Составитель:

В.П. Добровольский, к.т.н., доцент

Настоящие методические указания основаны на стандартах ГОСТ 16530-70, ГОСТ 16531-70, ГОСТ 16532-70, ГОСТ 21354-75. Пособие призвано помочь студентам в расчете цилиндрических зубчатых передач при выполнении домашних заданий и курсовых проектов.

Исходными для расчета передачи параметрами являются нагрузка на валу шестерни, заданная в виде крутящего момента Т1 в Н*м или мощности Р1 в кВт, передаточное число u или частота вращения валов шестерни n1 и колеса n2 в об/мин, условия работы, срок службы и требования к габаритам передачи. Нагрузка может быть постоянной или непостоянной. В последнем случае нагрузка задается в виде циклограммы (рис.1). если нагрузка задана в виде мощности, то крутящий момент определяется по известной зависимости Т=9550- .

Названных параметров для проведения расчета передачи явно не достаточно. Поэтому конструктору дополнительно нужно выбрать материалы зубчатых колес, способ термической или химико-термической обработки и твердость рабочих поверхностей зубьев, коэффициент рабочей ширины зубчатого венца передачи ΨBd, тип передачи – прямозубая или косозубая (шевронная), если он не задан, и определить допускаемые напряжения.

Материалы зубчатых колес и виды термообработки

Выбор материала для зубчатых колес обуславливается необходимостью обеспечения достаточной изгибной и контактной прочности зубьев, характером производства, требованиями к габаритам передачи и др.

Основными материалами для зубчатых колес являются термически обрабатываемые стали. Значительно реже применяются чугуны и пластмассы.

В массовом и крупносерийном производстве применяют исключительно стальные зубчатые колеса высокой твердости, которые подвергаются отделочным операциям после термической обработки. Находят применение следующие виды термической и химико-термической обработки: поверхностная закалка с нагреванием токами высокой частоты (ТВЧ), цементация (Ц) и нитроцементация с закалкой и азотированием (А).

В условиях мелкосерийного и индивидуального производства при отсутствии жестких требований к габаритам передач зубчатые колеса делают из термически улучшенных (У) сталей. В этом случае твердость улучшенных колес обусловливается обеспечением достаточной стойкости инструмента – для небольших колес НВ 290…320, для крупных колес НВ 200…240. Твердость шестерен прямозубых передач, для уменьшения опасности заедания и для обеспечения долговечности шестерни и колеса, рекомендуется выбирать на 10…15 НВ выше твердости колес. Шестерни косозубых и шевронных передач рекомендуется подвергать поверзностной закалке для обеспечения высокой твердости. Это повышает контактную прочность косозубых и шевронных передач.

Стали в нормализованном (Н) состоянии для обоих зубчатых колес передачи применяют только во вспомогательных механизмах, например, в механизмах ручного управления. Для повышения стойкости передачи против заедания следует шестерню и колесо изготавлять из разных материалов.

Рекомендуемые для изготовления зубчатых колес марки сталей приведены в табл. 1, а варианты термической обработки зубьев сопряженных зубчатых колес – в табл. 2.