2.1 Выбор материала зубчатых колес

Если твердость рабочих поверхностей зубьев колеса ≤ НВ350, то в целях выравнивания долговечности зубьев, ускорения их прирабатываемости и повышения сопротивляемости заеданию твердость поверхности зубьев шестерни в прямозубых передачах назначается на НВ20…30, а в косозубых передачах на НВ50…80 больше твердости зубьев колеса.

Выбираем материалы со средними механическими характеристиками по таблице 2.1 из расчета, что диаметр заготовки шестерни в среднем до 90мм, а колеса – больше 100мм.

Таблица 2.1-Механические свойства сталей, применяемых для изготовления зубчатых колес [1]

Марка стали	Диаметр заготовки, мм	Предел прочности	Предел текучести	Твердость (средняя)	Термообра- ботка
45	100-500	570	290	190	Нормализация
45	До 90 90-120 Св.120	780 730 690	440 390 340	230 210 200	Улучшение
30ХГС	До 140 Св.140	1020 930	840 740	260 250
40Х	До 120 120-160 Св.160	930 880 830	690 590 540	270 260 245	Улучшение
40ХН	До 150 150-180 Св.180	930 880 835	690 590 540	280 265 250
40Л 45Л	-	520 540	290 310	160 180	Нормализация
35ГЛ	-	590	340	190	Улучшение
35ХГСЛ	-	-	590	220

Марка стали	Твердость НRС	Термообработка
30ХГС, 35ХМ, 40Х, 40ХН	45-55	Закалка
12ХНЗА, 18Х2Н4МА, 20ХМ	50-63	Цементирование, закалка
20ХГМ, 25ХГТ, 30ХГТ, 35Х	56-63	Нитроцементация
30Х2МЮА, 38Х2Ю, 40Х	56-63	Азотирование
40Х, 40ХН, 35ХМ	45-63	Поверхностная закалка с нагревом ТВЧ

Выбираем для шестерни марку стали 40Х, НВ₁ 260, термическая обработка - улучшение;

для зубчатого колеса марку стали 45, НВ₂ 200, термическая обработка – улучшение.

2.2 Определение допускаемых контактных напряжений

Допускаемые контактные напряжения

где - предел контактной выносливости при базовом числе циклов [1].

Коэффициент долговечности при длительной эксплуатации принимаем .

Коэффициент безопасности для колес из нормализованной и улучшенной стали, а также при объемной закалке принимаем [S_H]=1,1…1,2.

Для шестерни

Для колеса

Тогда расчётно-допускаемое контактное напряжение

Требуемое условие выполнено.

Коэффициент ширины зубчатого венца по межосевому расстоянию выбирают из ряда по ГОСТ 2185-66: 0,10; 0,125; 0,16; 0,25; 0,315; 0,40; 0,50; 0,63; 0,80; 1,00; 1,25.

Предпочтительно принимать для прямозубых передач , для косозубых передач

Принимаем

Коэффициент ширины зубчатого венца по делительному диаметру

Коэффициент , учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине зубчатого венца принимаем по таблице 2.2.

Колеса в одноступенчатом цилиндрическом редукторе расположены симметрично относительно опор, но на ведущий вал редуктора действуют силы от клиноременной передачи, вызывающие дополнительную деформацию ведущего вала и ухудшающие контакт зубьев. Поэтому принимаем для несимметричного расположения колёс, значение =1,25.

Таблица 2.2 – Ориентировочные значения коэффициента для зубчатых передач, работающих при переменной нагрузке

Расположение зубчатых колес относительно опор	Твердость НВ поверхностей зубьев
	≤ 350	≥ 350
Симметричное	1.00…1,15	1,05…1,25
Несимметричное	1,10…1,25	1,15…1,35
Консольное	1,20…1,35	1,25…1,45
Примечание. Меньшие значения принимают для передач с отношением При увеличении до 0,6 для консольно расположенных колес и до 0,8 при несимметричном расположении их следует принимать большие из указанных значений При постоянной нагрузке =1.