Розрахунок циліндричних зубчастих передач

1.2 Розрахунок циліндричних зубчастих передач

 

Вихідними даними до розрахунку циліндричних передач є кінематичні параметри привода: обертальний момент  на колесі; передаточне число u; швидкість обертання колеса ; час роботи передачі .

1.2.1 Вибір матеріалів для виготовлення зубчастих коліс

Після аналізу потрібних габаритних розмірів і умов експлуатації передачі вибирають матеріали зубчастої пари з конкретним видом термообробки.

Умовно види груп матеріалів можна поділити на 5 варіантів:

I – сталі 45, 4ОХ, 4ОХН, 35ХМ;

термообробка

колесо – поліпшення,

твердість  235…262

шестерня – поліпшення,

твердість  269…302

II – сталі 4ОХ, 4ОХН, 35ХМ;

термообробка

колесо – поліпшення,

твердість  269…302

шестерня – поліпшення і обробка СВЧ

твердість поверхні  45…53

III – сталі 4ОХ, 4ОХН, 35ХМ;

термообробка колеса і шестірні однакова – поліпшення і обробка СВЧ;

твердість 45…53.

IV – сталі 20Х, 20ХН2М, 18ХГТ,

12ХН3А для шестерні,

з термообробкою поліпшення,

цементація, загартування до твердості  56…63

40ХН, 35ХМ, 40Х

для колеса з термообробкою поліпшення, загартування СВЧ

до твердості  56…53

V – сталі 20Х, 20ХН2М, 18ХГТ, 12ХН3А, 25ХГМ

для колеса і шестерні з термообробкою поліпшення, цементація, загартування СВЧ,

загартування до твердості  56…63.

Розміри передачі зменшуються зі зростанням твердості поверхні зубців, але якщо не надається обмежень у габаритах, то слід використовувати дешеві марки сталі за I і II варіантами термообробки.

1.2.2 Розрахунок допустимих напружень

Допустимі контактні напруження і напруження згину визначають окремо для колеса ,  і шестірні ,  в залежності від матеріалів і їх термообробки (таблиця 1) з урахуванням часу роботи передачі.

 (1)

 (2)

де , коли т.о. колеса – поліпшення;

, коли т.о. колеса – загартування СВЧ;

, коли ;

, коли т.о. колеса – поліпшення;

, коли т.о. колеса – загартування СВЧ.

Коефіцієнт довговічності за розрахунком з контактних напружень

 (3)

Коефіцієнт довговічності за розрахунком що до згину

 (4)

Число циклів зміни напружень , відповідний границі витривалості, визначають за графіком в залежності від середньої твердості НВ_ср. чи HRC.

N – дійсне число циклів зміни напружень.

 (5)

де  – кутова швидкість колеса;

 – час роботи передачі;

 і  – допустимі напруження, відповідні числу циклів зміни напружень  і , беремо з таблиці 1.

Рис. 5. Графік числа циклів зміни напружень

Таблиця 1. Механічні характеристики сталей

Марка сталі	Термо- обробка	Твердість поверхні	, МПа	, МПа	, МПа	, МПа	МПа
45 40Х 40ХН, 35ХМ	Поліп шення – «- поліп шення – «- поліп шення – «-	235…262 269…302 235…262 269…302 235…262 269…302	540 650 640 750 630 750	1,8 +67	1,03	2,8	2,74
40Х 40ХН, 35ХМ	Поліп шення; загар-тування СВЧ – «-	HRC 45…50 HRC 48…53	750 750	14 +170	370 (m>3 мм) 310 (m<3 мм)	40	1260 1430
20Х, 20ХН2М 18ХГТ, 12ХН3А 25ХГМ	Поліп шення цемен- тація і загарту- вання СВЧ	HRC 56…63	800	19	480	40	1200

Для зубчастих передач циліндричних косозубих, шевронних, конічних з круговим зубом при II варіанті термообработки визначають розрахункове допустиме напруження

 (6)

Це напруження не повинно бути більшим за 1,25 – для косозубих і шевронних коліс, а для конічних з круговим зубом – за 1,15.

Для інших варіантів термообробки і для прямозубих циліндричних і конічних коліс у розрахункову формулу замість  підставляють менше з двох значень  і , тобто