3. Проверочный расчёт узлов и деталей

3.1. Проверочный расчёт зубчатых передач по изгибной прочности зубьев

Проверочный расчёт зубьев косозубых передач выполняется по критерию изгибной усталостной прочности зубьев:

_F= 2Y_FS Y_{F } К_F Т / (m d_ш b_ш)  [_F], (3.1)

где Т – момент, передаваемый данной шестерней;

Y_FS – коэффициент формы зуба, он зависит от числа зубьев и смещения x при нарезании зубчатого колеса. Этот коэффициент назначается в зависимости от эквивалентного числа зубьев шестерни z _v = z_ш / cos³  [5, c.140]:

z _v .......................... 16 18 20 24 28 35 40 50

Y_FS (при x = 0)...... 4, 48 4,22 4,15 4,00 3,90 3,82 3,76 3,73.

Y_{F } – коэффициент повышения изгибной прочности косозубых передач по сравнению с прямозубыми:

Y_{F } = К_F Y _/  _,

где  _ – коэффициент торцового перекрытия;

 _ = [1,88 – 3,22(1/z₁+ 1/z₂)] cos.

К_F – коэффициент неравномерности нагрузки находящихся одновременно в зацеплении пар зубьев; для учебного расчёта примем К_F= 3(К_H –1)+1, значения К_H приведены в таблице 10;

Y _ – коэффициент влияния наклона контактной линии; Y _ = 1 – /140.

К_F = К_F К_Fv – коэффициент расчётной нагрузки;

К_F – коэффициент концентрации нагрузки зависит от схемы расположения зубчатых колёс и опор (подобно коэффициенту К_Н); для учебного расчёта можно принять К_F = 2(К_Н-1)+1 (см. рис.4 и табл.9);

К_Fv – коэффициент динамической нагрузки; для косозубых колёс 6-ой, 7 -ой и 8-ой степени точности с поверхностной твёрдостью  45HRC при окружной скорости 5 м/с находится в пределах от 1,04 до 1,06, а при скорости 1м/с составляет всего 1,01.

Допускаемое напряжение определим как отношение

[_F] = _{F lim} / [s_F], (3.2)

где _{F lim} – предел выносливости зубьев при изгибе; значения _{F lim} в зависимости от вида упрочнения представлены таблице 13;

Таблица 13

Значение _{F lim} стальных зубчатых колёс [5, с.168]

Термическая обработка	Твёрдость зубьев на поверхности	Твёрдость зубьев в сердцевине	Марки сталей	F lim МПа
Нормализация Улучшение Объёмная закалка	180 ... 350 НВ (нормализация НВ 220)		40; 45; 40Х; 40ХН; 45ХЦ; 35ХМ и др.	1,8 HB 550
	35 ... 45 НRC
Закалка ТВЧ по контуру зуба (m3 мм) Сквозная закалка зуба ТВЧ (m3 мм)	54 ... 56 НRC 45 ... 50 НRC	24... 36 НRC 45 ... 50 НRC	40; 45; 40Х; 40ХН; 45ХЦ; 35ХМ и др.	650 550
Цементация + закалка и низкий отпуск	55 ... 63 НRC	30 ...40 НRC	Легированные цементируемые стали (20ХФ,20ХН, 18ХГТ,20ХНМ и др.)	750
Нитроцементация + закалка и низкий отпуск	57 ... 63 НRC	30 ...40 НRC	Легированные стали (25ХГМ, 25ХГНМ, 25ХГТ, 30ХГТ и др.)	1000 750
Азотирование	550 ... 750 НV 850...1000 НV	24 ... 36 НRC 24 ... 36 НRC	Легированные стали (35ХМ, 40ХНМА и др.) Стали, легированные алюминием (38ХМЮА, 35ХЮ)	12 НRC+300

[s_F] – нормативный коэффициент запаса усталостной прочности зубьев при изгибе; для цементованных и нитроцементованных зубьев обычно [s_F] = 1,5; в остальных случаях – [s_F] = 1,75.