2. Розрахунок циліндричних зубчастих передач

Вихідними даними до розрахунку циліндричних передач є кінематичні параметри привода: обертальний момент на колесі; передаточне числоu; швидкість обертання колеса ;час роботи передачі.

2.1. Вибір матеріалів для виготовлення зубчастих коліс

Після аналізу потрібних габаритних розмірів і умов експлуатації передачі вибирають матеріали зубчастої пари з конкретним видом термообробки.

Умовно види груп матеріалів можна поділити на 5 варіантів:

I – сталі 45, 4ОХ, 4ОХН, 35ХМ;

термообробка

колесо – поліпшення,

твердість 235...262

шестірня - поліпшення,

твердість 269...302

II - сталі 4ОХ, 4ОХН, 35ХМ;

термообробка

колесо – поліпшення,

твердість 269...302

шестірня – поліпшення і обробка СВЧ

твердість поверхні 45...53

III - сталі 4ОХ, 4ОХН, 35ХМ;

Термообробка колеса і шестірні однакова – поліпшення і обробка свч;

твердість45...53.

IV - сталі 20Х, 20ХН2М, 18ХГТ,

12ХН3А для шестірні,

з термообробкою поліпшення,

цементація, загартування до твердості 56...63

40ХН, 35ХМ, 40Х

для колеса з термообробкою поліпшення, загартування СВЧ

до твердості 56...53

V – сталі 20Х, 20ХН2М, 18ХГТ, 12ХН3А, 25ХГМ

для колеса і шестірні з термообробкою поліпшення, цементація, загартування СВЧ,

загартування до твердості 56...63.

Розміри передачі зменшуються зі зростанням твердості поверхні зубців, але якщо не надається обмежень у габаритах, то слід використовувати дешеві марки сталі за IіIIваріантами термообробки.

2.2. Розрахунок допустимих напружень

Допустимі контактні напруження і напруження згину визначають окремо для колеса ,і шестірні,в залежності від матеріалів і їх термообробки (таблиця 1) з урахуванням часу роботи передачі.

(1)

(2)

де , коли т.о. колеса – поліпшення;

, коли т.о. колеса – загартування СВЧ;

, коли;

, коли т.о. колеса – поліпшення;

, коли т.о. колеса – загартування СВЧ.

Коефіцієнт довговічності за розрахунком з контактних напружень

(3)

Коефіцієнт довговічності за розрахунком щодо згину

(4)

Число циклів зміни напружень , відповідний границі витривалості, визначають за графіком в залежності від середньої твердостіНВ_ср.чиHRC.

N– дійсне число циклів зміни напружень.

(5)

де - кутова швидкість колеса;

- час роботи передачі;

і- допустимі напруження, відповідні числу циклів зміни напруженьі, беремо з таблиці 1.

Рис.5. Графік числа циклів зміни напружень

Таблиця 1

Механічні характеристики сталей

Марка сталі	Термо- обробка	Твердість поверхні	, МПа	, МПа	, МПа	, МПа	МПа
45 40Х 40ХН, 35ХМ	Поліп шення -“- поліп шення -“- поліп шення -“-	235...262 269...302 235...262 269...302 235...262 269...302	540 650 640 750 630 750	1,8 +67	1,03	2,8	2,74
40Х 40ХН, 35ХМ	Поліп шення; загар-тування СВЧ -“-	HRC 45...50 HRC 48...53	750 750	14 +170	370 (m>3мм) 310 (m<3мм)	40	1260 1430
20Х, 20ХН2М 18ХГТ, 12ХН3А 25ХГМ	Поліп шення цемен- тація і загарту- вання СВЧ	HRC 56...63	800	19	480	40	1200

Для зубчастих передач циліндричних косозубих, шевронних, конічних з круговим зубцем при IIваріанті термообробки визначають розрахункове допустиме напруження

(6)

Це напруження не повинно бути більшим за 1,25- для косозубих і шевронних коліс, а для конічних з круговим зубцем – за 1,15.

Для інших варіантів термообробки і для прямозубих циліндричних і конічних коліс у розрахункову формулу замість підставляють менше з двох значеньі, тобто