3 Расчет зубчатых передач

3.1 Выбор материала зубчатых колес

По предварительным межосевым расстояниям и определяем предварительные размеры зубчатых колес и размеры заготовок зубчатых колес:

(12)

(13)

Для зубчатых колес выбираем [1, таблица П3] сталь марки 40ХН:

.

Термообработка – нормализация.

Для шестерен также выбираем сталь марки 40 ХН:

.

Термообработка – улучшение.

3.2 Определение допускаемых напряжений

3.2.1 Определение допускаемых контактных напряжений

Для косозубых передач за допускаемое контактное напряжение принимается среднее значение из и , если выполняется следующее условие [2]:

, (14)

где - меньшее значение из двух и .

Допускаемые контактные напряжения и определяются раздельно по формуле [2]:

, (15)

где - предел контактной выносливости поверхностных слоев зубьев; - коэффициент долговечности, учитывающий влияние срока службы и режима нагрузки передачи; - коэффициент безопасности; произведение коэффициентов, учитывающих влияние шероховатости, скорости, смазки и размеров колес, для колес диаметром меньше 1000 мм по ГОСТ 21534-87 принимается .

Пределы контактной выносливости при выбранной термической обработке и твердости зубьев определяются по формуле [2]:

. (16)

Коэффициент долговечности определяется в зависимости от - суммарного числа циклов нагружения или перемены напряжений. Если , то , а если , то коэффициент определяется по формуле:

, (17)

, (18)

где - базовое число циклов; - расчетное число циклов при постоянном режиме нагрузки; - угловая скорость вала колеса, по материалу которого определяют допускаемые напряжения; - число зацеплений зуба за один оборот колеса; - продолжительность работы передачи за расчетный срок службы.

Базовое число циклов нагружения определяется по формуле [2]:

(19)

Базовое число циклов для шестерен:

.

Базовое число циклов зубчатых колес:

.

Определяем расчетное число циклов нагружения для шестерен и зубчатых колес:

;

;

Суммарное число циклов нагружения больше базового числа циклов нагружения для всех зубчатых колес, поэтому .

3.2.2 Определение допускаемых напряжений изгиба

Допускаемые напряжения изгиба при расчете на усталость определяются по формуле [1]:

, (20)

- предел выносливости зубьев по напряжениям изгиба

- коэффициент безопасности; для сталей ; вводят только для литых заготовок; вводят при работе в условиях коррозии или высоких температур; ; ; ; .

, так как

Пределы выносливости зубьев при изгибе при выбранной термической обработке и твердости зубьев определяются по формуле [2]:

. (21)

.