Выбор материала зубчатых передач. Определение допускаемых напряжений материала зубчатых передач

Сталь в настоящее время – основной материал для изготовления зубчатых колёс. В условиях индивидуального и мелкосерийного производства, в мало- и средненагруженных передачах, а также в открытых передачах с большими колёсами применяют зубчатые колёса с твёрдостью материала Н ≤ 350 НВ. При этом обеспечивается чистовое нарезание зубьев после термообработки, высокая точность изготовления и хорошая работа зубьев.

Так как в задании нет особых требований в отношении габаритов передачи, выбираем материалы со средними механическими характеристиками. Материал для зубчатой пары колёс выбирается одинаковый для шестерни и колеса, но с разными твёрдостями, так как твёрдость зубьев шестерни должна быть больше твёрдости зубьев колеса. Разность средних твёрдостей рабочих поверхностей зубьев колеса и шестерни при твёрдости Н ≤ 350 НВ. Исходя из этих данных выбираем:

1) материал для зубчатого колеса и шестерни – Сталь 40Х;

2) термообработка – улучшение;

3) механические характеристики сталей для шестерни и колеса:

а) средняя твёрдость шестерни –

б) средняя твёрдость колеса –

4) предельные значения размеров заготовки:

шестерни - ;

колеса -

4.1 Определение средней твёрдости зубьев шестерни и колеса

4.2 Определение допускаемых контактных напряжений

Допускаемые контактные напряжения при расчётах на прочность определяются отдельно для зубьев шестерни и колеса .

4.2.1 Определяем коэффициенты долговечности для зубьев шестерни и колеса

где – число циклов перемены напряжений, соответствующие пределу выносливости;

N – число циклов перемены напряжений за весь срок службы.

где – угловая скорость соответствующего вала, 1/с;

- срок службы привода (ресурс), ч

Коэффициенты долговечности для зубьев шестерни и колеса :

Так как , то принимаем

4.2.2 Определение допускаемых контактных напряжений для зубьев шестерни и колеса

4.2.3 Определение допускаемых контактных напряжение

Проверочный расчёт зубчатых передач на изгиб выполняется отдельно для зубьев шестерни и колеса по допускаемым напряжениям изгиба и

4.2.4. Коэффициент долговечности для зубьев шестерни и колеса

где – число циклов перемены напряжений для всех сталей, соответствующие пределу выносливости.

Так как то принимаем

4.2.5 Определяем допускаемые напряжения изгиба для зубьев шестерни и колеса

Так как передача реверсивная, то уменьшаем на 25%.

Результаты нахождения механических характеристик материалов зубчатой передачи представлены в таблице 6.

Таблица 6 – Механические характеристики материалов зубчатой передачи

Элемент передачи	Марка стали	Dпред	Термообработка
Sпред	НВ2ср
Шестерня	40Х		У	285,5	580,9	220,5
Колесо	40Х		У	248,5	514,3	191,96