4 .2. Выбор материала зубчатых колёс и вида упрочнения Расчётные значения h используем для выбора поверхностного и объёмного упрочнения зубьев шестерен и колёс, учитывая условие (15) и соотношение

_H  [_H] = _{H lim} Z_H Z_N/ [s_H], (18)

где [s_H] – коэффициент запаса; рекомендуется [s_H]  1,1 для зубчатых колёс с однородной структурой материала зубьев и [s_H]  1,2 для зубчатых колёс с поверхностным упрочнением зубьев; в особо ответственных случаях принимается соответственно [s_H]  1,25 и [s_H]  1,35;

_Hlim Z_N Z_H – расчётный предел контактной выносливости зубьев данной передачи;

Z_H – комплексный коэффициент, учитывающий отличие условий от регламентированных при испытании; Z_N – коэффициент долговечности.

К

m m

оэффициент долговечности Z_N определяют, учитывая, что

_{HN lim} N_H = _Hlim N_GH :

– при N_H  N_GH показатель степени m = 6 и Z_N = (N_GH /N_H)^1/6; принимается расчётное значение не более Z_N = 1,8 для поверхностного упрочнения и не более Z_N = 2,6 без поверхностного упрочнения;

– при N_H  N _GH показатель степени m = 20 и Z_N = (N_GH /N_H)^1/20; принимается расчётное значение не менее Z_N = 0,75.

При постоянном режиме работы значение N_H = 60 ncL_h ,

где n – частота вращения зубчатого колеса в об/мин;

c – число зацеплений зуба за один оборот колеса;

L_h – расчётный ресурс передачи в часах.

Значение N_GH зависит от твёрдости поверхности зубьев (таблица 11).

Таблица 11

Значение N_GH контактной прочности зубьев передач

Твёрдость поверхности зубьев	 220 НВ	250 НВ	300 НВ	350 НВ	40 HRC	45 HRC	50 HRC	55 HRC	60 HRC
NGH, млн. циклов	10	17,0	26,4	38,3	52,7	70	90	113	140

Комплексный коэффициент Z_H определяют как произведение коэффициентов, учитывающих влияние на предел выносливости _{H lim} ряда факторов технологии изготовления и условий работы зубчатой передачи:

Z_H = Z_L Z_R Z_v Z_w Z_X .

В данном курсовом проекте при условиях, указанных в ТЗ, при рациональном выборе вязкости смазочного материала и точности изготовления принимаем Z_H = 1.

Рекомендуемая последовательность выбора материала зубчатых колёс

1. Определить значение _Н [s_H] и оценить необходимость назначения поверхностного упрочнения зубьев;

2. Определить требуемое значение предела выносливости зубьев [_{H lim} ] = _Н [s_H], предварительно приняв Z_N =1;

3. По полученному значению [_{H lim}], используя данные таблицы 12, подобрать вид упрочнения зубьев, чтобы _{H lim}  [_{H lim}];

Таблица 12

Значение пределов _{H lim} и _{F lim} стальных зубчатых колёс

Термическая обработка	Твёрдость зубьев на поверхности	Твёрдость сердце- вины зуба	Марки сталей	H lim , МПа	F lim , МПа	[sF]
Нормализация	 220 НВ		40, 45	2 НВ + 70	1,8 НВ	 1,7
Улучшение	 320 НВ		40Х, 40ХН, 45Х и т.п.
Объёмная закалка (при спокойном характере нагрузки)	35 … 45 HRC		40, 45, 40Х, 40ХГ, 45Х и т.п.	18 HRC + 150	550	 1,7
Улучшение и закалка ТВЧ по контуру зуба (при m  3 мм)	54 … 56 HRC	24 … 36 HRC	40, 45, 40Х, 40ХН, 45ХЦ; 35ХМ, 40 ХНМА и т.п.	17 HRC^* + 200	900
Улучшение и сквозная закалка зубьев ТВЧ (при m 3 мм)	45 … 50 HRC	-			550
Цементация с последующей закалкой и низким отпуском	57 … 62 HRC	30 … 40 HRC	20Х, ,20ХН, 18ХГТ, 20ХНМ и т.п.	23 HRC^*	750	 1,55
Нитроцементация с последующей закалкой и низким отпуском	57 … 63 HRC	30 … 40 HRC	25ХГМ, 25ХГНМ и др стали с Мо 25ХГТ, 30ХГТ, 35Х	23 HRC^*	1000 7 50
Азотирование	550 … 750 HV	24 … 36 HRC	35ХМ, 40ХНМА, 40ХНВА	1050	12HRC + 300	 1,7
Азотирование (при спокойном характере нагрузки)	850 … 1000 HV		35ХЮ, 38ХМЮА и др. стали с Al

Примечание. HRC ^* – твёрдость поверхности зуба.

Выбор стали и вида упрочнения зубьев тихоходной передачи

1. Принято значение [s_H] = …. и _Н [s_H] =………….. =…… МПа.

2. Принимаем предварительно требуемое значение предела контактной выносливости [_{H lim} ] = _Н [s_H] = …….. МПа.

3. По таблице 20 предварительно принимаем поверхностное упрочнение ……………………………………………………………………………………. В этом случае предел контактной выносливости зубьев равен

_{H lim}= ……………………….. = ………………МПа.

4. При данном виде упрочнения зубьев значение N_GH = …… млн. Число циклов зубьев шестерни N_H = 60 nL_h = …………….. = …………… млн.

Коэффициент Z_N определяем по формуле Z_N = (N_GH /N_H)^1/т , где т = ….

Коэффициент Z_N = ………….. = …… При расчёте зубьев шестерни принято значение Z_N = …….

5. Расчётное значение предела контактной выносливости зубьев шестерни при заданном ресурсе равен _Hlim Z_N Z_H = ………………… = …………МПа.

Коэффициент запаса s_H = _Hlim Z_N Z_H / _Н = ………………… = ….…

Условие контактной прочности зубьев шестерни тихоходной передачи выполняется, так как s_H= …..  [s_H] = …..

Выбор стали и вида упрочнения зубьев быстроходной передачи

1. Принято значение [s_H] = …. и _Н [s_H] =………….. =…… МПа.

2. Принимаем предварительно требуемое значение предела контактной выносливости [_{H lim} ] = _Н [s_H] = …….. МПа.

3. По таблице 20 предварительно принимаем поверхностное упрочнение ……………………………………………………………………………………. В этом случае предел контактной выносливости зубьев равен

_{H lim}= ……………………….. = ………………МПа.

4. При данном виде упрочнения зубьев значение N_GH = …… млн. Число циклов зубьев шестерни N_H = 60 nL_h = …………….. = …………… млн.

Коэффициент Z_N определяем по формуле Z_N = (N_GH /N_H)^1/т , где т = ….

Коэффициент Z_N = ………….. = …… При расчёте зубьев шестерни принято значение Z_N = …….

5. Расчётное значение предела контактной выносливости зубьев шестерни при заданном ресурсе равен _Hlim Z_N Z_H = ………………… = …………МПа.

Коэффициент запаса s_H = _Hlim Z_N Z_H / _Н = ………………… = ….…

Условие контактной прочности зубьев шестерни тихоходной передачи выполняется, так как s_H= …..  [s_H] = …..