Для быстроходной ступени.

Определение допускаемых напряжений.

Для быстроходной ступени.

Исходные данные:

- расчётный крутящий момент на валу шестерни

- передаточное отношение рассчитываемой передачи

Материал шестерни:

В качестве материала шестерни принимаем Сталь 20Х после термообработки: 1. Цементация; 2.Закалка ТВЧ, что повышает твердость до HB = 56-63 HRC и σ _Т=650МПА

Материал колеса:

В качестве материала колеса принимаем Сталь 20Х после термообработки: 1. Цементация; 2.Закалка ТВЧ, что повышает твердость до HB = 56-63 HRC и σ _Т=650МПА

Для Стали 20Х с цементацией и закалкой ТВЧ:

HB = 56-63 HRC

, [6, табл.8]

где S_H=1, 2 – коэффициент безопасности для зубчатых колес с цементацией зубьев. [6, табл.5]

Z_R=1 – коэффициент, учитывающий шероховатость активных поверхностей зубьев в случае, если принять 7 класс шероховатости и выше; [6, табл.7]

s_нlimb=23HRC_p=23*59, 5=1368, 5Мпа – длительный предел контактной выносливости при знакопостоянном отнулевом цикле изменения напряжений.

- расчетная твердость

Базовое число циклов нагружений контактной выносливости:

N_но=30*HB_p^{2, 4}=1, 1*10⁸, [6, стр. 51],

где HB_P – расчётная твёрдость рабочих поверхностей зубьев;

N_но1=N_но2=N_но

N_ЕH=N_S*K_EH – эквивалентное число циклов нагружений при заданной переменной нагрузке:

N_ЕHш=N_Sш=1*10⁹

N_ЕHк=N_Sк=2*10⁸

K_EH=1– коэффициент приведения нагрузки к постоянной, эквивалентной по усталостному контактному разрушению (т.к. нагрузка постоянная, то коэффициент равен 1).

, , N_∑ > N₀, работает в 3-ей зоне, где предельные напряжения не зависят от циклов нагружения.

К_HL – коэффициент долговечности при расчёте на контактную выносливость

- допускаемое напряжение для шестерни при расчёте на контактную выносливость

- допускаемое напряжение для колеса при расчёте на контактную выносливость.

Слабым элементом с позиции контактной выносливости является шестерня, имеющая меньшие допускаемые напряжения. Все дальнейшие расчёты будем вести по ней.

2.2 Определение допускаемых напряжений при расчёте на изгибную выносливость

- длительный предел контактной выносливости при знакопостоянной нагрузке на зуб для цементируемых сталей; [6, табл.5]

- коэффициент безопасности для цементованных сталей; [6, табл.5]

, т.к. - коэффициент долговечности при расчёте на изгибную выносливость;

- коэффициент, учитывающий влияние двухстороннего приложения нагрузки на зуб при работе зуба одной стороной (в данном случае нагружение одностороннее);

- коэффициент, учитывающий масштабный фактор, принят в предположении, что диаметр колеса d_a< 400мм, модуль m< 10мм. [6, табл.7]

- коэффициент, учитывающий шероховатость переходной поверхности; принимаем чистовое шлифование переходной поверхности по [6, табл.7];

- коэффициент, учитывающий механическое упрочнение (в данном случае механическое упрочнение отсутствует);

K_EF=1– коэффициент приведения переменной нагрузки к постоянной, эквивалентной по усталостному изгибному разрушению(т.к. нагрузка постоянная, то коэффициент равен 1). Следовательно: N_EF1=N_EH1; N_EF2=N_EH2;

2.3 Определение предельных допускаемых изгибных и контактных напряжений при расчёте на статическую прочность при кратковременных перегрузках

- предельно допустимые контактные напряжения для зубьев с цементацией

- предельно допустимые изгибные напряжения для зубьев с цементацией