, мощности, вращающие моменты и угловые скорости для всех валов. Дать характеристику привода и отдельных передач. При работе принять значения КПД передач в соответствии с таблицей 4. Упругим скольжением в ременных передачах пренебречь.
Таблица 2
| № задания (номер схемы) | Мощность  | Угловая скорость | |
 |  | ||
| 2,2 | |||
| 7,5 | 2,5 | ||
| 18,5 | 1,5 | ||
| 5,5 | 1,2 | ||
| 5,5 | |||
Таблица 3
1  |
2  |
3  |
4  |
5  |
6  |
7  |
8  |
9  |
10  |
Таблица 4.
| Передача | КПД |
| Зубчатая в закрытом корпусе (редуктор): цилиндрическими колесами коническими колесами | 0,97…0,98 |
| 0,96…0,97 | |
| Зубчатая открытая. | 0,95…0,96 |
Червячная в закрытом корпусе при числе витков заходов червяка:  =1 =2 =4 | 0,70…0,75 |
| 0,80…0,85 | |
| 0,85…0,95 | |
| Цепная закрытая | 0,95…0,97 |
| Цепная открытая | 0,90…0,95 |
| Ременная | 0,95…0,97 |
| Подшипники качения | 0,99…0,995 |
| Муфта | 0,98 |
Пример выполнения
Задача
Привод состоит из электродвигателя мощностью 
с угловой скоростью вала 
и редуктора с многоступенчатой передачей. Требуется определить: а) общие КПД и передаточное отношение привода; б) мощности, вращающие моменты и угловые скорости для всех валов.
Решение.
Кинематическая и конструктивная характеристики привода: передача двухступенчатая (I-II-первая ступень, II-III-вторая ступень), понижающая (т.е. уменьшающая угловую скорость, так как в каждой ступени диаметр выходного звена больше, чем входного). Первая ступень - передача цилиндрическая косозубая, вторая ступень - передача цилиндрическая прямозубая. Передача закрытая, т.е. в корпусе. Для подсоединения к выходному и входному валу редуктора предусмотрены управление муфты.
Принимая в соответствии рекомендациями КПД, определяем мощности на валах:
Передаточные числа и передаточные отношения отдельных передач и привода в целом:
; 
Передаточные отношения равны передаточным числам. Общее передаточное отношение привода
Угловые скорости валов:
Вращательный момент на валах:
1) без учета потерь
2) с учетом потерь
В понижающих передачах понижение угловых скоростей валов сопровождается соответствующим повышением вращающих моментов. Мощности на валах снижаются незначительно вследствие потерь на трение в подшипниках и при взаимодействии звеньев.
Контрольные вопросы:
1. Отражает ли кинематическая схема механизма конструктивные размеры и взаимное расположение элементов механизма?
2. Как связаны между собой тела (детали), образующие одно звено?
3. Каких два основных вида кинематических пар встречаются в различных механизмах?
4. В каких кинематических парах (низших или высших) контакт совершается по поверхности?
5. Как называется кинематические пары, у которых контакт звеньев осуществляется в точках или по линии?
6. Укажите, какие кинематические пары являются высшими: сочленение вала с подшипником скольжения; сцепление зубьев зубчатых колес; сочленение ползуна с направляющими; контакт шариков с обоймами подшипников качения
Практическая работа №13
«Определение допускаемых напряжений на контактную прочность на изгиб»
Цель работы: определять допускаемые напряжения на контактную прочность и изгибную выносливость
Теоретическое обоснование.
Допускаемое контактное напряжение определяют при проектировочном расчете по формуле:
где 
- предел контактной выносливости при базовом числе циклов (П., т.1 т. 2)
- коэффициент долговечности. Принимают 
- коэффициент безопасности; для колес из нормализованной и улучшенной стали, а также при объемной закалке принимают
;при поверхностном упрочнении зубьев
Для непрямозубых колес расчетное допускаемое контактное напряжение
где 
и 
- допускаемые контактные напряжения соответственно шестерни и колеса
После определения этих величин следует проверить выполнение условия
где 
, как правило, равно .
