Оск 11. Упрощенный проверочный расчет на смятие зубьев цилиндрических колес

Напряжение смятия на рабочих поверхностях зубьев цилиндри-ческой шестерни:

σ_Н1 = T₁200K₁ K₂ (u ±1) / в d₁² u ≤ σ_HP1

или

σ_Н1 = T₁ (460±40) (u ±1) / в d₁² u ≤ σ_HP1 ,

где − момент сил на шестерне, Н^. мм;

−коэффициент, зависящий от структурной схемы передачи, твердости рабочих поверхностей зубьев, вида подшипников, толщины венца и пр.; усреднено ;

−коэффициент, зависящий от твердости материала зубьев, вида зубьев, наличия жесткосвязанных с шестерней массивных деталей и пр.; усреднено ;

u − передаточное число;

в – толщина венца шестерни, мм;

−диаметр делительной окружности шестерни, мм;

σ_HP1 − допускаемые изгибные напряжения материалов шестерни и колеса, МПа.

Оск 12. Упрощенный проверочный расчет на смятие зубьев конических колес

Напряжение смятия на рабочих поверхностях зубьев коничес-кой шестерни:

σ_Н1 ≈ 2035 T₁ K₁ K₂ / d_m1³ u ≤ σ_HP1

или

σ_Н1 ≈ (3175 ±325) T₁ / d_m1³ u ≤ σ_HP1 ,

где − момент сил на шестерне, Н^. мм;

−коэффициент, зависящий от структурной схемы передачи, твердости рабочих поверхностей зубьев, вида подшипников, толщины венца и пр.; усреднено ;

−коэффициент, зависящий от твердости материала зубьев, вида зубьев, наличия жесткосвязанных с шестерней массивных деталей и пр.; усреднено ;

d_m1− диаметр делительной шестерни с среднем сечении, мм;

u − передаточное число;

σ_HP1 − допускаемые напряжения смятия для материала шестерни, МПа.

Оск 13. Упрощенный проверочный расчет на смятие зубьев червячных колес

Напряжение смятия на рабочих поверхностях зубьев червячных колес:

σ_Н2 = 15 (q / z₂)[T₂2 E₁ E₂/(E₁ +E₂) K (z₂ / q +1)³ / a_w³ ]^1/2 ≤ σ_HP2

или

σ_Н2 ≈ (5700 ±300) (q / z₂)[T₂ ( z₂ / q +1)³ / a_w³ ]^1/2 ≤ σ_HP2 ,

где q − коэффициент диаметра червяка;

z₂ − число зубьев колеса;

T₂ − момент сил на колесе, Н^. мм;

E₁ и E₂ − модуль Юнга для материалов червяка и колеса;

для стали E₁ ≈ 2∙10⁵ МПа, для бронзы E₂ ≈ 0,8∙10⁵ МПа;

K − коэффициент нагрузки, зависящий от большого числа факторов; ;

a_w − межцентровое расстояние, мм;

σ_HP2 − допускаемые напряжения смятия для материала колеса, МПа.

Оск 14. Выбор материала цилиндрических и конических зубчатых колес

Оба колеса (венца) зубчатой пары обычно выполняются из материала одной марки, но зубья входной шестерни лучше обрабатываются.

Марку стали выбирают по вычисленному значению (см. ОСК1… ОСК13) σ_H1:

σH1, МПа	≤ 630	≈ 660…790	≈ 680…860	≈ 950…1035
Марка стали	40, 45 (ГОСТ 1050-74); 40ХН (ГОСТ 4543-71); 40Л, 40ХЛ и т.п.			20Х, 20ХН, 18ХГТ, 12Х2Н4А и т.п. (ГОСТ 4543-71)
Термообработка рабочих повер-хностей зубьев шестерни	Нормализа-ция или улучшение H1≡(0,61 σH1 − 35) HB	Поверхност-ная закалка на глубину 0,24 mn;H1≡ ≡ (0,61σH1 −35) HRC	Объемная закалка H1≡ (0,068 σH1 −8,3) HRC	Цементация и закалка на глубину 0,24 mn (приmn<4 мм) и 0,5(mn)1/2 (приmn>4 мм) H1≡0,058σH1HRC
Допускаемые контактные напряжения σH1, МПа	(1,636H1+ + 57,26) HB	(12,75 H1 + + 150) HRC	(12,75 H1 + + 150) HRC	(17,25 H1 ) HRC

Твердость рабочих поверхностей зубьев шестерни и колеса H₁ и H₂ назначают с допуском ± (20…25) ед. по шкале НВ и ± (2…2,5) по шкале HRC. Твердость H₂ рабочих поверхностей зубьев выходных колес назначают меньше на (20…30) ед. по шкале НВ и на (2…2,5) по шкале HRC.

Допускаемые контактные напряжения σ_НР2 вычисляют (по назначенной H₂) по формуле нижней строки вышеприведенного вывода, подставляя вместо H₁ значение H₂. При оговоренной долговечности передачи σ_НР1 получаются больше (см. учебную литературу).

Кроме того, необходимо (по учебной литературе) проверить соответствие размеров элементов заготовок колес процессу назначенной термохимической упрочняющей обработки.