Расчет допускаемого контактного напряжения
Таблица 3.8
Параметры для расчета допускаемого напряжение на контактную выносливость
Наименование параметра |
Обозначение |
Метод определения |
1. Предел контактной выносливости, МПа |
|
По табл. 12 ГОСТ 21354-87
|
2. Коэффициент запаса прочности |
|
Коэффициенты запаса прочности:
для зубчатых колес с однородной
структурой материала
для зубчатых колес с поверхностным упрочнением зубьев =1,2;
|
3. Коэффициент долговечности |
|
По графику (черт. 4) ГОСТ 21354-87 или формулам:
но не более 2,6 для однородной структуры материала и 1,8 для поверхностного упрочнения;
|
3.1 Базовое число циклов напряжений, соответствующее пределу выносливости |
|
По графику (черт. 5) ГОСТ 21354-87 или формуле
=
|
4. Коэффициент, учитывающий шероховатость сопряженных поверхностей зубьев |
|
Для
Для
Для
|
5. Коэффициент, учитывающий окружную скорость |
|
Определяют по графику (черт. 6) ГОСТ 21354-87 или по формулам
при H≤350
HV
при H>350
HV
|
6. Коэффициент, учитывающий влияние смазки |
|
=1 |
7. Коэффициент, учитывающий размер зубчатого колеса |
|
Определяют по графику (черт.7) ГОСТ 21354-87 или по формуле
= При
|
=1,1;
при
,
при
,
но не менее 0,75.
.
от
2,5 до 1,25
.
=
от 40 до 10
мм принимать
=1
В качестве допускаемого контактного напряжения передачи, которое сопоставляют с расчетным, принимают
Для прямозубых передач минимальное из σHP1 и σHP2 , т.е.
σHP = min{ σHP1 , σHP2 } ;
для косозубых и шевронных передач по формуле
σHP =0,45(σHP1 + σHP2) ≥ σHPmin
при выполнении условия
σHP < 1,25 σHPmin .
3.5.2. Расчет зубьев на прочность при изгибе
Расчетом определяют напряжение в опасном сечении на переходной поверхности зуба для каждого зубчатого колеса.
Выносливость зубьев, необходимая для предотвращения усталостного излома зубьев, устанавливают сопоставлением расчетного местного напряжения от изгиба в опасном сечении и допускаемого напряжения
σF ≤ σFP
Расчетное
местное напряжение при изгибе определяют
по формуле σF
Для коэффициента
нагрузки
принимают:
Между допускаемым
напряжением
пределом выносливости
Параметры для расчета определяют по табл. 3.9
Таблица 3.9
Расчёт зуба на изгиб в соответствии с ГОСТ 21354-87
Наименование параметра |
Обозначение |
Метод определения |
|
1. Окружная сила на делительном цилиндре, Н |
|
При переменных нагрузках определяют по приложению 3 ГОСТ 21354-87 |
|
2. Коэффициент, учитывающий внешнюю динамическую нагрузку |
|
|
|
3. Коэффициент, учитывающий динамическую нагрузку, возникающую в зацеплении до зоны резонанса |
|
При выполнении условия:
для прямозубых передач
для косозубых передач
определяют по формуле
где
При невыполнении данных условий определяют по приложению 5 ГОСТ 21354-87 |
|
3.1. Удельная окружная динамическая сила, Н/мм |
|
|
|
3.1.1. Коэффициент, учитывающий влияние вида зубчатой передачи и модификации профиля зубьев |
|
Для косозубых и шевронных передач =0,06. Для прямозубых передач с модификацией головки =0,11. Для прямозубых передач без модификации головки =0,16. |
|
3.1.2. Коэффициент, учитывающий влияние разности шагов зацепления зубьев шестерни и колеса |
|
По табл. 8 ГОСТ 21354-87 |
|
4. Коэффициент, учитывающий неравномерность нагрузки по дине контактных линий |
|
По черт.9 ГОСТ 21354-87 или по формуле
где
=
Для
|
|
5. Коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями |
|
Расчет прямозубых передач первоначально
производят в предположении, что в
зацеплении находится одна пара зубьев
и принимают
=1
и
|
|
6. Коэффициент, учитывающий форму зуба и концентрацию напряжений |
|
|
|
7. Коэффициент, учитывающий наклон зуба |
|
|
|
8. Коэффициент, учитывающий перекрытие зубьев |
|
Для прямозубых передач при предварительных расчетах =1. Для уточненных расчетов для прямозубых передач не грубее 8-й степени точности по нормам плавности ГОСТ 1643-81 по приложению 9.
