Предел контактной выносливости при базовом числе циклов напряжений

Способ термомеханической обработки зубьв	Средняя твёрдость поверхностей зубьев	Сталь	σ_Н _lim _b, МПа
Нормализация или улучшение	НВ менее 350	Углеродистая и легированная	2НВ+70
Объёмная закалка	НRC 38–50		18НRC + 150
Поверхностная закалка	НRC 40–50		17НRC+ 200
Цементация и нитроцементация	НRC более 56	Легированная	23НRC
Азотирование	НV 550–750	Легированная	1050

Выбирая тип заготовки и её материал для изготовления деталей студент должен идти по пути наименьших затрат на изготовление машины и отчётливо представлять технологический процесс её изготовления. Если, например, закладывается поверхностная термическая или химикотермическая обработка зубьев шестерни, то на предприятии-изготовителе должно быть оборудование для выполнения данной обработки (печь ТВЧ или печь газового азотирования и т. п.), а также оборудование для шлифовки зубьев после закалки (зубошлифовальный станок). Это значительно удорожает процесс изготовления, и достигаемое уменьшение габаритов машины может оказаться несоизмеримым с произведенными затратами. Исходя из того, что по чертежам студента предполагается разовое изготовление машины, рекомендуется на начальном этапе проектирования выбирать для изготовления зубчатых передач и валов рядовые конструкционные стали (35, 45, 50) или малолегированные стали (40Х, 40ХН, 35ХМ) и вводить щадящую термообработку (улучшение НВ 210–230 или НВ 260–290). Зуборезный инструмент, как правило, изготавливается из быстрорежущей стали и способен обрабатывать стали с твёрдостью до НВ 300. Рамы под приводы рекомендуется выполнять в сварном варианте из стандартных профилей проката марки стали Ст3, которые обладают хорошей свариваемостью. Желательно и корпус редуктора выполнить в сварном варианте, но это потребует больших затрат времени на разработку чертежа, и нужно не забыть ввести в требованиях чертежа «отпуск после сварки» – иначе после механической обработки размеры корпуса могут измениться из-за поводок от термических напряжений сварки.

При проектировании червячных передач трудно обойтись без использования бронзовых отливок для изготовления венцов червячных колёс, но и здесь желательно по возможности использовать стандартный прокат из цветных металлов. В таблице 6.4. приведены механические характеристики, основные допускаемые контактные напряжения [ σ_Н ]^/ и основные допускаемые напряжения изгиба [ σ₀ _F ]^/ и [ σ_-1 _F ]^/ для материалов червячных колёс, МПа.

Студенты машиностроительных специальностей вечерней формы обучения как правило и работают на машиностроительных предприятиях или в ремонтных службах. Для этой категории студентов рекомендуется закладывать в проект те материалы, которые имеются на его предприятии и те виды механической обработки, которые возможно выполнить на станках данного предприятия. Знакомство студентов с практикой изготовления деталей на предприятии помогает выбрать рациональную конструкцию и значительно повышает шансы на успешную защиту курсового проекта.

Таблица 6.4.

Значения допускаемых напряжений, МПа

Марка бронзы или чугуна	Способ отливки	Предел		Допускаемое напряжение при твёрдости червяка
		Прочности, σ_В	Текучести, σ_Т	НRC< 45			НRC>45
		Прочности, σ_В	Текучести, σ_Т	[ σ _0F ]^/	[ σ _-1F ]^/	[ σ_Н ]^/	[ σ _0F ]^/	[ σ _-1F ]^/	[ σ_Н ]^/
Бр010Ф1	П	200	100	45	30	135	55	40	168
Бр010Ф1	К	255	147	57	41	186	71	51	221
Бр010 Н1Ф1	Ц	285	165	65	45	206	80	56	246
Бр05Ц5С5	П	150	80	35	25	111	45	32	133
Бр05Ц5С5	К	200	90	45	32	132	53	38	158
БрА9Ж3Л	П	392	196	81	63	–	98	75	–
БрА9Ж3Л	К	490	236	85	69	–	108	83	–
БрА10Ж4Н4Л	П;К	590	275	101	81	–	130	98	–
Сч10	П	118	–	33	20	–	41	25	–
Сч15	П	147	–	37	23	–	47	29	–
Сч18	П	177	–	42	26	–	53	33	–
Сч20	П	206	–	47	29	–	59	36	–

Примечание. К – отливка в кокиль; П – отливка в песчаную форму; Ц – центробежная отливка