18. Выбор материала и определение допускаемых контактных напряжений и напряжений изгиба при расчете зубчатых передач.

При выборе материала зубчатых колес следует учитывать назначение проектируемой передачи, условия эксплуатации, требования к габаритным размерам и возможную технологию изготовления колёс. Основным материалом для изготовления зубчатых колёс является сталь.

Обычно применяют стали с твердостью не более 350 НВ, которая обеспечивается нормализацией или термоулучшением материала.

Для равномерного изнашивания зубьев и лучшей их прирабатываемости твёрдость шестерни НВ1 рекомендуют назначать больше твёрдости НВ2 колеса не менее чем на (10…15) НВ.

В условиях крупносерийного и массового производства целесообразно применять зубчатые колеса с высокотвердыми зубьями. Однако с высокой твердостью материала связаны дополнительные трудности: плохая прирабатываемость зубьев, прогрессирующее усталостное выкрашивание рабочих поверхностей зубьев, необходимость проведения термообработки после зубонарезания.

Допускаемые напряжения изгиба:

,

где  − предел выносливости зубьев по напряжениям изгиба.S_F − коэффициент безопасности.

Y_A(К_FC) − коэффициент, учитывающий влияние двустороннего приложения нагрузки.

Y_N(K_FL) − коэффициент долговечности.

Допускаемое контактное напряжение рассчитывают для каждого зубчатого колеса передачи по формуле:

 ,

где  определяют по эмпирическим зависимостям.

 − коэффициент безопасности.

Z_N ( K_HL ) − коэффициент долговечности.

19. Расчеты зубьев на сопротивление усталости по изгибным напряжениям цилиндрической и конической передач.

Условие прочностной надежности зуба:

 

где – максимальное напряжение в опасном сечении зуба;  – допускаемое напряжение изгиба для материала зуба.

Для оценки прочностной надежности зубчатой передачи необхо­димо иметь уравнение, связывающее максимальные напряжения в опас­ном сечении с внешней нагрузкой на зуб и размерами опасного сече­ния (параметрами передачи).

а). Прямозубые цилиндрические передачи

Расчет выполняют для наиболее опасного случая – однопарного зацепления, когда вся внешняя нагрузка передается одной парой зубьев.

 

в). Конические передачи

20. Расчеты зубьев на сопротивление усталости по контактным напряжениям цилиндрической и конической передач.

Расчет зубьев выполняют для фазы зацепления в полюсе.

 

где – максимальное контактное напряжение на активной поверх­ности зубьев; – допускаемое контактное напряжение.

Контактные напряжения  одинаковы для обоих колес, поэтому расчет выполняют для того колеса, у которого  меньше.

Для расчета зубчатой передачи на контактную прочность необ­ходимо иметь уравнение, связывающее максимальное напряжение с внешней нагрузкой и параметрами передачи.

а). Прямозубые и косозубые передачи

 

б). Конические передачи (прямозубые)

21. Общие сведения. Геометрические и кинематические параметры червячных передач.

Червячная передача представляет собой передачу, у которой ведущее колесо (червяк) выполнено с малым числом зубьев, а ведомое (червячное) колесо имеет большое число зубьев.

Диаметр делительного цилиндра червяка

 

где  – осевой модуль червяка; Р - шаг червяка; q - коэффициент диаметра червя­ка.

Межосевое расстояние

 

Передаточное отношение червячной передачи

 

КПД передачи

 

где Т₁ и – вращающий момент и угловая скорость червяка; Т₂ и – то же для колеса.