7 Расчет зубчатых передач

7.1 Выбор материала и термообработка зубчатых колес

Зубчатые колеса редукторов изготавливают из сталей с твердостью H  350 HB или H > 350 HB. В первом случае заготовки для колес подвергают нормализации или улучшению, во втором – после нарезания зубьев различным видам термической и химико-термической обработки: объемной закалке, поверхностной закалке ТВЧ, цементации, азотированию, нитроцементации и т.д., обеспечивающим высокую твердость поверхности зуба. Относительно низкая твердость H < 350 HB допускает возможность зубонарезания с достаточной точностью (степень точности 8 и 7 по ГОСТ 1643-81) без отделочных операций, что используется как средство для снижения затрат. Применение других видов термообработки вызывает заметное искажение размеров и формы зубьев (коробление). При высоких требованиях к точности такие колеса подвергают отделочным операциям – зубошлифованию, притирке на специальных станках, обкатке и т.п., что повышает стоимость колес в десятки раз.

Зубчатые колеса с низкой твердостью хорошо прирабатываются, особенно, если зубья шестерни имеют твердость больше, чем у колес на (80…200) HB. У косозубых колес перепад твердости выше. Хорошие результаты обеспечивает закалка ТВЧ зубьев шестерен с HRC 45…55 и термоулучшение колес до 280…350 HB.

При выборе материалов необходимо руководствоваться информацией, указанной в табл. 1.10 [1] и стремиться к получению допускаемых напряжений возможно близких к ним величин [_H]_Б и [_H]_Т.

Т а б л и ц а №2

Термообработка или хим.терм.обработка	Марки стали ГОСТ 4543-81	H0, МПа	F0, МПа	SH	SF
Нормализация, улучшение, 180…220 HB; 260…320 HB	40Х, 40ХН, 35ХМ, 45ХЦ, Сталь 45	2HB + 70	1,8HB	1,1	1,75
Закалка ТВЧ, поверхность 45…55 HRC, сердцевина 240…300 HB	40Х, 40ХН, 35ХМ, 35ХТСА	17HRC+200	900	1,2	1,75
Цементация, нитроцементация поверхность 60…63 HRC, сердцевина 300…400 HRC	20Х, 20ХНМ, 18ХГТ, 12ХН3А	23HRC	750…1000	1,2	1,5

Материалы и обработку зубчатых колес выбираем по таблице 8.9[3]

Тихоходная ступень редуктора: Материал шестерни – Сталь35ХМ; Поверхностная твердость зубьев – 376НВ Нормализация Материал колеса – Сталь 40Х; Поверхностная твердость зубьев 361HB; Термообработка – улучшение.

Быстроходная ступень редуктора: Материал шестерни – Сталь 45 Поверхностная твердость зубьев –367НВ Нормализация Материал колеса – Сталь 40Х; Поверхностная твердость зубьев 355HB; Термообработка – норм.,улучшение.

7.2.1 Допускаемые контактные напряжения для тихоходной ступени

Допускаемые контактные напряжения рассчитаем по формуле:

,

где – допускаемые контактные напряжения для колеса тихоходной ступени;

- допускаемые контактные напряжения для шестерни тихоходной ступени;

- меньшее из двух.

где - предел длительной прочности, соответствующий базовому числу циклов;

S_H – коэффициент безопасности.

Z_N – коэффициент долговечности.

Для колеса по таблице 8,9[3] определяем:

=2·HB+70;

=2·361+70=792 (МПа);

=1,1

Коэффициент долговечности определяем по формуле 8,61[3].

= ;

где N_HG1 = 30HB ^2,4=30361 ^2,4 =19,210 ⁶;

N_HE1 – эквивалентное число циклов;

N_HE1 = N_H  μ_H = 60  n_w  n₂  L_h  _H =60132,950000,18=17,76610⁶;

где n_w – число зацеплений, в которое входит шестерня или колесо за один оборот, n_w = 1;

n₁ – соответствующая частота вращения;

L_h – ресурс привода;

_H – коэффициент режима, определяемый по табл. 8.10 [3] в зависимости от категории ре

жима.

Рассчитаем коэффициент долговечности:

;

Допускаемые контактные напряжения:

Для шестерни по таблице 8,9[3] определяем:

=2HВ+70;

=2376+70=822 (МПа);

=1,1

Коэффициент долговечности.

= ;

где N_HG2 = 2010 ⁶- по рисунку 8.40 [3].

N_HE2 – эквивалентное число циклов, соответствующее

N_HE2 = N_H  μ_H = 60  n_w  n₃  L_h  _H =60111050000,18=23,4410 ⁶;

Рассчитаем коэффициент долговечности:

;

Допускаемые контактные напряжения: