4 Предварительные параметры передачи

Для правильного выбора типа передачи (прямозубая, косозубая, шевронная), материала колес и термообработки, степени точности необходимо определить приблизительные размеры и кинематические параметры передачи.

4.1 Предварительное (в первом приближении) значение межосевого расстояния , мм:

,

где знак «+» относят к внешнему зацеплению, знак «–» – к внутреннему;

–наибольший вращающий момент шестерни в процессе нормальной эксплуатации, Нм;

u – передаточное число.

Коэффициент K в зависимости от твердости поверхности H₁ и H₂ зубьев шестерни и колеса соответственно имеет следующие значения:

Твердость H H₁  350 HB H₁  45 HRC H₁  45 HRC

H₂  350 HB H₂  350 HB H₂  45 HRC

Коэффициент K 10 8 6

4.2 По предварительному межосевому расстоянию можно определить размеры заготовок шестерни и колеса, что необходимо для определения технологии изготовления (см. п. 1.3) и выбора материала зубчатых колес:

мм, мм.

4.3 Предварительная окружная скорость:

, м/сек.

По предварительной окружной скорости можно оценить быстроходность передачи, выбрать вид передачи – прямозубая или косозубая (см. п. 2.2), назначить степень точности (см. п. 2.6 и табл. 2.1).

5 Выбор материала шестерни и колеса

Основным материалом для изготовления зубчатых колес силовых передач служит термообработанная сталь. В зависимости от твердости рабочих поверхностей зубьев, полученной после термообработки, зубчатые колеса можно условно разделить на две группы:

1) ≤ 350 НВ – нормализованные, улучшенные;

2) > 45 HRC – закаленные (объемно и поверхностно), цементированные, нитроцементированные, цианированные, азотированные.

При расчете на контактную выносливость зубчатой пары с колесом, имеющим среднюю твердость H₂ ≤ 350 НВ, средняя твердость H₁ рабочей поверхности прямых зубьев шестерни в целях ускорения их прирабатываемости, достижения одинаковой долговечности и повышения сопротивления заеданию должна быть следующей:

или .

Для косозубых колес твердость H₁ рабочих поверхностей зубьев шестерни желательна по возможности большая, так как с увеличением H₁ улучшается несущая способность передачи по критерию контактной выносливости. Однако следует помнить, что с возрастанием твердости материала зубчатых колес усложняется технология их изготовления.

Для зубчатых передач с твердыми (H₁ и H₂ ≥ 45 HRC) рабочими поверхностями зубьев не требуется обеспечивать разность твердостей зубьев шестерни и колеса.

Характеристики механических свойств сталей, применяемых для изготовления зубчатых колес, после различной термической или термохимической обработки представлены в табл. 5.1.

Сталь одной и той же марки в зависимости от температурного режима отпуска при термической закалке может иметь различные механические свойства. Получение нужных механических свойств зависит не только от температурного режима термообработки, но и от наибольших размеров сечения заготовки D или. Так, диаметр червяка и вала-шестерни (рис. 5.1, а, б) соответственно, мм:

, .

Толщина колеса в зависимости от конструкции: (рис. 5.1, в), при илипри(рис. 5.1,г).

При поверхностной термической обработке зубьев механические характеристики сердцевины зуба зависят от предшествующей операции – улучшения. Исключение составляют зубья с m < 3 мм, подвергаемые закалке ТВЧ: они прокаливаются насквозь, что приводит к значительному их короблению и снижению ударной вязкости. У зубьев, закаленных без охвата впадины между ними по сравнению с зубьями, закаленными по всему контуру, вследствие остаточных растягивающих напряжений снижаются допускаемые напряжения на 20...50 %.

Червяк, вал-шестерня		Колесо
			или
а	б	в	г
Рис. 5.1. Контурные размеры червяка, вала-шестерни (а, б) и колеса (в, г)

Таблица 5.1

Механические свойства сталей, для изготовления зубчатых колес

Марка стали	Вид термической обработки	Сечение заготовки, мм		HB (сердце- вина)	HRC (поверх-ность)	, МПа	, МПа
		Диаметр D	Толщина 
35	Нормализация	Любой	Любая	163-192	–	550	270
45	Нормализация	Любой	Любая	179-207	–	600	320
	Улучшение	125	80	235-262	–	780	540
	Улучшение	80	50	269-302	–	890	650
40Х	Улучшение	200	125	235-262	–	790	640
	Улучшение	125	80	269-302	–	900	750
	Улучше­ние + закалка ТВЧ	125	80	269-302	45-50	900	750
35ХМ	Улучшение	315	200	235-262	–	800	670
	Улучшение	200	125	269-302	–	920	790
	Улучше­ние + закалка ТВЧ	200	125	269-302	48-53	920	790
40ХН	Улучшение	315	200	235-262	–	800	630
	Улучшение	200	125	269-302	–	920	750
	Улучше­ние + закалка ТВЧ	200	125	269-302	48-53	920	750
45ХЦ	Улучшение	315	200	235-262	–	830	660
	Улучшение	200	125	269-302	–	950	780
	Улучше­ние + закалка ТВЧ	200	125	269-302	50-56	950	780
20ХНМ	Улучшение + цементация + закалка	200	125	300-400	56-63	1000	800
18ХГТ	Улучшение + цементация + закалка	200	125	300-400	56-63	1000	800
12ХН3А	Улучшение + цементация + закалка	200	125	300-400	56-63	1000	800
25ХГНМ	Улучшение + цементация + закалка	200	125	300-400	56-63	1000	800
40ХНМА	Улучшение + азотирование	125	80	269-302	50-56	980	780
35Л	Нормализация	Любой	Любая	163-207	–	550	270
45Л	Улучшение	315	200	207-235	–	680	440
50ГЛ	Улучшение	315	200	235-262	–	850	600