|
|
9. Коэффициент долговечности |
|
|
|
9.1 Базовое число циклов напряжений |
|
Примечание. Под базовым числом циклов напряжений понимают число циклов, соответствующее на диаграмме усталости переходу наклонного участка кривой усталости в горизонтальный участок или участок с очень малым наклоном к оси циклов |
|
10. Предел выносливости зубьев при изгибе, МПа |
|
|
|
10.1 Предел выносливости зубьев при изгибе, соответствующий базовому числу циклов напряжений, МПа |
|
Установлен для отнулевого цикла напряжений. Определяют в зависимости от способа термической или химико-термической обработки по табл.14-17 ГОСТ 21354-87.
|
|
10.2 Коэффициент, учитывающий технологию изготовления |
|
принимают ≤ 1 |
|
10.3 Коэффициент, учитывающий способ получения заготовки зубчатого колеса |
|
Для поковок и штамповок =1. Для проката =0,9. Для литых заготовок =0,8 |
|
10.4 Коэффициент, учитывающий влияние шлифования переходной поверхности зуба |
|
Определяют в зависимости от способа термической или химико-термической обработки по табл.14-17 ГОСТ 21354-87 |
Для зубчатых колес с нешлифованной переходной поверхностью зубьев принимают =1 |
10.5 Коэффициент, учитывающий влияние деформационного упрочнения или электрохимической обработки переходной поверхности |
|
Для зубчатых колес без деформационного упрочнения или электрохимической обработки переходной поверхности принимают =1 |
|
10.6 Коэффициент, учитывающий влияние двустороннего приложения нагрузки |
|
При одностороннем приложении нагрузки =1.
|
|
10.6.1. Коэффициент, учитывающий влияние амплитуд напряжений противоположного знака |
|
Для зубчатых колес из отожженной, нормализованной и термоулучшенной стали =0,35. Для зубчатых колес с твердостью поверхности зубьев более 45 HRCэ, за исключением азотированных, =0,25. Для азотированных зубчатых колес =0,1 |
|
10.6.2. Исходная расчетная нагрузка, действующая на противоположную сторону зуба, H×м |
|
Определяют аналогично
Примечание. При методе эквивалентных
моментов вместо
подставлять
|
|
10.6.3. Коэффициент долговечности при расчете противоположной стороны зуба |
|
Определяют аналогично по п. 9 |
|
11.Коэффициент запаса прочности |
|
|
|
12. Коэффициент, учитывающий градиент напряжений и чувствительность материала к концентрации напряжений (опорный коэффициент) |
|
|
|
13. Коэффициент, учитывающий шероховатость переходной поверхности |
|
Для шлифования и зубофрезерования
при шероховатости поверхности не
более
при цементации, нитроцементации, азотировании (полирование до химико-термической обработки) = 1,05; при нормализации и улучшении =1,2;
|
|
14. Коэффициент, учитывающий размеры зубчатого колеса |
|
|
|
.
,
-
динамическая добавка.
,
определяют по формуле
,принимая
для прямозубого зацепления;
для косозубого зацепления.
необходимо подставить значение более
узкого колеса.
,
но не менее 1.
.
.
.
мкм
.
Для полирования
в зависимости от способа термического
упрочнения принимают:
Таблица 3.10