- •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 Допускаемые напряжения при расчете на прочность
6.1 Допускаемое контактное напряжение
Допускаемое контактное напряжение для прямозубых и косозубых передач с твердостьюи≥ 350 HB равно меньшему из допускаемых напряжений шестернии колеса:
.
Для косозубых передач с твердостью колеса < 350 НВ и твердостью шестерни> 350 НВ:
.
При этом должно выполняться условие:
.
Допускаемые напряжения иопределяют по общей зависимости:
Произведение коэффициентов и, учитывающих шероховатость поверхностей зубьев и окружную скорость соответственно, принимаем равным единице. Возможное незначительное отклонение от единицы учитывается при назначении коэффициента запаса прочности. Тогда формула для допускаемого напряжения принимает вид:
.
Предел контактной выносливости выбирают по табл. 6.1, в зависимости от материала зубчатого колеса и средней твердости поверхности зубьевН, равной полусумме верхнего и нижнего значений их твердости. Например, при твердости зубьев шестерни = 269...302 HB, получаем= 285,5 HB.
Коэффициент долговечности определяют по табл. 6.2.
Таблица 6.1
Предел контактной выносливости поверхностных слоев зубьев
Вид термической или химико-термической обработки |
Твердость поверхности H |
Материал |
, МПа |
Улучшение, нормализация |
350 HB |
Углеродистые и легированные стали | |
Объемная закалка |
38-50 HRC |
Углеродистые и легированные стали | |
Поверхностная закалка |
40-56 HRC |
Углеродистые и легированные стали | |
Цементация, нитроцементация |
56-65 HRC |
Легированные стали | |
Азотирование |
52-62 HRC |
Легированные стали |
1050 |
Таблица 6.2
Значение коэффициента
Параметр |
Обозна-чение |
Метод определения |
Коэффициент долговечности |
, , = 2,6 – для материалов с однородной структурой (нормализованных, улучшенных, объемно-закаленных); = 2,6 – для поверхностно-упрочненных материалов. | |
Число циклов, соответствующее перелому кривой усталости |
Если твердость задана в HRC, то ее перевод можно осуществить по рис 6.1. | |
Требуемый ресурс рассчитываемого зубчатого колеса в циклах |
При переменном режиме нагружений в формулу, определяющую вместоподставляют эквивалентное число циклов(см. п. 7). | |
Число вхождений в зацепление зуба, рассчитываемого колеса за один оборот |
В соответствии с рис. 6.2. | |
Рис. 6.1. Соотношение между значениями твердости в единицах HB и HRC | ||
Рис. 6.2. Число вхождений в зацепление зуба колеса за один его оборот |
Коэффициент запаса прочности равен произведению трех частных коэффициентов запаса:
где – минимальный коэффициент запаса: 1,1 - для зубчатых колес с однородной структурой материала (нормализованных, улучшенных, объемно закаленных); 1,2 - для зубчатых колес с поверхностным упрочнением;
–коэффициент запаса: 1,13 - для передач, выход которых из строя связан с тяжелыми последствиями, 1,0 - для остальных случаев;
–коэффициент запаса, учитывающий упрощения (допущения) при определении действующих и допускаемых напряжений (= 1,1...1,2).
При расчетах конических зубчатых передач частный коэффициент запаса = 1, так как упрощенный характер расчета учитывается непосредственно зависимостями, которые дают несколько завышенные результаты при определении действующего напряжения.