Выбор материала и термообработки

Основным материалом для изготовления зубчатой пары примем сталь 45. Термообработка колеса – улучшение, твердость НВ 180…207. Термообработка шестерни – улучшение, твердость поверхности HB 207…250.

Общее время работы привода:

t_S = L_h × K_сут × К_год × 365 × 24,

где L_h = 5 лет – срок службы, в годах;

К_сут. = 0,26 – коэффициент суточного использования;

К _год. = 0,7 – коэффициент годового использования.

t_S = 5 × 0,26 × 0,7 × 365 × 24 = 7971,6 ч.

Суммарное число циклов перемены напряжения:

для шестерни: млрд. циклов;

для колеса: млн. циклов.

Так как нагрузка постоянная, то эквивалентное число циклов перемены напряжения , т.е. млрд.циклов;

млн. циклов. Как для шестерни, так и для колеса , т.е. эквивалентное число циклов перемены напряжения больше базового. Поэтому коэффициент долговечности принимаем и .

Тогда допускаемые контактные напряжения будут равны

для шестерни: 481,8 МПа;

для колеса: 418,2МПа.

В качестве допускаемого контактного напряжения при расчете принимаем допускаемое контактное напряжение колеса, так как оно меньше, т.е. МПа.

Допускаемое напряжение изгиба для углеродистой стали 45 с термообработкой улучшением коэффициент безопасности предел выносливости при изгибе зубьев шестерни МПа; при изгибе зубьев колеса МПа.

Так как нагрузка постоянная, млрд. циклов, млн. циклов. Как для шестерни, так и для колеса , т.е. эквивалентное число циклов перемены напряжений больше базового. Поэтому коэффициенты долговечности принимаем и .

Тогда допускаемые напряжения изгиба будут равны

для шестерни: 236,5 МПа;

для колеса: 200,5 МПа.

Выбор угла наклона зубьев

Принимаем β=25°.

Выбор коэффициента ширины зубчатого венца

Для наших условий (твердость зубьев HB<350, постоянная нагрузка) принимаем .

Проектный расчет на контактную прочность

Определение предварительного значения среднего делительного диаметра шестерни

Выбираем значение коэффициента неравномерности распределения нагрузки по ширине венца (считая, что опорами валов служат роликовые подшипники качения).