Методика расчета цилиндрических зубчатых передач

Выбор материалов и термической обработки

Зубчатых колес

Материалы для изготовления зубчатых колес и необходимую твердость выбирают в зависимости от условий эксплуатации и требований к габаритам передачи. Основными материалами колес силовых передач являются термически обрабатываемые конструкционные углеродистые и легированные стали. Марки сталей, рекомендуемые для изготовления зубчатых колес, виды их термообработки и механические характеристики приведены в таблице 2.2.1.

Таблица 2.2.1 – Механические характеристики сталей

для изготовления цилиндрических зубчатых колес

Марка стали	Размеры заготовок	Термо- обра- ботка	Твердость заготовки	sв	sт
шестерни Dпр, мм	колеса Sпр, мм	поверхности	сердцевины	МПа
			У	192-228 НВ
	Любые размеры	Н	179-217 НВ
	125 80	У	235-262 НВ
	80 50	У	269-302 НВ
40Х	200 125	У	235-262 НВ
40Х	125 80	У	269-302 НВ
40Х	125 80	У+ТВЧ	45-50 HRC 269-302 НВ
40ХН	315 200	У	235-262 НВ
40ХН	200 125	У	269-302 НВ
40ХН	200 125	У+ТВЧ	48-53 HRC 269-302 НВ
35ХМ	315 200	У	235-262 НВ
35ХМ	200 125	У	269-302 НВ
35ХМ	200 125	У+ТВЧ	48-53 HRC 269-302 НВ
35Л	Любые размеры	Н	163-207 НВ
45Л	Любые размеры	Н	170-217 НВ
45Л	315 200		207-235 НВ
50Л	Любые размеры	Н	190-220 НВ
Примечания: 1. В графе «Термообработка» приняты следующие обозначения: Н – нормализация; У – улучшение; ТВЧ – закалка токами высокой частоты. 2. D_пр – диаметр; S_пр – толщина обода или диска.

В условиях индивидуального и мелкосерийного производства, предусмотренного техническими заданиями на курсовой проект, в мало- и средненагруженных передачах, а также в открытых зубчатых передачах широко применяются стальные зубчатые колеса с твердостью Н £ 350 НВ. При этом обеспечивается чистовое нарезание зубьев после термообработки, высокая точность изготовления и хорошая прирабатываемость зубьев. Зубчатые колеса большого диаметра (>500 мм) изготовляются литыми с термообработкой – нормализация. Для редукторов, к размерам которых не предъявляется жестких требований, в основном применяют следующие материалы и варианты термической обработки:

Ι – марки сталей одинаковы для колеса и шестерни: сталь 45, 40Х, 40ХН, 35ХМ и др. Термообработка колеса – улучшение, твердость 235–262 HB. Термообработка шестерни – улучшение, твердость 269–302 HB. Зубья колес из улучшаемых сталей хорошо прирабатываются и не подвержены хрупкому разрушению при динамических нагрузках. Применяют в мало- и средненагруженных передачах.

ΙΙ – марки сталей одинаковы для колеса и шестерни: сталь 40Х, 40ХН, 35ХМ и др. Термообработка колеса – улучшение, твердость 269–302 HB. Термообработка шестерни – улучшение и закалка ТВЧ, твердость поверхности 45–53 HRC в зависимости от марки стали.

Приближенно можно считать, что 1 НRC »10 НВ.

Для лучшей приработки зубьев, снижения опасности заедания и повышения нагрузочной способности передачи твердость шестерни назначается больше твердости колеса. Разность средних твердостей рабочих поверхностей зубьев шестерни и колеса должна составлять . Меньшие значения DН для прямозубых передач, большие – для косозубых и шевронных передач.