Пособие с рисунками (Раздаточные материалы), страница 10

Учет частичных характеристик осуществляется введением в расчеты элементовтрансмиссии на долговечность коэффициента использования максимального крутящего моментадвигателя aДВС, значение которого определяется в зависимости от отношения веса автомобиля кмаксимальному крутящему моменту двигателя (таблица 3.3.3).Таблица 3.3.3.Отношение веса машины к максимальному крутящему моменту двигателяGaкг,M дв max кг ⋅ смaДВС0,50,71,11,51,92,33,70,30,390,510,650,720,820,903.4.

Определение допускаемых напряжений при расчете на контактную и изгибную выносливость.3.4.1. Допускаемые напряжения при расчете на контактную выносливость.Допускаемые контактные напряжения σHP (МПа) следует определять раздельно для шестерни и колеса, используя для этого следующую зависимостьσ HP =где σНlimbσ H lim(3.4.1)Z R ZV K L K ХH ,SH- предел контактной выносливости поверхностей зубьев шестерен, соответствующиебазовому числу циклов нагружения рассчитывается по зависимостям, представленным в таблице3.4.1.Таблица 3.4.1Способ термической ихимической обработкизубьевОтжиг, нормализация илиулучшениеОбъемная закалкаПоверхностнаязакалка(ТВЧ)Цементация и нитроцементацияАзотированиеТвердость поверхностей зубьевСталиМенее 350НВ38…55HRCσНlimb = 2(НВ)+70Углеродистые илегированные50…60HRCσНlimb = 18(НRC)+150σНlimb = 17(НRC)+20045…55HRCБолее 56HRCЗависимость для расчетаσНlimb, МПаЛегированныеσНlimb = 23(НRC)σНlimb = 20(HRC)49SH - коэффициент безопасности (SH = 1,1 - для зубчатых колес с однородной структурой мате-риала и SH=1,2 - для зубчатых колес с поверхностным упрочнением зубьев; для передач, выход изстроя которых связан с тяжелыми последствиями, рекомендуется приведенные значения коэффициентов безопасности увеличивать до SH = 1,25 и SH = 1,35);ZR – коэффициент, учитывающий шероховатость сопряженных поверхностей зубьев и опреде-ляется по тому из сопряженных колес, зубья которого имеют более грубые поверхности (см.табл.3.4.2);Таблица 3.4.2.Ra1,25-0,632,5 -1,25Св.2,5ZR1,00,950,9ZV – коэффициент, учитывающий окружную скорость зубчатого венца, который определяетсяпо формулам:•ZV=0,85V0,1 – для твердости поверхности зубьев меньшей или равной 350НВ;•ZV=0,925V0,05 – для твердости поверхности зубьев большей 350НВ;если окружная скорость зубчатого венца меньше 5 м/с, то ZV=1;КХH - коэффициент, учитывающий радиальный размер зубчатого колесаK XH = 1,07 − d w ⋅10−4 ,для зубчатых колес, начальный диаметр dw которых меньше 700 мм, КxH=1.KL – коэффициент, учитывающий влияние смазки (KL = 1).Предел контактной выносливости поверхностей зубьев, МПа, соответствующий эквивалентному числу нагруженийσ H lim = Z Nσ H lim b ,где ZN - коэффициент долговечности;Коэффициент долговечности определяется в случае, если число циклов напряжений в соответствии с заданным сроком службы NK меньше базового число циклов перемены напряжении(NK ≤ NHO), из соотношенияZN = 6N HO,N HEпри этом ZN не должен быть больше 2,6 для материалов однородной структуры и 1,8 в случае поверхностного упрочнения зубьев.

Для случая NK ≥ NHO коэффициент долговечности определяетсяиз соотношенияZ N = 20N HO,N HE50но не должен быть меньше 0,75.Базовое число циклов перемены напряжений, соответствующее пределу контактной выносливости, NHO можно определить по графику на рисунке 3.4.1 или по формулеN HO = 30 ⋅ ( HB)2,4 ≤ 120 ⋅106 ,причем, если твердость поверхности зубьев более 56HRC, то NHO следует принимать равным120·106. Соотношение между твердостью по Бринеллю (НВ) и Роквеллу (HRC) представлено нарис.3.4.2.Рис.3.4.1.Рис.3.4.2.Эквивалентное число циклов перемены напряжений при расчете на контактную выносливость NНЕ определяется в зависимости от характера циклограммы нагружения рассчитываемогозубчатого зацепления. При постоянной нагрузке эквивалентное число циклов перемены напряжений NHE равно числу циклов напряжений в соответствии с заданным сроком службы NKNНЕ = NК = 60 TΣ n kз,где TΣ – суммарное время работы зубчатого зацепления, ч;n – частота вращения, рассчитываемого зубчатого колеса, об/мин;kз – количество контактов одного зуба за один оборот рассчитываемого зубчатого колеса.В случае расчета одного из центральных колес планетарного ряда частота вращения n определяется как разность абсолютного значения частоты вращения рассматриваемого колеса и частоты вращения водила:для малого центрального колеса (МЦК):для большого центрального колеса (БЦК):n = nмцк - nводn = nбцк - nводгде nмцк и nбцк – частота вращения МЦК и БЦК соответственно;nвод – частота вращения водила планетарного ряда.51В случае расчета планетарного ряда величина kз зависит от того, в качестве какого звенавходит зубчатое колесо в состав планетарного ряда.

