Выбор материала зубчатой передачи и определение допускаемых напряжений

 

4.1. Выбор твёрдости, термообработки и материала зубчатой передачи:

а) Выбираем материал для зубчатой пары колес, одинаковый для шестерни и колеса:

 

Материал – Сталь 40Х

 

б) Выбираем термообработку для зубьев шестерни и колеса:

 

Для шестерни – улучшение, для колеса – нормализация

 

в) Выбираем интервал твердости зубьев шестерни НВ и НВ :

 

Для шестерни НВ =235…262

Для колеса НВ =269…302

 

г) Определяем среднюю твердость зубьев шестерни НВ и колеса НВ :

 

НВ =(235 + 262)/2=248,5

НВ =(269+ 302)/2=285,5

НВ_ср=(НВ + НВ )/2=267HB

 

д) Определяем механические характеристики сталей для шестерни и колеса s_в, s_-1:

 

Для шестерни s_в=900 Н/мм², s_-1=410Н/мм², s_т=750 Н/мм²

Для колеса s_в=790 Н/мм², s_-1=375 Н/мм², s_т=640 Н/мм²

е) Выбираем предельные значения размеров заготовки шестерни(D_пред – диаметр) и колеса(S_пред – толщина обода или диска):

D_пред=200мм, S_пред=125мм

 

 

4.2. Определение допускаемых контактных напряжений [s]_Н, Н/мм²

а) Определяем время работы привода с учетом изменения режимов нагружения

t_L1=0.1L_H=0.1×20×10³=2×10³

t_L2=0.4L_H=0.4×20×10³=4×10³

t_L3=0.5L_H=0.5×20×10³=10×10³

б)Рассчитываем число циклов нагружения:

1)Nc1i=60×n₁×t_Li-для шестерни

N_c11=60×955×2×10³=114,6×10⁶

N_c12=60×955×8×10³=458,4×10⁶

N_c13=60×955×10×10³=573×10⁶

2) Nc_2i=60×n₂×t_Li- для колеса

Nc₂₁=60×175×2×10³=21×10⁶

Nc₂₂=60×175×8×10³=84×10⁶

Nc₂₃=60×175×10×10³=105×10⁶

в)Определяем эквивалентное число циклов нагружения:

 

г)Назначаем число циклов, соответствующих пределу выносливости:

K_HL1=

K_HL2=

 

д) Определяем допускаемое контактное напряжение [s]_H01 и [σ]_H02

для шестерни [s]_H01=1,8 НВ + 67= Н/мм²

для колеса [σ]_H02=1,8 НВ_2ср+ 67= Н/мм²

 

е) Определяем допускаемые контактные напряжения для зубьев шестерни [s]_H1 и колеса [σ]_H2:

 

для шестерни [s]_H1= K_HL1[s]_H01=0,62×514,4=318,9 Н/мм²

для колеса [σ]_H2= K_HL2[σ]_H02=580,9×0,75=435,7Н/мм²

 

4.3. Определение допускаемых напряжений изгиба [σ]_F, Н/мм²

а)Эквивалентное число циклов нагружения вычисляем по формуле:

N_FE1=121×10⁶

N_FE2=22,18×10⁶

б) Определяем допускаемое напряжение изгиба [σ]_F01 и [σ]_F02 соответствующее пределу изгибной выносливости при числе циклов перемены напряжений N_F0:

для шестерни [σ]_F01=1,03 НВ =1,03×248,5=255,96 Н/мм²

для колеса [σ]_F02=1,03 НВ_2ср=1,03×285,5=294,07 Н/мм²

 

в) определяем допускаемые напряжения изгиба для зубьев шестерни [σ]_F1 и колеса [σ]_F2:

для шестерни [σ]_F1= К_FL1[σ]_F01=255,96×0,57=145,9 Н/мм²

для колеса [σ]_F2= K_FL2[σ]_F02=294,07·0,75=220,5 Н/мм²

 

Для реверсивных передач [σ]_F=255,955×0,75=191,97

Элемент передачи	Марка стали	Dпред	Термо – обработка	НВ	sв	s-1	[σ]Н	[σ]F
Sпред	НВ2ср	Н/мм^2
Шестерня   Колесо	Сталь40Х	200мм   125мм	Улучшение   Нормализация	248,5   285,5			514,3   580,9	191,79   220,55

Расчет зубчатых передач редукторов.