2. Вибір матеріалу й визначення допустимих напружень [σH] й [σF].

2.1. Для виготовлення коліс по таблиці 2.1 матеріал приймаємо однієї марки. Різницю твердостей матеріалу забезпечуємо методом термічної обробки. Для запобігання заїдання зубчастих коліс твердість шестірні повинна бути на 30-70 HB вище, ніж твердість колеса.

Таблиця 2.1. Механічні характеристики деяких марок сталей, що використовуються для виготовлення зубчастих коліс

Марка сталі	HB серцевини	HRC поверхні	В, МПа	Т, МПа	Термічна обробка
35	163... 192	—	550	270	Нормалізація
45	179... 207	— 600	320	Нормалізація
45	235... 262	—	780	540	Поліпшення
40Х	200... 230	—	760	490	Нормалізація
40Х	269... 302	—	900	590	Поліпшення
40Х	260... 302	45...50	900	750	Поліпшення+ТВЧ
35ХМ	235... 262	—	800	670	Поліпшення
35ХМ	269... 302	—	920	790	Поліпшення
35ХМ	269... 302	48...53	920	790	Поліпшення+ТВЧ
40ХН	235... 262	—	800	630	Поліпшення
40ХН	269... 302	—	920	750	Поліпшення
40ХН	269... 302	48...53	920	750	Поліпшення+ТВЧ

Таблиця 2.2. Вибір матеріалу.

	Матеріал	Термообробка	Твердість НВ	В, МПа	Т, МПа
1	Для шестірні сталь 40Х	Поліпшення	269..302	900	590
2	Для колеса сталь 40Х	Нормалізація	200..230	760	490

2.2. Визначаємо допустимі контактні напруження для шестірні й колеса:

Для шестірні: =(2· 269+70) · 1/1,1=608581,82 ·1/1,1=552,73МПа

Для колеса: = (2· 200+70) · 1/1,1 = 427,27 МПа

де _{H lim bi} – базова межа контактної витривалості поверхонь зубців, що відповідає базовому числу циклів напружень [табл. 2.3].

S_H – коефіцієнт безпеки зубчастих коліс [табл. 2.3].

K_HLi – коефіцієнт довговічності [Рис. 2.1].

Таблиця 2.3. Значення _{H lim b} й S_Н.

Термообробка	Твердість	H lim b, МПа	Flim b, МПа	SН
Нормалізація, поліпшення	НВ < 350	2НВ+70	1.35 HB+100	1,1

Рис. 2.1. Коефіцієнт довговічності.

Коефіцієнт довговічності визначаємо залежно від відношення N_HE/N_HO.

N_HO – базове число циклів напружень у зубцях, N_HE – еквівалентне число циклів напружень.

З табл. 2.2: НВ_1ср = (269+302)/2≈285 НВ_2ср = (200+230)/2= 215

Для шестірні: = 60·25000·955/285³= 73,6 (2.3)

Для колеса: =60·25000·238,75/215³= 44,8 (2.4)

Так як N_НЕ >> N_HO, приймаємо K_HL= 1;

Так як НВ₁ – НВ₂=285-215=70 < 100, то за розрахункове [_Н]_Р приймаємо менше з [_Н]₁ й [_Н]₂: [_Н]_Р = 427,27МПа.

2.3. Визначаємо допустиме напруження згину:

Для шестірні: =(1.35 HB+100) ·1/1,8=(1.35· 269+100)/1,8= = 257,3 МПа (2.5)

Для колеса: =(1.35· 200+100) ·1/1,8 = 206 МПа (2.6)

де _{Flim bi} – межа витривалості зубців при згині, яка відповідає базовому числу циклів напружень; визначаємо по [табл. 2.3];

K_FL – коефіцієнт довговічності, K_FL = 1;

S_F – коефіцієнт безпеки, S_F = 1,7...2…2,2.