Если это одно из центральных колес, то kз =аст, где аст – количество сателлитов, входящих в зацепление с рассматриваемым центральным колесом. Сложнее обстоит дело в случае, если зубчатое колесо является сателлитом. За один оборотсателлита вокруг своей оси каждый его зуб нагружается дважды, и в зависимости от типа планетарного ряда может это может быть:•одно внешнее и одно внутреннее зацепление;•два внешних зацепления;•два внутренних зацепления.В первом случае нагрузка воспринимается разными сторонами зуба. Однако, особенностиработы зубчатой пары с внутренним зацеплением (значительно меньшие контактные напряженияиз-за больших приведенных радиусов кривизны контактирующих поверхностей, лучшие условиясмазки в контакте, равномерное распределение нагрузки между сателлитами из-за податливостиобода коронной шестерни, лучшая приработка пары) позволяют считать, что накопление контактных повреждений в этих условиях меньше, чем для внешнего зацепления.

Поэтому, обеспечениепрочности стороны зуба, работающей на внешнее зацепление, позволяет обеспечить прочность идругой стороне зуба, работающей на внутреннее зацепление.Во втором и третьем случаях нагрузка так же воспринимается разными сторонами зубьев,но так как обе стороны зуба работают на один и тоже тип зубчатого зацепления, то накоплениеповреждений следует рассчитывать для каждой стороны зуба отдельно.При нагрузках, изменяющихся во времени, расчет может производиться по одному из следующих трех методов:•метод эквивалентных циклов;•метод эквивалентных моментов;•метод эквивалентных напряжений.В реверсивных зубчатых передачах расчеты на контактную прочность и глубинную кон-тактную прочность активных поверхностей зубьев для каждой рабочей стороны зуба зубчатогоколеса следует производить независимо друг от друга.Использование метода эквивалентного числа циклов ориентировано на приведение переменной нагрузки к ступеням циклограммы, оказывающим наибольшее повреждающее воздействиена передачу.

При расчете напряжений на контактную выносливость за исходную расчетную нагрузку следует принимать наибольшую из подводимых к передаче, для которой число циклов перемены напряжений не менее 0,03·NHO.При ступенчатом изменении нагрузки (рис.3.4.3) эквивалентное число циклов переменынапряжений рекомендуется определять следующим образомN HE = µ H N HO ,52где коэффициент µН учитывает характер циклограммы нагружения.Рис.3.4.3При построении циклограммы крутящие моменты должны быть расположены в порядкеубывания.

Причем моменты, для которых число циклов NЦi < 0,03·NHO, считаются кратковременными и при расчете зубчатого зацепления на выносливость не учитываются.Для упрощенного расчета эквивалентного числа циклов перемены напряжений можно учитывать только лишь те крутящие моменты, которым на циклограмме соответствует число циклов,не превышающее 2,0·NНО (рис.3.4.3). При этом3 M  Nµ H = ∑  i  Цi ,1  M H  N HOkЦгде NЦi = 60 Ti ni kз - число циклов нагружений для i-ого участка циклограммы нагрузки (рис.3.4.3);T i - время работы зубчатого зацепления на i-ом участке циклограммы, ч;ni - частота вращения, рассчитываемого зубчатого колеса на i-ом участке циклограммы,об/мин;Мi – величина момента, нагружающего рассчитываемое зубчатое зацепление, на i-ом участкенагрузки (рис.3.4.3);МH – эквивалентный момент (рекомендуется выбирать максимальный из заданной циклорамынагружения зубчатого зацепления) (рис.3.4.3);kЦ – количество ступеней циклограммы, расположенных на участке 2,0·NНО.Так, например, если Nц1 ≤ 0,03·NHO и Nц2 ≤ 0,03·NHO (рис.4.3), то при расчете коэффициента µH участки NЦ1 и NЦ2, на которых действуют моменты МН1 и МН2, не должны учитываться.