Практическая работа 2 Выбор материала для изготовления зубчатых колес. Определение допускаемых напряжений

Цель: Научиться пользоваться справочными таблицами при выборе материала зубчатых колес, определять допускаемые контактные и изгибные напряжения.

1 Производим выбор материала зубчатых колёс

Сталь в настоящее время – основной материал для изготовления зубчатых колес. В условиях индивидуального производства, в мало- и средненагруженных передачах применяют зубчатые колёса с твёрдостью материала Н ≤ 350 НВ. При этом обеспечивается чистовое нарезание зубьев после термообработки, высокая точность изготовления и хорошая прирабатываемость зубьев. Для равномерного изнашивания зубьев и лучшей их прирабатываемости твердость шестерни НВ₁ назначается больше твердости колес НВ₂. Разность средних твердостей рабочих поверхностей зубьев шестерни и колеса составляет НВ_1срНВ_2ср = 20…50. Рекомендуется выбирать материал для зубчатой пары колес одинаковый для шестерни и колеса. При этом следует ориентироваться на деше­вые марки сталей: типа 40, 45, 40Х.

Рекомендуемый выбор материала заготовок, термообработки и твердости зубчатой пары, механические характеристики сталей приводятся в таблице 3.1 [1] .

Материал и его характеристики выбираются в зависимости от расположения зубьев на ободе колес пары и номинальной мощности двигателя Р_ном в следующем порядке:

а) выбрать материал для зубчатой пары колес, одинаковый для шестерни и колеса ( таблица 3.1[1] ), но с разными твердостями, так как твердость зубьев шестерни должна быть больше твердости зубьев колеса. При этом следует ориентироваться на дешевые марки сталей: типа 40, 45, 40Х - для шестерни и колеса закрытой передачи;

б) выбрать термообработку для зубьев шестерни и колеса по таблице 3.1[1];

в) выбрать интервал твердости зубьев шестерни НВ₁ и колеса НВ₂ по таблице

г) определить среднюю твердость зубьев шестерни HB_1cр и HB_2cр колеса. При этом надо соблюсти необходимую разность средних твердостей зубьев шестерни и колеса (смотри таблицу 3.1[1]);

д) из таблицы 3.1 [1] определить механические характеристики сталей для шестерни и колеса – σ_В и σ_-1;

е) выбрать из таблицы 3.1 [1] предельные значения размеров заготовки шестерни

(D_пред – диаметр) и колеса (S_пред – толщина обода или диска).

Выбираем материал зубчатых колёс одинаковый для шестерни и колеса. Принимаем Сталь… , термообработка – ….

По таблице 3.1 [1] принимаем:

для шестерни твёрдость … НВ, (… НВ_1ср),

наибольший диаметр заготовки D_пред ≤ … мм.

для колеса твёрдость … НВ, (… НВ_2ср),

наибольшая толщина сечения заготовки S_пред ≤ … мм.

При этом НВ_1ср - НВ_2ср=….. - обеспечивается прирабатываемость зубьев.

2 Определяем допускаемые контактные напряжения для зубьев шестерни [σ]h1 и колеса [σ]h2

а) По таблице 3.2 [1] определяем предел выносливости по контактным напряжениям, [σ]_НО , Н/мм²

[σ]_НО = 1,8 · НВ_ср + 67 (1)

для шестерни [σ]_НО1 = 1,8 · НВ_1ср + 67=

для колеса [σ]_НО2 = 1,8 · НВ_2ср + 67=

б) Определяем допускаемые контактные напряжения для зубьев шестерни и колеса [σ]_Н, Н/мм²

[σ]_Н =К _НL· [σ]_НО , (2)

где К _НL - коэффициент долговечности, для прирабатывающихся колес К _НL =1.

[s]_H1 =

[s]_H2 =

Дальнейший расчет зубьев на контактную прочность проводим по мень­шему значению []_н , т. е. по менее прочным зубьям колеса.