4.1. Расчёт допускаемых контактных напряжений

Допускаемые контактные напряжения, не вызывающие опасной контактной усталости металла, при расчёте на выносливость поверхностей зубьев без учёта влияний шероховатости поверхностей зубьев, смазочного материала и размера зубчатого колеса определяются по формуле:

= Z_N , (4.1)

где σ_{Н lim} – предел контактной выносливости поверхностей зубьев, соответствующий базовому числу циклов напряжений, МПа;

S_H – коэффициент запаса прочности;

Z_N – коэффициент долговечности.

Предел контактной выносливости поверхностей зубьев σ_{Н lim} и коэффициент запаса прочности S_H представлены в таблице П2 приложения.

4.1.1. Расчёт коэффициента долговечности

Коэффициент долговечности Z_N, учитывающий влияние ресурса работы, определяют по формуле:

Z_N = ≥ 1, но ≤ 1,8, (4.2)

где N_{H lim} – базовое число циклов напряжений, соответствующее пределу выносливости σ_{Н limb} (при Н_HRC > 56 N_{H lim} = 12∙10⁷ циклов);

N_HE – эквивалентное число циклов напряжений.

Если коэффициент долговечности Z_N > 1,8 при твёрдости активных поверхностей зубьев Н_HRC > 56 , то принимают Z_N = 1,8. Эквивалентное число циклов перемены напряжений N_HE для рассчитываемого (наиболее нагруженного) i –того зубчатого зацепления определяют по формуле:

N_HE = N_эi K_ПНi , (4.3)

где N_эi – эквивалентное число циклов нагружений (см. раздел 2);

K_ПНi – коэффициент пробега, характеризующий отношение долговечности детали при расчётном моменте и действительном нагрузочном моменте.

Коэффициент пробега K_ПНi – это коэффициент приведения переменных циклических нагрузок, действующих на зубчатое колесо, к режиму постоянного циклического нагружения с расчётной нагрузкой. Коэффициент пробега зависит от соотношения между расчётными p_m и средними удельными p_ср.m (по отношению к единице веса автомобиля) тяговыми усилиями на m-ной передаче , где расчётное удельное тяговое усилие по двигателю:

р_m = . (4.4)

Формула (4.4) приведена для полноприводного автомобиля с колёсной формулой 4 × 4. Для автомобиля с приводом на передние или задние колёса учитывают вес, приходящийся на ведущую ось G_a = G_сц, и u_рк.н = 1.

Среднее удельное тяговое усилие будет определяться средними удельными сопротивлениями дороги р_{ψ ср}, воздуха р_в.ср и при разгоне р_γ:

р_ср.m = р_{ψ ср} + р_в.ср + р_γ. (4.5)

В табл. 4.1 приведены выражения для определения средних удельных сопротивлений.

Таблица 4.1