- •Федеральное агентство по образованию Российской Федерации
- •Isbn 5-7723-0681-2 Севмашвтуз, 2006 г.
- •1 Знаки, индексы и обозначения
- •2 Общие сведения о зубчатых передачах
- •2.1 Описание зубчатых передач
- •2.2 Виды зубчатых передач
- •2.3 Материалы зубчатых колес и термическая или химико-термическая обработка
- •2.4 Конструкция зубчатых колес
- •2.5 Способы нарезания зубьев
- •2.6 Нормы точности
- •3 Общие положения
- •4 Предварительные параметры передачи
- •5 Выбор материала шестерни и колеса
- •6 Допускаемые напряжения при расчете на прочность
- •6.1 Допускаемое контактное напряжение
- •6.2 Допускаемые напряжения изгиба
- •6.3 Допускаемое напряжение при расчете на контактную прочность при действии пиковой нагрузки
- •6.4 Допускаемое напряжение при расчете на изгибную прочность при действии пиковой нагрузки
- •7 Режимы нагружений и их учет в расчетах на выносливость
- •8 Расчетная нагрузка. Коэффициент нагрузки
- •9 Проектный расчет цилиндрической зубчатой передачи
- •Последовательность расчета
- •9.10 Проверочный расчет на контактную выносливость
- •9.11 Проверочный расчет на выносливость при изгибе
- •9.12 Проверочный расчет на контактную прочность при действии пиковой нагрузки
- •9.13 Проверочный расчет на изгибную прочность при действии пиковой нагрузки
- •10 Особенности расчета открытых цилиндрических и реечных передач
- •11 Особенности расчета соосных редукторов
- •12 Проектный расчет конической передачи с прямыми или круговыми зубьями
- •Последовательность расчета
- •13 Особенности расчета открытых конических зубчатых передач
- •14 Проектирование зубчатых колес
- •14.1 Конструкция цилиндрических зубчатых колес наружного зацепления
- •14.2 Конструкция вал-шестерней
- •14.3 Конструкция цилиндрических зубчатых колес внутреннего зацепления
- •14.4 Конструкция конических зубчатых колес
- •14.5 Посадка зубчатых колес на валах
- •14.6 Допуски и предельные отклонения размеров цилиндрических зубчатых передач
- •14.7 Шероховатость поверхностей
- •15 Правила выполнения рабочих чертежей зубчатых колес
- •16 Смазывание зубчатых передач
- •Бабкин Александр Иванович Проектирование цилиндрических и конических зубчатых передач
- •Сдано в производство 19.10.2006. Подписано в печать 25.10.2006.
- •164500, Г. Северодвинск, ул. Воронина, 6.
6.2 Допускаемые напряжения изгиба
Допускаемые напряжения изгиба зубьев шестерни и колесаопределяют по формуле:
.
В упрощенных расчетах полагают, что суммарное влияние шероховатости поверхностей зубьев (), размеров зубчатого колеса () градиента напряжений (), способа получения заготовки (), реверса нагрузки () не приводит к значительному изменению допускаемых напряжений, т.е.. Возможное отклонение от единицы учитывают при назначении коэффициента запаса прочности, Вышеизложенное позволяет записать формулу для определения допускаемого напряжения в следующем виде:
.
Предел выносливости при ''отнулевом" (пульсационном) цикле нагружений выбирают по табл. 6.3 в зависимости от материала и твердости зубьев.
Коэффициент долговечности:
, .
Показатель степени кривой усталости составляет: 6 – для нормализованных и улучшенных зубчатых колес; 9 – для закаленных и поверхностно упрочненных. Максимальное значение коэффициента долговечности: при= 6 ,= 4; при= 9,= 2,6.
Метод определения требуемого ресурса , выраженного в циклах нагружений, см. в табл. 6.2.
При переменных режимах нагружений в формулу для вместоподставляют эквивалентное число циклов.
Таблица 6.3
Предел выносливости при отнулевом цикле нагружений
Материал |
Вид термической обработки |
Твердость зубьев |
, МПа | |
на поверхности |
в сердцевине | |||
40, 45, 40Х, 40ХН, 45ХЦ, 35ХМ |
Нормализация, улучшение |
180-350 HB |
180-350 HB | |
40Х, 40ХН, 40ХФА |
Объемная закалка |
45-53 HRC |
45-53 HRC |
500-550 |
40Х, 40ХН, 35ХМ |
Закалка ТВЧ по всему контуру, включая впадину (m 3 мм) |
48-52 HRC |
27-35 HRC |
600-700 |
Закалка ТВЧ сквозная, включая впадину (m 3 мм) |
48-52 HRC |
48-52 HRC |
500-600 | |
38Х2Ю, 38Х2МЮА |
Азотирование |
58-67 HRC |
24-40 HRC |
|
40Х, 40ХФА, 40ХНМА |
48-60 HRC | |||
20Х, 18ХГТ, 25ХГТ, 12ХН3А, 20ХН3А, 20ХН2М, 25ХГМ |
Цементация с автоматическим регулированием процесса |
57-62 HRC |
30-45 HRC |
850-950 |
Цементация |
750-800 | |||
25ХГМ |
Нитроцементация с автоматическим регулированием процесса |
56-63 HRC |
30-45 HRC |
1000 |
25ХГТ, 30ХГТ, 35Х |
750 |
Коэффициент запаса прочности равен произведению трех частных коэффициентов запаса:
Коэффициент запаса прочности = 1,7.
Для нитроцементированных и цементированных (с автоматическим регулированием процесса) зубчатых колес коэффициент запаса прочности можно уменьшить до 1,55 и 1,65 соответственно.
Коэффициент запаса прочности = 1,3 для передач, выход которых из строя связан с тяжелыми последствиями; для обычных условий безопасности= 1.
Коэффициент запаса прочности = 1,1...1,3 при определении действующих и допускаемых напряжений.
Для конических зубчатых колес = 1, так как методика расчета предусматривает непосредственный учет приближенности расчетов при выборе допускаемых и определении действующих напряжений.
6.3 Допускаемое напряжение при расчете на контактную прочность при действии пиковой нагрузки
Допускаемое напряжение устанавливают по табл. 6.4 в зависимости от способа химико-термической обработки зубчатого колеса и изменения твердости по глубине зуба.
Таблица 6.4
Значение допускаемого напряжения
Вид обработки | |
нормализация, улучшение, объемная закалка с низкотемпературным отпуском | |
цементация, поверхностная закалка | |
азотирование |