Критерии работоспособности и расчета. 
Расчетная нагрузка

Встречаются следующие виды разрушения зубьев: поломка, выкрашивание поверхности, абразивный износ, заедание, пластические сдвиги поверхности, отслаивание твердого поверхностного слоя и т. п. Поломка зубьев может быть связана с перегрузками и многократно повторяющимися нагрузками, вызывающими усталость материала. При этом основным видом разрушения считают усталостную поломку зубьев, вызываемую переменными во времени изгибными напряжениями у ножки зуба. Для предотвращения поломки зубья рассчитывают по изгибным напряжениям.

Выкрашивание поверхности зубьев носит усталостный характер. Этот вид разрушения наиболее характерен для большинства закрытых хорошо смазываемых зубчатых колес. Причиной усталостного выкрашивания поверхности являются переменные во времени контактные напряжения. Для предотвращения выкрашивания зубья рассчитывают на выносливость по контактным напряжениям.

Таким образом, критериями работоспособности и расчета зубчатых передач являются усталостные изгибиые а, — и контактные напряжения. За основные в современной расчетной практике приняты контактные напряжения а_н.

При расчете зубьев на прочность пользуются понятием «расчетная нагрузка», которое учитывает изменение номинальной нагрузки в зацеплении в результате неточностей изготовления и монтажа элементов зубчатых передач, а также их деформации под действием сил. Расчетную нагрузку (Т_р, F_p и т. п.) определяют как номинальную Fи т.п.), умноженную на коэффициент расчетной нагрузки k > 1.

Применительно к зубчатым передачам коэффициент расчетной нагрузки к представляют в виде.

где kp — коэффициент неравномерности нагрузки по длине зуба, к_у — коэффициент динамичности нагрузки.

Коэффициенты k_р и k_v зависят от множества факторов (степени точности изготовления, податливости валов и опор, взаимного расположения колес относительно опор, окружной скорости и др.) и теоретически рассчитать их сложно. Поэтому эти коэффициенты определяют преимущественно экспериментально и приводят в виде номограмм или табличных данных. При проектировании величину к обычно задают к = 1,1…1,5; меньшие значения — для тихоходных передач с симметричным расположением колес относительно опор, большие — для быстроходных и консольных передач.

Нормы точности цилиндрических зубчатых передач регламентируются ГОСТ 1643–81 (12 степеней точности). Несоблюдение норм точности может вызывать следующие негативные последствия при работе передач: колебания, шум, концентрация нагрузки.

Каждая степень точности характеризуется тремя показателями:

• • нормой кинематической точности — полная погрешность угла поворота зубчатого колеса в пределах одного оборота;
• • нормой плавности работы — многократно повторяющиеся циклические ошибки в пределах одного оборота;
• • нормой контакта зубьев — ошибки в изготовлении и сборке, влияющие на размер пятна контакта.

Наибольшее распространение имеют 6-я, 7-я и 8-я степени точности. С ростом номера степени точность уменьшается. Степень точности зависит от окружной скорости колес. Чем выше окружная скорость, тем требуется меньший номер степени точности.

Чтобы избежать заклинивания зубьев в зацеплении должен быть боковой зазор. Его размер регламентируется видом сопряжения зубчатых колес. II — нулевой зазор, Е — малый, С, D — уменьшенный, В — нормальный, А — увеличенный.