Материалы для изготовления зубчатых колес
и варианты термической обработки (ТО)
I – стали, одинаковые для колеса и шестерни марок: 45, 40Х, 40ХН, 35ХМ, 45ХЦ. ТО колеса – улучшение, 235…262 НВ. ТО шестерни – улучшение, 269…302 НВ;
II – стали, одинаковые для колеса и шестерни, марок: 40Х, 40ХН, 35ХМ и 45 ХЦ. ТО колеса – улучшение, 269…302 НВ. ТО шестерни – улучшение и закалка ТВЧ, 45…56 НRC;
III – стали, одинаковые для колеса и шестерни, марок: 40Х, 40ХН, 35ХМ и 45ХЦ. ТО колеса и шестерни – улучшение и закалка ТВЧ, 45…56 НRC;
IV- стали, одинаковые для колеса и шестерни марок: 20Х, 20ХНМ, 18ХГТ, 12ХНЗА, 25ХГНМ. ТО колеса и шестерни одинаковые – улучшение, цементация и закалка, 56…63 НRC.
Таблица 16
Основные материалы для изготовления зубчатых колес
| Марка стали | Твердость | σТ, Н/мм2 | Термообработка | Предельные размеры заготовки, мм | ||
| сердцевины НВ | поверхности | Dпред | Sпред | |||
| 235…262 269…302 | 235…262 НВ 269…302 НВ | Улучшение -//- | ||||
| 40Х | 235…262 269…302 269…302 | 235…262 НВ 269…302 НВ 45…50 НRС | Улучшение -//- Улучшение и закалка ТВЧ | |||
| 40ХН 40ХН 35ХМ | 235…262 269…302 269…302 | 235…262 НВ 269…302 НВ 48…53НRC | Улучшение -//- Улучшение и закалка ТВЧ | |||
| 45ХЦ | 235…262 269…302 269…302 | 235…262 НВ 269…302 НВ 50…56НRC | Улучшение -//- Улучшение и закалка ТВЧ |
Продолжение таблицы 16
| 20Х 20ХНМ 18ХГТ 12ХНЗА 25ХГНМ | 300…400 | 56…63НRC | Улучшение, цементация и закалка |
Примечания: 1. Чем выше твердость рабочей поверхности зубьев, тем выше допускаемые контактные напряжения и тем меньше размеры передачи.
2. Dпред и Sпред - допускаемые по условиям термообработки диаметр шестерни и толщина стенок колеса.
3. Твердость HRC переводят в твердость НВ:
| HRC… | ||||||||||||||
| HB… |
Таблица 17
Пределы контактной и изгибной выносливости зубьев
| Материал | Термообработка | Твердость зубьев, НВ | [σ]НО, Н/мм2 | [σ]F0, Н/мм2 |
| Углеродистые и легированные стали: 40; 45, 40X, 40XH, 35XM, 45ХЦ | У | < 350 | 1,8НВср+67 2HBср + 70 | 1,03 HBср |
| Легированные стали: 40X, 40ХН, 50XH, 35XM, 45ХЦ | ОЗ, ТВЧ | 375…490 | 14НRСср+170 | 600…700 |
| Легированные стали: 20X, 20XHМ, 18XГТ, 12ХНЗА, 25ХГНМ | Ц и ПЗ | 550…600 | 19НRCср | 750…800 |
| Чугун СЧ35 | - | 185…255 | ||
| Текстолит ПТ и ПТК | - | 30…35 | 45…55 | |
| ДСП | - | 30…50 | 50…60 | |
| Полиамид (капролон) | - | 14…15 |
Примечания: 1. У – улучшение; ОЗ – объемная закалка; ПЗ – поверхностная закалка; Ц – цементация; ТВЧ – током высокой частоты.
2. [σ]НО и [σ]F0 - пределы контактной и изгибной выносливости материала при базовом числе циклов нагружения NНО = 12·107; NFO = 4·106.
Таблица 18
Значения коэффициента ширины колеса
по межосевому расстоянию 
в зависимости
от положения колес, относительно опор, т.е. индекса схемы S
| Расположение колес | Индекс cхема, S | Ψва |
| Симметричные Несимметричные Консольные | 2 или 1 | 0,315…0,4 0,25…0,315 0,2…0,25 |
Примечания: 1. Индекс схемы S2 – опора роликоподшипника;
S1 – опора шарикоподшипника.
2. Значения Ψва принимают из ряда 0,2; 0,25; 0,315; 0,4; 0,5.
3. Коэффициент межосевого расстояния Ка = 49,5 для прямозубых колес и Ка = 43,0 для косозубых, если момент Т, в Н·мм.
4. Для материалов НВ < 350 с термической обработкой по вариантам 1 и 2 коэффициент концентрации нагрузки КНβ = 1.
Таблица 19
Нормальные модули mn цилиндрических зубчатых колес
и окружные модули mte конических прямозубых колес
(ГОСТ 9563 – 60), мм
| 1 ряд | 0,1 2,5 | 0,12 3,0 | 0,15 4,0 | 0,2 5,0 | 0,25 | 0,3 | 0,4 |
| 2 ряд | 0,18 4,5 | 0,22 5,5 | 0,28 | 0,35 | 0,45 | 0,55 | 0,7 |
| 1 ряд | 0,5 | 0,6 | 0,8 | 1,00 | 1,25 | 1,5 | 2,00 |
| 2 ряд | 0,9 | 1,25 | 1,376 | 1,75 | 2,25 | 2,75 | 3,5 |
Примечание. Коэффициент модуля Кm для колес: прямозубых – 6,8; косозубых – 5,8; шевронных – 5,2.
Таблица 20
Степень точности передач по нормам плавности
в зависимости от скорости
| Степень точности передачи | Окружная скорость V, Vm; скорость скольжения VS, м/с | |||
| цилиндрической | конической | червячной VS | ||
| прямозубой | косозубой | прямозубой | ||
| 6-я - высокоточные | < 20 | < 30 | < 12 | < 15 |
| 7-я - точные | < 12 | < 20 | < 8 | < 10 |
| 8-я – средней точности | < 6 | < 10 | < 4 | < 5 |
| 9-я – пониженной точности | < 2 | < 4 | < 3,0 | < 2 |
Примечания: 1. Для прямозубых колес КFα = 1.
2. Для колес с углом β > 0 принимают:
степень точности … 6 7 8 9
КFα … 0,72 0,81 0,91 1,0
3. Значение коэффициента КFV принимают: для прямозубых колес при < 350 НВ – 1,4; >350 НВ – 1,2; для косозубых колес соответственно–1,2 и 1,1.
4. При вариантах ТО колес I и II и V ≤ 15 м/с КFβ = 1,0.
5. Для прямозубых колес КНα = 1,0; для косозубых КНα = 1,1.
6. Для прямозубых колес КНV = 1,2; для косозубых КНV = 1,1.
Таблица 21
Коэффициент формы зуба VF для эвольвентного
наружного зацепления при α = 200
| Число зубьев | YF | Число зубьев | YF | Число зубьев | YF |
| 4,27 4,07 3,98 3,92 3,90 3,88 | 3,84 3,80 3,75 3,70 3,66 3,65 | 3,62 3,61 3,59 3,59 |
Таблица 22
Коэффициенты смещения Хе1 и Хе2 для определения
внешнего диаметра конических прямозубых колес
| z1 | Хе при передаточном числе u | |||||||
| 1,0 | 1,25 | 1,6 | 2,0 | 2,5 | 3,15 | 4,0 | 5,0 | |
| - - - - - 0,00 0,00 0,00 0,00 | - - - 0,18 0,17 0,15 0,14 0,13 0,11 | - - 0,34 0,31 0,30 0,28 0,26 0,23 0,19 | - 0,44 0,42 0,40 0,38 0,36 0,34 0,29 0,25 | 0,50 0,48 0,47 0,45 0,43 0,40 0,37 0,33 0,28 | 0,53 0,52 0,50 0,48 0,46 0,43 0,40 0,36 0,31 | 0,56 0,54 0,52 0,50 0,48 0,45 0,42 0,38 0,33 | 0,57 0,55 0,53 0,51 0,49 0,46 0,43 0,39 0,34 |
Примечания:1. Хе1 = - Хе2;
2. Если z1 и u отличаются от табличных, то коэффициент Хе1 и Хе2 принимают с округлением в большую сторону.
