Выбор материала и термообработки для зубчатых передач

 

В зависимости от типов передач в индивидуальных заданиях задан материал для зубчатых колес.

Одним из главных условий при выборе твердости и термообработки материала является повышение контактной прочности рабочих поверхностей зубьев и их прочности на изгиб. При этом снижается масса и габариты передачи.

Основными способами термообработки сталей, предусмотренных индивидуальными заданиями, являются следующие.

● Нормализация. Позволяет улучшить лишь низкую нагрузочную способность, но при этом зубья колес быстро прирабатываются, сохраняют точность, полученную при механической обработке.

● Улучшение. Обеспечивает свойства такие же, как и при нормализации, но нарезание зубьев осуществляется труднее из-за их большей твердости.

● Закалка токами высокой частоты (ТВЧ). Дает среднюю нагрузочную способность при простой технологии. Однако из-за повышенной твердости зубья передачи плохо прирабатываются.

Предпочтительным является выбор шестерни, закаленной при нагреве ТВЧ, и улучшенного колеса. Такая зубчатая пара хорошо прирабатывается.

При выборе методов термообработки для пары колесо–шестерня рекомендуется воспользоваться следующим порядком:

1) материал колеса и шестерни принять одинаковым, из задания, соответствующего номеру индивидуального варианта. При этом учесть, что они должны быть с разными твердостями, так как твердость зубьев шестерни должна быть больше твердости зубьев колеса (табл. 9);

2) выбрать термообработку для зубьев шестерни и колеса, обеспечивающую необходимую твердость (табл. 10);

3) определить среднюю твердость зубьев, при этом обеспечить необходимую разность средних твердостей (НВ_{1 ср} – НВ_{2 ср} = 20…70);

4) из табл. 9 определить и выписать механические характеристики сталей для шестерни и колеса – ;

5) выбрать соответствующие предельные значения размеров заготовок шестерни и колеса (табл. 9);

6) определить допускаемое контактное напряжение для шестерни и колеса, Н/мм²:

7) определить допускаемое напряжение изгиба для шестерни и колеса, Н/мм²:

8) определить допускаемые контактные напряжения для зубьев шестерни и колеса :

где    – коэффициент долговечности зубьев для шестерни и колеса. Для нормализованных и улучшенных колес

9) определить допускаемые напряжения изгиба для зубьев шестерни и колеса :

где    – коэффициент долговечности зубьев для шестерни и колеса. При твердости коэффициент долговечности , а при твердости коэффициент долговечности ;

10) цилиндрические и конические зубчатые передачи с прямыми зубьями рассчитывают по меньшему из полученных значений ,
т.е. по детали с менее прочными зубьями;

11) зубчатые передачи с непрямыми зубьями рассчитывают по среднему допускаемому контактному напряжению:

;

12) расчет модуля зацепления для цилиндрических и конических зубчатых передач с прямыми и непрямыми зубьями выполняют по меньшему из полученных значений , т.е. по детали с менее прочными зубьями;

13) выбранные и рассчитанные характеристики материалов представить в виде таблицы, образец которой приведен ниже (табл. 11).

Таблица 9