5.1. Определение расчетного изгибного напряжения

Расчетное напряжение изгиба на переходной поверхности зуба опреде­ляют по формуле:

(5.2)

где – коэффициент, учитывающий форму зуба и концентрацию напряже­ний (см. рис. 3.5, эквивалентное число зубьев шестерни );

–угол начального конуса шестерни;

–внешний окружной модуль, мм;

–удельная расчетная окружная сила, определяется по формуле, Н/мм:

,(5.3)

где – вращающий момент шестерни, Н·м;

– ширина зубчатого венца, мм;

–коэффициент ширины зубчатого венца;

– внешний начальный диаметр, мм;

– коэффициент, учитывающий неравно­мерность распределения на­груз­­ки по длине контактных линий;

– коэффициент, учитывающий динамическую нагрузку в зацеплении.

Рассмотрим выбор величин, входящих в формулы 5.2, 5.3. Вращающий момент шестерни берется из исходных данных. Значения , , , , известны, так как в проектировочном расчете были определены все геометрические размеры передачи.

Коэффициент учитывающий неравномерность распределения наг­рузки по длине контактных линий, определяется по кривым, представлен­ным на рис. 3.1, в зависимости от схемы передачи, твердости активных поверх­ностей зубьев и величины .

Коэффициент , учитывающий динамическую нагрузку в зацеплении, определяется по формуле:

,(5.4)

где единственная неизвестная – удельная окружная динамическая сила, находится по формуле:

,(5.5)

где находится по табл. 4.2 в зависимости от степени точности по нормам плав­ности и модуля зацепления, – окружная скорость по среднему диаметру (ф. 3.25). Остальные величины, входящие в формулы 5.4–5.5, известны.

5.2. Допускаемые напряжения в проверочном расчете на изгиб

Между допускаемым напряжением и пределом выносливости существует следующая взаимосвязь:

, (5.6)

где – предел выносливости зубьев при изгибе, соответствующий базовому числу циклов напряжений, МПа;

–коэффициент запаса прочности;

–коэффициент долговечности;

–коэффициент, учитывающий градиент напряжения и чувствительность материала к концентрации напряжений;

–коэффициент, учитывающий шероховатость переходной поверхнос­ти;

–коэффициент, учитывающий размеры зубчатого колеса.

Коэффициент запаса прочности определяется в зависимости от способа термической и химико-термической обработки и вероятности неразрушения по таблицам приложения 3;

Коэффициент долговечности находится аналогично, как в п. 3.2.

Коэффициент , учитывающий градиент напряжения и чувствитель­ность материала к концентрации напряжений, находится в зависимости от значения модуля m_e по кривой рис. 5.1 или по формуле:

, (5.7)

Коэффициент , учитывающий размер зубчатого колеса, определяется по формуле:

. (5.8)

Коэффициент , учитывающий шероховатость переходной поверхнос­ти выбираем в зависимости от вида обработки по табл. 5.1.

Рис. 5.1. График для определения коэффициента

Таблица 5.1

Значения коэффициентов

Вид обработки
Шлифование и зубофрезерование при шероховатости менее Ra=10…40	1
Полирование, цементация, нитроцементация, азотирование, (полирование до химико-термической обработки)	1,05
Полирование, нормализация, улучшение	1,2
Полирование, закалка ТВЧ, закаленный слой повторяет очертания впадины между зубьями.	1,05
Полирование, закалка ТВЧ, закаленный слой распространяется на все сечение зуба, а так же часть обода под основанием зуба и впадины или обрывается у переходной поверхности.	1,2

Предел выносливости зубьев при изгибе , соответствующий базовому числу циклов напряжений, определяется по формуле:

, (5.9)

где – предел выносливости при отнулевом цикле изгиба, выбирается в зависимости от способа термической или химико-термической обработки по таблицам приложения 3;

–коэффициент, учитывающий технологию изготовления;

–коэффициент, учитывающий способ получения заготовки зубчатого колеса;

–коэффициент, учитывающий влияние шлифования переходной поверх­ности зуба;

–коэффициент, учитывающий влияние деформационного упрочнения или электрохимической обработки переходной поверхности зуба;

–коэффициент, учитывающий влияние двустороннего приложения нагрузки;

Коэффициент при отступлениях от примечаний к таблицам приложения 3 принимают , в противном случае .

Коэффициент , учитывающий способ получения заготовки зубчатого колеса, принимают следующим образом:

для поковок и штамповок	= 1
для проката	= 0,9
для литых заготовок	= 0,8

Коэффициент , учитывающий влияние шлифования переходной поверх­ности зуба, выбирается по таблицам приложения 3. При отсутствии гарантий прижогов или острой шлифованной кромки значения , выбранные по таблицам приложения 2, следует уменьшить на 25%. Если не используется шлифование .

Коэффициент , учитывающий влияние деформационного упрочнения или электрохимической обработки переходной кривой, выбирается по таблицам приложения 3. Для зубчатых колес без деформационного упрочнения или электрохимической обработки переходной поверхности принимают .

Коэффициент , учитывающий влияние двустороннего приложения нагрузки, данный коэффициент определяется по зависимости:

, (5.10)

где – коэффициент, учитывающий влияние амплитуды напряжений противо­положного знака, определяется в зависимости от способа ТО или ХТО. Коэффициент , для зубчатых колес из отожженной, нормализованной или улучшенной стали. Для зубчатых колес с твердостью поверхности зубьев более HRC 45, за исключением азотированных, , для азотированных зубчатых колес .

Для колес с односторонним приложением нагрузки принимают .