2. Проектировочный расчет зубчатых передач

По заданию – передачи закрытые редукторные. Целью расчета является определение основных параметров из условия сопротивления контактной усталости для предотвращения выкрашивания активных поверхностей зубьев в течение заданного срока службы.

2.1. Материалы и термообработка зубчатых колес

Для сравнения величин параметров зубчатых передач в нижеследующих расчетах было принято три варианта сочетаний видов термообработки зубьев шестерни z₁ и колеса z₂ , приведенные в табл. 2.1.

Таблица 2.1. Стали и термообработка зубьев z₁и z₂

Параметры	Стали и их термообработка по вариантам
	1	2	3
шестерня z1	40XH	40XH	25ХГНМ
колесо z2	40XH	40XH	25ХГНМ
шестерня z1	ТВЧ1	ТВЧ1	Ц1
колесо z2	У2	ТВЧ2	Ц2
Примечания: Здесь и дальше обозначено: ТВЧ – поверхностная закалка токами высокой частоты; У – улучшение; Ц- цементация. В курсовом проекте рекомендуется для мелкосерийного и единичного производств использовать ТВЧ1+У2 или ТВЧ1+ТВЧ2; для крупносерийного и массового производств – ТВЧ1+ТВЧ2, Ц1+ТВЧ2, Ц1+Ц2, а также нитроцементацию (НЦ) или азотирование (А).

Механические характеристики сталей после термообработки (ТО) [1, с.5] представлены в табл. 2.2.

Таблица 2.2. Механические характеристики зубьев

Вариант видов ТО	Зубья	Термообработка	Твердость средняя					в, МПа	т, МПа
			поверхности Н0			сердцевины Нк
			в единицах
			НВ	HRCЭ	HV	НВ	HV
1	z1 z2	ТВЧ1 У2	480 285	50,5 -	520 285	285	285	920	750
2	z1 z2	ТВЧ1 ТВЧ2	480	50,5	520	285	285	920	750
3	z1 z2	Ц1 Ц2	600	59,5	750	350	350	1000	800
Примечания: 1. Связь между единицами твердости приведена в [1, с.3, рис.1.1] . 2. Здесь даны средние твердости из [1, с.5, табл.1.1]. 3. Размеры заготовок z1 и z2 предположены меньшими, чем D и S, указанные в [1, с.5].

2.2. Режим работы передачи

Коэффициент приведения заданного переменного режима (рис.1.2) к эквивалентному постоянному [1, с.8]:

 =  (T_i / T_max) ^m (L_hi / L_h) , (2.1)

где Т_max = Т.

Результаты расчета по формуле (2.1) приведены в табл. 2.3.

Таблица 2.3 Коэффициенты приведения 

Вариант ТО	mН	Н	mF	F
1. ТВЧ1 + У2	3	0,667	6	0,614
2. ТВЧ1 + ТВЧ2	3	0,667	6	0,614
3. Ц1 + Ц2	3	0,667	9	0,603

Ресурс работы передачи в часах [1, с.8] :

L_h = 36524k_Г k_Ch = 365240,30,665 = 8670 ч. (2.2)

Расчеты [1, с.8] суммарных N_ = 60ncL_h (при с = 1) и эквивалентных

N_E =N_ чисел перемены напряжений, а также их сравнение с базовыми N_Hlim

[1, с.9, табл.2.2], N_Flim = 410 ⁶ даны в табл.2.4.

Таблица 2.4. Числа циклов N_ , N_E , N_lim в миллионах

Зубчатое колесо в соответствии с рис.1.1	n , мин-1	Числа циклов, миллионы					Сравнение NНЕ с NHlim по вариантам
		N	NНЕ	NHlim по вариантам ТО
				1	2	3	1	2	3
z1Б	925	481	321	81,7	81,7	120	NНЕ > NHlim
z2Б	146,83	76,4	51	23,4
z1Т	146,83	76,4	51	81,7			NНЕ < NHlim
z2Т	29,37	15,3	10,2	23,4

Окончание табл. 2.4.

Зубчатое колесо в соответствии с рис.1.1	Числа циклов, миллионы			Сравнение NFE c NFlim
	NFE по вариантам		NFlim
	1 и 2	3
z1Б	298	290	4	Для всех вариантов ТО и z NFЕ > NFlim
z2Б	46,9	46,1
z1Т	46,9	46,1
z2Т	9,39	9,23