2. Расчет зубчатых и червячных передач

Расчет передач заключается в назначении материалов для зубчатых колес и их термической обработки; определении допускаемых напряжений на контактную []_Н и изгибную []_F выносливость; проведении проектного и проверочного расчетов.

2.1. Выбор материалов

2.1.1. Выбор материала и термообработки

зубчатых колес цилиндрических и конических передач

Зубчатые колеса цилиндрических и конических передач изготавливают из сталей, подвергаемых термическому упрочнению.

Марку стали выбирают в зависимости от назначаемой твердости НВ. Ориентировочно твердость стали можно определить по зависимости:

Где Т₁ – вращающий момент на входном валу редуктора, Нм;

d_дв – диаметр вала электродвигателя в мм.

Величину НВ′ округляют до целого числа НВ, кратного 10. По таблице 3 назначают марку стали и выписывают её характеристики: предел прочности и предел текучести, а также вид термообработки.

Таблица 3

Марка стали	Термическая обработка	Твердость	Предел прочности , МПа	Предел текучести , МПа
Сталь 35	Нормализация	140…180	600	320
Сталь 45	Улучшение	180…220	750	400
Сталь 40Х	Улучшение	220…260	900	750
Сталь 40ХН	Улучшение	260…300	920	750

2.1.2. Выбор материалов червячных передач

В червячных передачах в связи с высокими скоростями скольжения и неблагоприятными условиями смазки применяют антифрикционную пару: сталь-бронза. Червяки, испытывающие гораздо большее количество циклов нагружения, изготавливают из углеродистых или легированных сталей с термообработкой, обеспечивающей высокую твердость (HRC 45...63). Венцы червячных колес изготавливают из бронз, хорошо работающих в условиях трения-скольжения.

Марку бронзы выбирают в зависимости от ориентировочной скорости скольжения V_ск, в м / сек:

где n₁ – частота вращения вала червяка, об / мин;

Т₂ – вращающий момент на валу червячного колеса, Нм.

По таблице 4 назначают марку бронзы и выписывают её характеристики: предел прочности и предел текучести.

Таблица 4

Vск, м / сек	Группа бронз	Марка бронзы	, МПа	, МПа
≤ 35 ≤ 25 ≤ 12	Оловянистые	БрОН 10-1-1 БрОФ 10-1 БрОЦС 6-6-3	290 250 200	170 200 90
≤ 5	Безоловянистые	БрАЖ 9-4	500	200

2.2. Расчет допускаемых напряжений

Допускаемые напряжения определяют в зависимости от видов повреждений зубчатых передач и механических характеристик материала зубчатых колес.

2.2.1. Виды повреждений зубчатых передач

и условия прочности

П

Рис 3. Фрагмент зацепления

зубьев в передаче вращательного движения

ри работе зубчатой передачи в зацеплении зубьев (рис.3) возникает сила давленияF, вызывающая действие контактных напряжений _Н в поверхностных слоях зубьев и изгибных напряжений _F в поперечном сечении у их основания. Эти напряжения имеют циклический характер и являются причиной двух основных видов повреждений зубчатых колес:

а) усталостное выкрашивание – разрушение рабочих поверхностей зубьев, вызываемое переменными контактными напряжениями _Н;

б) поломка зуба – разрушение в результате развития усталостной трещины, образующейся под действием переменных изгибных напряжений _F.

В связи с этим расчет зубчатых передач осуществляется в соответствии с двумя условиями прочности:

- условие контактно-усталостной прочности: ;

- условие изгибной выносливости: ;

где и– допускаемые значения контактных и изгибных напряжений.