Предел контактной выносливости при базовом числе циклов

Способ термохимической обработки зубьев	Средняя твердость поверхностей зубьев	Сталь	МПа
Нормализация или улучшение	НВ<350	Углеродистая и легированная	2 HB + 70
Объемная закалка	HRC 38-50		18 HRC + 150
Поверхностная закалка	HRC 40-50		17 HRC + 200
Цементация и нитроцементация Азотирование	HRC>56	Легированная	23 HRC
	HV 550-750	Легированная	1050

Для непрямозубых колес расчетное допускаемое контактное напряжение

(51)

где и – допускаемые контактные напряжения соответственно для шестерни и колеса; после определения этих величин следует проверить выполнения условия

где , как правило, равно .

Данные для выбора материалов шестерни и колеса приведены в табл. 27а. Рекомендуется назначить для шестерни и колеса сталь одной и той же марки, но обеспечивать соответствующей термической обработкой твердость поверхности зубьев шестерни выше, чем колеса.

Таблица 27а

Параметр	Для передач с прямыми и непрямыми зубьями при малой мощности (Р  2 кВт) и передач с прямыми зубьями средней (Р  7,5 кВт) мощности; НВш = НВк + (20  50)		Для прямозубых передач большой мощности (Р > 7,5 кВт) и непрямозубых передач средней (Р  7,5 кВт) и большой мощности; НВш  НВк+70
	Шестерня, червяк	Колесо	Шестерня, червяк		Колесо
Материал	Стали 35, 40, 45, 40Х, 40ХН, 35ХМ		Стали 40Х, 40ХН, 35ХМ
Термообработка	Нормализация, улучшение		Улучшение + + закалка ТВЧ	Улучшение
Твердость	 350 НВ		 45 НRC	 350 НВ
Примечание. Для передач, к размерам которых не предъявляется высоких требований, следует применять дешевые марки сталей 40, 40Х. Для колес открытых передач большого диаметра (D  500 мм) применять стальное литье (35Л, 40Л, 45Л, 40ГЛ, термообработка – нормализация, улучшение) в паре с кованной шестерней из стали соответствующей марки.

Таблица 27б

Механические свойства сталей, применяемых для изготовления зубчатых колес.

Марка стали	Диаметр заготовки, мм		Твердость НВ (ср.)	Термообработка
45	100–500		190	Нормализация
45	До 90 90–120 Св. 120		230 210 200	Улучшение
40Х	До 120 120–160 Св. 160		270 260 245
40ХН	До 150 150–180 св. 180		280 265 250
40Л 45Л	–		160 180	Нормализация
35ГЛ 35ХГСЛ	–		190 220	Улучшение
Марка стали		Твердость HRC			Термообработка
30ХГС, 35ХМ, 40Х, 40ХН 12ХН3А, 20ХМ 25ХГТ, 30ХГТ, 35Х 30Х2МЮА, 40Х 40Х, 40ХН, 35ХМ		45-55 50-63 56-63 56-63 45-53			Закалка Цементация, закалка Нитроцементация Азотирование Поверхностная закалка с нагревом ТВЧ

При проектировании редукторов обычно задаются величиной , для прямозубых передач принимают , для косозубых – . При выборе коэффициента надо учитывать, что его увеличение приведет к уменьшению габаритов и массы передачи, но вместе с тем уменьшится и жесткость конструкции.

При выборе следует руководствоваться ГОСТ 2185-66, в соответствии с которым может принимать следующие значения: 0,100; 0,125; 0,160; 0,200; 0,250; 0,315; 0,400 0,500; 0,630; 0,800; 1,0.

Чтобы вычислить коэффициент ширины обода шестерни по диаметру по выбранному значению следует воспользоваться равенством , тогда

(49)

Прочность зубьев на изгиб, при прочих равных условиях, зависит как от модуля, так и от числа зубьев в отдельности.

В расчетах цилиндрических прямозубых колес зуб рассматривают как балку, жестко защемленную одним концом. Силу считают приложенной к вершине зуба по нормали к его поверхности, силу трения не учитывают.

Формула для проверочного расчета зубьев на выносливость по напряжениям изгиба имеет вид (см. ГОСТ 21354-75)

(63)

Расчет следует вести для зубьев того из колес, для которого отношение меньше ( – коэффициент, учитывающий форму зуба). При одинаковых материалах и их механических характеристиках больше для шестерни, поэтому в этих случаях именно для зубьев шестерни и ведут расчет.

Значения коэффициента для зубчатых колес, выполненных без смещения, имеет следующие значения:

z	17	20	25	30	40	50	60	70	80	100 и более
YF	4,28	4,09	3,90	3,80	3,70	3,66	3,62	3,61	3,61	3,60

Коэффициент нагрузки вычисляется по следующей формуле

где – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по длине зуба (коэффициент концентрации нагрузки);

– коэффициент, учитывающий динамическое действие нагрузки (коэффициент динамичности).

Значения коэффициента приведены в табл. 31, составленной на основании графиков ГОСТ 21354-75 с некоторыми упрощениями.

Значения коэффициента динамичности приведены в табл. 4.3 (Ш) ниже.

Таблица 31