2. Проектный расчёт цилиндрической зубчатой передачи

Исходными данными для проектного расчета цилиндрической зубчатой передачи являются следующие параметры, характеризующие требуемые условия изготовления и эксплуатации передачи:

• вращающий момент на тихоходном (выходном) валу ……… ;

• круговая частота вращения тихоходного вала …………….... ;

• передаточное отношение ……………………………………... ;

• время работы (долговечность или ресурс) …………………... ;

• номер типового режима нагружения …………………..…..… ;

(или циклограмма переменного режима нагружения)

• коэффициент перегрузки ………………….………......……… ,

где - отношение максимального (пускового) момента на валу электродвигателя привода к номинальному моменту;

• наличие реверса нагрузки ………………………………….….. да или нет;

• тип передачи ………………………..……………...прямозубая или косозубая.

При этом первые три параметра определяются в ходе кинематического расчёта привода [2] или другого механизма машины, в состав которого входит передача.

2.1. Выбор материала шестерни и колеса

Для изготовления зубчатых колес силовых передач, в основном, используются качественные углеродистые или легированные стали с применением термической и химико-термической обработки для повышения твердости и, как следствие, контактной выносливости. В зависимости от средней твердости рабочих поверхностей зубьев стальные зубчатые колеса разделяются на две основные группы:

• нормализованные или улучшенные колёса с твердостью ;

• закаленные колёса (объемно или поверхностно закалкой ТВЧ), цементированные, азотированные и др. с твердостью .

Колёса первой группы нашли широкое распространение в условиях индивидуального и мелкосерийного производства, а также в мало- и средненагруженных передачах. Для этих передач возможно чистовое нарезание зубьев после термообработки и получение высокой точности без применения дорогих отделочных операций (шлифовки, притирки и т.п.). Колеса этой группы хорошо прирабатываются и не подвержены хрупкому разрушению при динамических нагрузках. Однако по сравнению с передачами второй группы имеют большие габариты.

Как правило, для шестерни (меньшего колёса передачи) и колеса первой группы берут одинаковые материалы, но для лучшей приработки зубьев в зацеплении колёс твердость шестерни следует назначать больше твердости колеса не менее чем на 20…30 единиц, т.е.

. (5)

Для косозубых передач целесообразно также использование сочетания колёс первой и второй группы путём назначения для материала колеса термической обработки в виде улучшения с , а для шестерни – улучшения с последующей поверхностной закалкой ТВЧ, дающих твердость поверхности зубьев .

Для колёс второй группы, характерных для средне- и крупносерийного производства, а также для тяжело нагруженных передач, не требуется обеспечивать разность твёрдостей зубьев шестерни и колеса.

Рекомендуемые для зубчатых колес стали, виды их термообработки и механические характеристики приведены в табл.1.

Таблица 1

Характеристики механических свойств наиболее распространённых сталей,

используемых для изготовления зубчатых колес

Марка стали	Термическая обработка	Сечение заготовки		Твёрдость зубьев		, МПа
				сердцевина	поверхность
35	Нормализация	любой	любая	183-192		270
45	Нормализация	любой	любая	179-207		320
	Улучшение	125	80	235-262		540
	Улучшение	80	50	269-302		650
40Х	Улучшение	200	125	235-262		640
	Улучшение	125	80	269-302		750
	Улучшение и закалка ТВЧ	125	80	269-302	45-55 HRC	750
	Объёмная закалка	20	20	45-55 HRC		1300
35ХМ 40ХН	Улучшение	315	200	235-262		630
	Улучшение	200	125	269-302		750
	Улучшение и закалка ТВЧ	200	125	269-302	45-55 HRC	750
	Объёмная закалка	40	40	45-55 HRC		1400
40ХН2МА 35ХЮА	Улучшение и азотирование	125	80	269-302	50-59 HRC	780
20Х 20ХН2М 25ХГР	Улучшение, цементация, закалка	200	125	300-400	55-63 HRC	800
Примечания: 1. и - диаметр и толщина стенок заготовки зубчатого колеса. 2. Твёрдость в единицах переводят в единицы следующим образом: 45 47 48 50 51 53 55 60 62 65 427 451 461 484 496 521 545 611 641 688