2 .4 Внутренней закрытой со мещением

(Выборка из - Конструирование узлов и деталей машин : учеб. пособие для вузов / П. Ф. Дунаев, О. П. Леликов. - 5-е изд., перераб. и доп. - М. : Высш. шк., 1998. - 447 с.)

2.4.1 Выбор материала

Чем больше крутящий момент, тем более прочный материал следует выбирать. А также, если необходимо уменьшить межосевые расстояния, то следует выбирать материал с большей σ_в. Характеристики материалов брать из таблицы 2.4.1.

Таблица 2.4.1 - Механические свойства сталей, применяемые при изготовлении зубчатых колес.

Марка стали	Диаметр заготовки	Предел прочности в, МПа	Предел текучести т, МПа	Твердость HB (средняя)	Термообработка
поковка и штамповка
45	100-500	570	290	190	Нормализация
45	до 90	780	440	230	Улучшение
	90-120	730	390	210
	св. 120	690	340	200
35ХГС	до 140	1020	840	260
	св. 140	930	740	250
40Х	до 120	930	690	270
	120-160	880	590	260
	св. 160	830	540	245
40ХН	до 150	930	690	280
	150-180	880	590	265
	св. 180	835	540	250
отливка
40Л	-	520	290	160	Нормализация
45Л		540	310	180
35ГЛ	-	590	340	190	Улучшение
35ХГСЛ		790	590	220

Ищем допускаемые контактные напряжения (для колеса и шестерни по отдельности):

, МПа (2.4.1)

где - предел контактной выносливости при базовом числе циклов, МПа;

- коэффициент долговечности;

- коэффициент безопасности (для нормализованных и улучшенных сталей, а также при объемной закалке =1,1…1,2; при поверхностном упрочнении =1,2…1,3)

(2.4.2)

где N_HO – базовое число циклов, которое определяется в зависимости от твердости стали (при HB<200 принимают N_HO=10⁷; при HB200…500, N_HO возрастает по линейному закону от 10⁷ до 610⁷);

N_HE – расчетное число циклов и напряжений.

Если: колеса из нормализованной или улучшенной стали K_HL>2,6 то принимают K_HL=2,6; для закаленных сталей K_HL>1,8 то принимают K_HL=1,8. Если K_HL<1, то принимают K_HL=1

(2.4.3)

где  - угловая скорость того из колес, по материалу которого определяют допускаемые напряжения, рад/с;

L_h – ресурс работы передачи, ч.;

L_r – срок службы передачи, лет;

Д – число рабочих дней в году;

С – число смен;

t_c – продолжительность смены, ч.

Общее расчетное допускаемое контактное напряжение:

, МПа (2.4.4)

Допускаемое напряжение на изгибную прочность определяется по формуле:

, МПа (2.4.5)

где – значение предела выносливости при отнулевом цикле изгиба (таблица 2.4.2), МПа;

[S_F] – коэффициент безопасности.

(2.4.6)

где - коэффициент, учитывающий нестабильность свойств материала зубчатых колес (таблица 2.4.2);

- коэффициент, учитывающий способ получения заготовки зубчатого колеса (для поковок и штамповок – 1; для проката – 1,15; для литых – 1,3).

Таблица 2.4.2 – Значения предела выносливости при отнулевом цикле изгиба и коэффициента безопасности [S_F]

Марка стали	Термическая и термохимическая обработка	Твердость зубьев		, МПа	[SF]
		на поверхности	в сердцевине
40, 45, 50, 40Х, 40ХФА	Нормализация, улучшение	HB180…350		1,8HB	1,75
40Х, 40ХН, 40ХФА	Объемная закалка	HRC45…55		500…550	1,8
40ХН, 40ХН2МА	Закалка при нагреве ТВЧ	HRC48…58	HRC25…35	700	1,75
20ХН, 20ХН2М, 12ХН2, 12ХН3А	Цементация	HRC57…63	-	950	1,55
Стали, содержащие алюминий	Азотирование	HV700…950	HRC25…40	300+1,2 HRC сердцевины	1,75