Глава 2: Расчет зубчатых передач
2.1 Выбор твердости, термической обработки и материала колес.
В зависимости от вида изделия, условий его эксплуатации и требований к габаритным размерам выбираем необходимую твердость колес и материалы для их изготовления.
Для силовых передач чаще всего выбирают стали. Передачи со стальными зубчатыми колесами имеют минимальную массу и габариты тем меньшие, чем выше твердость рабочих поверхностей зубьев, которая в свою очередь зависит от марки стали и варианта термической обработки.
Для данного случая выбираем V вариант – термическая обработка колеса и шестерни одинаковая – улучшение, цементация и закалка, твердость поверхности – 56…63 HRC, марки сталей одинаковы для колеса и шестерни – 20Х.
Твердость зубьев:
- в сердцевине 300-400 HB
- на поверхности 56-63 HRC, [1, с. 11]
2.2. Допускаемые контактные напряжения.
2.2.1. Расчет быстроходной ступени
а) [σ]Н1 – допускаемые контактные напряжения для шестерни
;
[1, с. 12]
Предел контактной выносливости – σH lim = 23HRCср=23·60=1380 МПа, [1, т. 2.2, с. 13]
Коэффициент запаса прочности – SH = 1,2, [1, с. 13]
Коэффициент долговечности ZN
при условии 1≤ ZN
≤ ZN
max, [1, с. 13]
Число циклов, соответствующее перелому кривой усталости:
,
[1, с. 13]
,
[1, с. 13]
n = nб = 727 об/мин
n3 = 1 – число вхождений в зацепление зуба колеса быстроходной ступени за один его оборот. [1, с. 13]
Lh = 10000 ч. – суммарное время работы передачи
Для длительно работающих быстроходных передач Nk ≥ NHG и, следовательно, ZN = 1, [1, с. 13]
Коэффициент ZR, учитывающий влияние шероховатости сопряженных поверхностей зубьев – ZR = 1, [1, с. 13]
Коэффициент Zυ , учитывающий влияние окружной скорости υ (при малой скорости берем Zυ = 1), [1, с. 13]
МПа
б) [σ]Н2 – допускаемые контактные напряжения для колеса.
;
Предел контактной выносливости – σH lim = 1380 МПа
Коэффициент запаса прочности – SH = 1,2
Коэффициент долговечности ZN
,
n = nпр = 138,21 мин -1
n3 = 1
Lh = 10000 ч
Коэффициент ZR, учитывающий влияние шероховатости сопряженных поверхностей зубьев – ZR = 1.
Коэффициент Zυ , учитывающий влияние окружной скорости υ – Zυ = 1
МПа
Допускаемое напряжение [σ]Н для цилиндрических передач с непрямыми зубьями в связи с расположением линии контакта под углом к полюсной линии рассчитываются по следующей формуле:
2.2.2. Расчет тихоходной ступени
а) [σ]Н1 – допускаемые контактные напряжения для шестерни такое же как и [σ]Н2 для быстроходной ступени
МПа
б) [σ]Н2 – допускаемые контактные напряжения для колеса.
;
Предел контактной выносливости – σH lim = 1380 МПа
Коэффициент запаса прочности – SH = 1,2
Коэффициент долговечности ZN
,
n = nт = 33,96 мин -1
n3 = 1
Lh = 10000 ч
Коэффициент ZR, учитывающий влияние шероховатости сопряженных поверхностей зубьев – ZR = 1.
Коэффициент Zυ , учитывающий влияние окружной скорости υ – Zυ = 1
МПа
Допускаемое напряжение [σ]Н для цилиндрических передач с непрямыми зубьями в связи с расположением линии контакта под углом к полюсной линии рассчитываются по следующей формуле:
