Выбор материалов для зубчатых колес

Желая получить сравнительно небольшие габариты и невысокую стоимость редуктора, выбираем для изготовления колес сравнительно недорогую сталь 45, а для шестерен легированную сталь 40Х. По таблице А.3[2] назначаем для колес термообработку: улучшение 192…240 НВ, , , для шестерни второй ступени – улучшение 260…280НВ, , ; зубьям шестерни первой ступени – азотирование поверхности 50…59 HRC, при твердости сердцевины 26…30 HRC, , .

Определение допускаемых контактных напряжений. Допускаемые контактные напряжения для второй ступени определяем по материалу колеса, как более слабому по формуле

где - предел контактной выносливости, определяется по таблице А.4[2].

; для шестерни первой ступени (азотирование).

- коэффициент долговечности при числе циклов нагружения больше базового, что имеет место при длительной эксплуатации редуктора, принимают .

Определяем рабочее число циклов напряжений по формуле

где t – суммарный срок службы, ч, называемый ресурсом передачи, или число часов работы передачи за расчетный срок службы;

n – частота вращения того из колес, по материалу которого определяют допускаемые напряжения;

c – число зацеплений зуба за один оборот колеса (равно числу колес находящихся в зацеплении с рассчитываемым).

Определяем рабочее число циклов напряжений для колеса второй ступени

Определяем рабочее число циклов напряжений для шестерни второй ступени

Определяем рабочее число циклов напряжений для колеса первой ступени

Определяем рабочее число циклов напряжений для шестерни первой ступени

Базовое число циклов определяем по рисунку 3 [2] в зависимости от твердости зубьев колеса. При твердости зубьев колеса 200НВ, . Так как расчетное число циклов больше базового, то коэффициент долговечности принимаем .

Коэффициент безопасности для первой ступени , для второй ступени .

Допускаемые контактные напряжения для второй ступени определяем по материалу колеса, как более слабому .

Для колеса первой ступени также , а для шестерни .

Допускаемые контактные напряжения для первой ступени определяем по формуле:

Так как , поэтому принимаем .

Определение допускаемых напряжений изгиба. Определяем допускаемые напряжения изгиба по формуле

где - предел выносливости зубьев по напряжениям изгиба; определяется по таблице А.4 [2]:

для колес обеих ступеней

для шестерни второй ступени

для шестерни первой ступени

по таблице А.4 [2] выбираем коэффициент безопасности

- коэффициент, учитывающий влияние двустороннего приложения нагрузки. В данном случае , т.к. действует односторонняя нагрузка.

Коэффициент долговечности принимаем .

Тогда допускаемые напряжения изгиба

для колес обеих ступеней ;

для шестерни второй ступени ;

для шестерни первой ступени .

Определение допускаемых напряжений при кратковременной перегрузке. Предельные контактные напряжения для колес обеих ступеней

;

для шестерни второй ступени

;

для шестерни первой ступени

.

Предельные напряжения изгиба для колес обеих ступеней

;

для шестерни второй ступени

;

для шестерни первой ступени