Выбор материалов зубчатых передач. Определение допустимых напряжений

3.         Выбор материалов зубчатых передач. Определение допустимых напряжений

1). Выбираем материал зубчатой передачи

а) Выбираем марку стали, твердость и термообработку

- для шестерни берем сталь 40ХН, термообработка - улучшение и закалка ТВЧ, D_пред = 200 мм S_пред = 125мм; твердостью 48...53HRC_Эl, (460…515 НВ₂);

-для колеса берем сталь 40ХН, термообработка – улучшение, D_пред = 315 мм S_пред  = 200 мм; твердостью 235...262 НВ₂;

б) Определяем среднюю твердость зубьев шестерни и колеса: для шестерни

HB1_cp = (НВ_min - НВ_max )/2 = (460 + 515)/2 = 487,5.

для колеса

HB_2cp = (НВ_min - НВ_max )/2 = (235 + 262)/2 = 248,5.

2). Определяем базовые числа циклов нагружений при расчете на контактную прочность

для шестерни

для колеса

3). Действительные числа циклов перемены напряжений:

- для колеса

- для шестерни

где: n₂ - частота вращения колеса, мин^-1; L_h - время работы передачи ч; u - передаточное число ступени.

4). Определяем коэффициент долговечности при расчете по контактным напряжениям

 

 

где: N_HG – базовое число циклов; N – действительное значение.

- для шестерни

- для колеса

5). Определяем число циклов перемены напряжений

- для шестерни

- для колеса

6). Определяем допустимое контактное напряжение соответствующее числу циклов перемены напряжений:

- для шестерни

- для колеса

7). Определяем допускаемое контактное напряжение:

- для шестерни

Н/мм²

 Н/мм²

Так как

,

то косозубая передача рассчитывается на прочность по среднему допускаемому контактному напряжению:

 Н/мм²

При этом условии соблюдается

 Н/мм²

8). Определяем допускаемые напряжения изгиба для зубьев шестерни и колеса.

а) Рассчитываем коэффициент долговечности K_FL.

где N_FO - число циклов перемены напряжений, соответствующее пределу выносливости, N_FO=4*10⁶ для обоих колес.

- для шестерни

- для колеса

Так как N₁>N_F01 и N₂>N_FО2, то коэффициенты долговечности K_FL1=1,и K_FL2=l.

б) определяем допускаемое напряжение изгиба, соответствующее числу циклов перемены напряжений N_F0:

- для шестерни:

в предположении, что m<3мм;

- для колеса:

в) Определяем допускаемое напряжение изгиба:

- для шестерни

- для колеса

Таблица 4

Механические характеристики материалов зубчатой передачи

Элемент передачи	Марка стали	Dпред	Термооб-работка	HRCэ1ср	[σ]Н	[σ]F
		Sghtl		HB2ср	Н/мм2
Шестерня	40Х	315/200	У+ТВЧ	50,5	877	310
Колесо	40Х	200/125	У	248,5	514,3	255,95