Таблица 23
Коэффициенты формы зуба YF в зависимости от коэффициента
смещения инструмента Хе1
| z или zV | YF при коэффициенте смещения инструмента | ||||||||||
| - 0,5 | - 0,4 | - 0,3 | - 0,2 | - 0,1 | +0,1 | +0,2 | +0,3 | +0,4 | +0,5 | ||
| - - - - - 4,6 4,12 3,97 3,85 3,73 3,68 | - - - - 4,60 4,32 4,02 3,88 3,79 3,70 3,67 | - - - - 4,39 4,15 3,92 3,81 3,73 3,68 3,65 | - - - 4,55 4,20 4,05 3,84 3,76 3,70 3,65 3,62 | - - 4,5 4,28 4,04 3,90 3,77 3,70 3,66 3,62 3,61 | - - 4,27 4,07 3,90 3,80 3,70 3,65 3,63 3,61 3,60 | - 4,24 4,03 3,89 3,77 3,70 3,64 3,61 3,59 3,58 3,58 | - 4,00 3,83 3,75 3,67 3,62 3,58 3,57 3,56 3,56 3,57 | 3,9 3,78 3,67 3,61 3,57 3,55 3,53 3,53 3,53 3,54 3,55 | 3,67 3,59 3,53 3,50 3,48 3,47 3,48 3,49 3,50 3,52 3,53 | 3,46 3,42 3,40 3,39 3,39 3,40 3,42 3,44 3,46 3,50 3,52 |
Таблица 24
Формулы определения основных размеров нормальных зубчатых колес
и сил в зацеплении
| Цилиндрические прямозубые | Цилиндрические косозубые | Конические прямозубые |
| d2/ = 2awu/(u ±1) в2 = ψвааw zΣ = 2aw/m z1 = zΣ/(u±1) z2 = zΣ – z1 uф = z2/z1 d1 = mz1 d2 = mz2 d2 = 2aw – d1 ha = m; hf = 1,25m h = ha + hf da1=d1+2m da2 = d2+2m df1 = d1 – 2,5m df2 = d2 – 2,5m в1 = 1,06в2 Ft = 2T2/d2 Fr = Ft tgα | d2/ = 2awu/(u ±1) в2 = ψвааw βmin = arcsin(4m/в2) zΣ = 2awcosβmin/m z1 = zΣ /(u±1) z2 = zΣ – z1 uф = z2/z1 d1 = m1z1/cosβ d2 = mz/ cosβ d2 = 2aw – d1 ha = m; hf = 1,25m h = ha + hf da1=d1+2m da2 = d2+2m df1 = d1 – 2,5m df2 = d2 – 2,5m в1 = 1,08в2 Ft = 2T2/d2 Fr = Ft tgα/cosβ Fa = Ft tgβ | δ2 = arctg u δ1 = 900- δ1 Re = d/e1/2sinδ1 в = 0,285Re mm = me – вsinδ1/z1 z2 = d/e2/me z1 = z2/u uф = z2/z1 de1 = mez1 de2 = mez2 dae1=de1+2(1+xe1)mecosδ1 dae2=de2+2(1+xe2)mecosδ2 dm2 = 0,857de2 Ft1 =Ft2 = 2T2/dm2 Fa1 = Fr2 = Ft2 tgα sinδ1 Fr1 = Fa2 = Ft2 tgα cosδ1 |