Допускаемые напряжения на изгибную выносливость определяются:
где 
- предел выносливости, соответствующего базовому числу циклов (П., т. 3)
- коэффициент безопасности, определяется как произведение двух коэффициентов:
- коэффициент, учитывающий нестабильность свойств материала зубчатых колес (П., т.3.3)
- коэффициент, учитывающий способ получения заготовки зубчатого колеса: для поковок и штамповок 
; для проката 
; для литых заготовок 
ЗАДАНИЕ
Подобрать материал зубчатых колес, термообработку и определить значения допускаемых контактных напряжений 
и допускаемых напряжений изгиба 
.
| № вар | Материал зубчатой пары | |
| ШЕСТЕРНЯ - термическая обработка | КОЛЕСО – термическая обработка | |
| 1. | Сталь 45 - улучшение | Сталь 40 - нормализация |
| 2. | Сталь 40Х - улучшение | Сталь 45 - нормализация |
| 3. | Сталь 40ХН - улучшение | Сталь 40Х - нормализация |
| 4. | Сталь 40ХН - улучшение | Сталь 40ХН - нормализация |
| 5. | Сталь 18ХГТ – поверхностная закалка | Сталь 18ХГТ - улучшение |
| 6. | Сталь 25ХГТ - цементация | Сталь 25ХГ - улучшение |
| 7. | Сталь 40ХН - улучшение | Сталь 40ХН - улучшение |
| 8. | Сталь 40 - улучшение | Сталь 40 - нормализация |
| 9. | Сталь 20ХГМ - закалка | Сталь 20ХГМ - улучшение |
| 10. | Сталь 30ХГТ - цементация | Сталь 30ХГТ - улучшение |
Пример выполнения задания.
Задача
Подобрать материал зубчатых колес, термообработку и определить значения допускаемых контактных напряжений и допускаемых напряжений изгиба .
Решение
В малонагруженных передачах применяют материал с твердостью
. Для уменьшения габаритов и производственных площадей рекомендуют, чтобы твердость зубьев шестерни была больше твердости зубьев колеса не более, чем на 20…50 единиц.
Для зубчатой пары принимаем одну и ту же марку стали (с целью уменьшения количества различных типов материалов), но с разной термообработкой:
шестерня - сталь 45 - т/о улучшение;
колесо – сталь 45 – т/о нормализация.
Улучшение– закалка с последующим высокотемпературным отпуском. Улучшаемые и нормализованные стали хорошо поддаются чистовой обработке и хорошо прирабатываются.
Нормализация — нагрев материала до температуры, незначительно превышающей температуру верхней критической точки стали, выдержка и постепенное охлаждение на воздухе или вместе с печью. Нормализация снимает литейные напряжения и наклеп, и обеспечивает получение равномерной структуры материала по всему объему заготовки.
Допускаемые контактные напряжения при расчете рабочих поверхностей определяют по формуле:
,
– предел контактной выносливости при базовом числе циклов
(П., т. 1).
НВ – средняя твердость колеса (П., т.2)
– коэффициент долговечности
– коэффициент безопасности
Таким образом:
Для косозубых колес расчетное допускаемое контактное напряжение определяется по формуле:
Проверяем выполнение условия:
Условие выполнено, поэтому за допускаемое контактное напряжение принимаем:
Допускаемое напряжение на изгибную выносливость определяем по формуле:
,
– предел выносливости (при нулевом цикле), соответствует базовому числу циклов. (П., т.3)
– коэффициент безопасности
- коэффициент, учитывающий нестабильность свойств материала зубчатых колес (П., т.3)
- коэффициент, учитывающий способ получения заготовки
Итак:
Допустимое напряжение на изгиб принимаем:
Контрольные вопросы.
1. Какие материалы применяются для изготовления зубчатых колес?
2. На какие две группы делятся стальные зубчатые колеса в зависимости от твердости рабочих поверхностей?
3. Какая из этих групп технологична и почему?
4. Какая предпочтительна разница в твёрдости рабочих поверхностей зубьев шестерни и колёса прямозубых и косозубых передач?
5. Какие факторы учитывают при выборе допускаемых контактных напряжений и допускаемых напряжений изгиба и как определяют эти напряжения?
6. Почему цилиндрическая шестерня должна быть изготовлена с более твёрдой поверхностью
ПРИЛОЖЕНИЕ
Практическая работа №14