| Твердость, НВ | Марки стали | |
| шестерни | колеса | |
| 45, 50 | 35, 35Л, 40Л, 45Л, 50Л | |
| 55, 55Г | Ст 6, 45, 55Л | |
| 35Х, 40Х | 45, 50, 55Л, 40ГЛ | |
| 30ХГС | 35Х, 40Х | |
| 40ХН | 40Х, 40ГЛ | |
| 12ХНВА | 40ХН | |
| 45, 50 | ||
| 55, 55Г | 40, 50 | |
| 35Х, 40Х | 50, 55 | |
| 40ХН | 35Х, 40Х | |
| 12ХНЗА, 20ХНЗА | 13ХАЗА, 40ХН | |
| 18ХГГ, I8XHBA | 40ХН. 18ХГТ |
Таблица 6.2.
Механические свойства сталей, применяемых для изготовления
Зубчатых колёс
| Марка стали | Диаметр заготовки, мм. | Предел прочности, ƠВ, МПа | Предел текучести, ƠТ ,МПа | Твёрдость, НВ (средняя) | Термообработка |
| 100–500 | Нормализация | ||||
| До 90 90–120 Св. 120 | Улучшение | ||||
| 30ХГС | До140 Св.140 | Улучшение | |||
| 40Х | До120 120–160 Св.160 | Улучшение | |||
| 40ХН | До150 150–180 Св.180 | Улучшение | |||
| 40Л 45Л | – – | Нормализация | |||
| 35ГЛ 35ХГСЛ | – – | Улучшение |
Окончание табл. 6.2.
| Марка стали | Твёрдость НRС | Термообработка |
| 30ХГС, 35ХМ, 40Х, 40ХН 12ХН3А, 18Х2Н4МА, 20ХМ 20ХГМ, 25ХГТ, 30ХГТ, 35Х, 30Х2МЮА, 38Х2Ю, 40Х, 40ХН, 35ХМ | 45–55 50–63 56–63 56–63 45–63 | Закалка Цементация, закалка Нитроцементация Поверхностная закалка с нагревом ТВЧ |
Таблица 6.3.
Предел контактной выносливости при базовом числе циклов напряжений
| Способ термомеханической обработки зубьв | Средняя твёрдость поверхностей зубьев | Сталь | σН 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 |
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 [ σН ]/ и основные допускаемые напряжения изгиба [ σ0F ]/ и [ σ-1F ]/ 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, σВ | Текучести, σТ | НRC< 45 | НRC>45 | ||||||
| [ σ0F ]/ | [ σ-1F ]/ | [ σН ]/ | [ σ0F ]/ | [ σ-1F ]/ | [ σН ]/ | ||||
| Бр010Ф1 | П | ||||||||
| Бр010Ф1 | К | ||||||||
| Бр010 Н1Ф1 | Ц | ||||||||
| Бр05Ц5С5 | П | ||||||||
| Бр05Ц5С5 | К | ||||||||
| БрА9Ж3Л | П | – | – | ||||||
| БрА9Ж3Л | К | – | – | ||||||
| БрА10Ж4Н4Л | П;К | – | – | ||||||
| Сч10 | П | – | – | – | |||||
| Сч15 | П | – | – | – | |||||
| Сч18 | П | – | – | – | |||||
| Сч20 | П | – | – | – |
Примечание. К – отливка в кокиль; П – отливка в песчаную форму; Ц – центробежная отливка