Допускаемые напряжения зубчатых передач
Допускаемые напряжения при расчете на усталость
Расчет на усталость при циклических контактных напряжениях базируется на кривых усталости (рис.1).
Рис.1
На рис 1 кривая усталости построена в полулогарифмических координатах: 
- максимальное напряжение цикла (предел ограниченной выносливости); 
- число циклов перемены напряжений; 
- предел выносливости; 
- базовое число циклов (абсцисса точки перелома кривой усталости); 
- циклическая долговечность (число циклов до разрушения при соответствующем ).
Расчет допускаемых контактных напряжений ведется по формуле
, (1)
где 
- коэффициент долговечности; 
- коэффициент, учитывающий влияние исходной шероховатости сопряженных поверхностей зубьев; 
- коэффициент, учитывающий влияние окружной скорости; 
- коэффициент безопасности;
Предел контактной выносливости вычисляют по эмпирическим формулам в зависимости от материала, способа термической обработки зубчатого колеса и средней твердости на поверхности зубьев (см. табл.8.8 [1]). Например: для конструкционных сталей при Т.О. – улучшение, нормализация:
. (2)
Коэффициент безопасности 
- для зубчатых колес с однородной структурой (улучшение, объемная закалка), 
- для колес с поверхностным упрочнением.
Коэффициент долговечности учитывает возможность повышения допускаемых напряжений для кратковременно работающих передач, когда заданное число циклов изменения напряжений меньше базы испытаний (при 
); этот коэффициент определяется по формуле
, (3) 
где 
= 
– для материала колес с однородной структурой (нормализация, улучшение, объемная закалка); = 
- при поверхностном упрочнении.
Число циклов, соответствующее перелому кривой усталости, определяют по средней твердости поверхностей зубьев:
.
Ресурс 
передачи в числах циклов перемены напряжений при частоте вращения 
, мин-1, и времени работы 
, ч:
, (4)
где 
- число вхождений в зацепление зуба рассчитываемого колеса за один его оборот.
Суммарное время (ч) работы передачи вычисляют по формуле:
, (5)
где 
- число лет работы; 
- коэффициент годового использования передачи; 
- коэффициент суточного использования передачи.
В соответствии с кривой усталости напряжения не могут иметь значений меньших . Поэтому при > принимают = .
Для длительно работающих быстроходных передач > и = 
, что и учитывает первый знак неравенства в формуле (3).Второй знак неравенства ограничивает допускаемые напряжения по условию предотвращения пластической деформации или хрупкого разрушения поверхностного слоя.
При передаче с переменной нагрузкой (рис.2) вместо подставляют эквивалентное число циклов перемены напряжений 
.
Рис.2 Циклограмма нагрузки