Поверхность зацепления

Таким образом, разрушения при циклических нагрузках отличаются от статических изломов лишь наличием гладкой с матовым блеском поверхности усталостного излома. Строение собственно усталостного излома зависит от большого количества факторов, в частности, от амплитуды циклов, паузы между ними и др. При нагружении с разными амплитудами напряжений и пауз между ними в усталостном изломе отмечаются усталостные линии, кон-центрично расходящиеся от очага разрушения как от центра. По соотношению зоны усталостного и статического излома можно судить о величине максимального напряжения цикла. Чем больше площадь статического долома, тем выше нагрузка. Шероховатость этой зоны также зависит от амплитуды напряжений. Меньшему значению амплитуды напряжений соответствует более гладкая поверхность усталостного излома. Усталостные линии представляют макроскопические признаки усталостного излома, связанные с замедлением скорости или задержкой распространения трещины. Они соответствуют амплитудам на-пряЬкений, не приводящим к увеличению длины трещины после действия более высоких амплитуд. Отсутствие усталостных линий свидетельствуют об устойчивом распространении трещин при неизменной амплитуде напряжений. Различие расстояний между усталостными линиями

го излома можно судить о величине максимального напряжения цикла. Чем больше площадь статического долома, тем выше нагрузка. Шероховатость этой зоны также зависит от амплитуды напряжений. Меньшему значению амплитуды напряжений соответствует более гладкая поверхность усталостного излома. Усталостные линии представляют макроскопические признаки усталостного излома, связанные с замедлением скорости или задержкой распространения трещины. Они соответствуют амплитудам напряжений, не приводящим к увеличению длины трещины после действия более высоких амплитуд. Отсутствие усталостных линий свидетельствует об устойчивом распространении трещины при неизменной амплитуде напряжений. Различие расстояния между усталостными линиями свидетельствует об изменяющемся характере приложенных напряжений циклов. С увеличением длины трещины скорость ее распространения возрастает, в результате чего увеличивается шероховатость поверхности излома. В области статического долома разрушения носят сдвиговой характер. Макрофрактографические особенности изломов малоцикловой усталости заключаются в строении собственно усталостных изломов. При относительно малом числе циклов нагружения (до тысячи) изломы при малоцикловой усталости близки к таковым при статическом растяжении. Разрушение сопровождается заметной макроскопичской деформацией (сужением). По мере увеличения числа циклов нагружения характер разрушения изменяется от вязкого к хрупкому разрушению. Поверхность собственно усталостного излома более шероховатая и составляет значительно меньшую долю в изломе, чем зона статического долома.

под действием периодически меняющихся (циклических) напряжений носит название усталости материала. Характер разрушения. Поверхность усталостного излома имеет две характерные области (рис. 2.49). Первая область (А) является зоной возникновения и постепенного развития первоначальной трещины при работе детали, вторая (Б) — зоной мгновенного разрушения, вызванного чрезмерным ослаблением нагруженного сечения. Развитие начальной трещины вглубь детали идет, обычно незаметно, в связи с чем последующее доламывание ослабленного

Как известно, усталостные разрушения начинаются в зоне наибольшего напряжения с образования трещины на поверхности или на небольшой глубине ослабленного сечения (надрезы, отверстия, риски или другие концентраторы напряжения). Разрушение от статического растяжения обычно вызывает сокращение площади поперечного сечения образца вблизи места разрушения. Усталостное разрушение образца заметного сокращения площади его поперечного сечения практически не вызывает. Поверхность усталостного излома, как правило, имеет две зоны: собственно усталостного разрушения и окончательного разрушения (долома). Зоны усталостного излома по внешнему виду поверхности обычно характеризуются мелкозернистостью структуры металла и нали-

В качестве примера на рис. 24 показана поверхность излома подступичной части вагонной оси вследствие грубой обработки токарным резцом. Поверхность усталостного излома распространяется в нижней части под углом а > 180°. В верхней части излом имеет следы пластической деформации.

К тому же поверхность усталостного излома, как правило, имеет две зоны: собственно усталостного разрушения и окончатель-

концентраторы напряжения, то образование трещины может начаться в этих местах. Характер разрушения от статических нагрузок и от усталости различен. Разрушение от статического растяжения обычно вызывает сокращение площади поперечного сечения образца вблизи места разрушения. При усталостном разрушении сокращения площади сечения не наблюдается. Поверхность усталостного излома, как правило, имеет две зоны:

Рис. 5.1. Поверхность усталостного разрушения оси передней стойки шасси:

Рис. 8.21. Поверхность усталостного

По соотношению зоны усталостного и статического изломов можно судить о максимальном напряжении цикла. Чем больше площадь статического долома, тем выше нагрузка. Шероховатость этой зоны также зависит от амплитуды напряжений. Меньшему значению амплитуды напряжений соответствует более гладкая поверхность усталостного излома.

Рис. 28. Поверхность усталостного излома образца стали 22 К сечением 200Х 200 мм с электрошлаковым швом, разрушенного по зоне сплавления

Совокупность линий зацепления /(„/Со, найденных для различных направлений вектора vl2, определит поверхность зацепления Q звеньев / и 2. Возможные линии пересечения сопряженных поверхностей находятся за пределами взаимодействующих звеньев.

Если взаимодействующие звенья 1 и 2 касаются в точках прост-странственной сопряженной линии или по плоской контактной линии, то требование для вектора относительной скорости v12 соблюдается во всех точках контакта. Совокупность контактных линий в системах О^у^ и O^y^z полностью определяет форму сопряженных поверхностей, а в системе Oxyz — поверхность зацепления Q. В этом случае сопряженные поверхности S, и 52 полностью определены на всех участках рабочей зоны звеньев.

зубьев колеса отличается от эвольвентного, а витков червяка — от прямолинейного, поэтому линии зацепления будут кривыми. Совокупность точек пересечения линий зацепления в параллельных плоскостях с рабочей поверхностью зубьев червячного колеса образуют контактные линии /, 2, 3, 4. Геометрическое место контактных линий в неподвижной системе координат образует поверхность зацепления 5. Коэффициент перекрытия в червячной паре определяется так же, как и для косозубых колес. Однако так как ширина

При этом преобразовании получаем в неподвижной системе координат линию, которая называется общей линией контакта. Поверхность, описываемая общей линией контакта при движении этой линии относительно неподвижного звена, называется поверхностью зацепления. Другими словами, поверхность зацепления есть совокупность общих линий контакта.

ния производящих поверхностей, затем определяются линии контакта, поверхность зацепления и боковые поверхности зубьев.

Уравнения производящих поверхностей, переписанные в неподвижную систему координат, и уравнение зацепления определяют поверхность зацепления. Для определения координат линии зацепления необходимо

Итак, в рассматриваемом случае имеется большая свобода в выборе поверхности Wz после того, как поверхность Wx выбрана. Поверхности FI и F2, полученные указанным выше образом, имеют точечный контакт, причем рабочими линиями на этих поверхностях являются линии, сопряженные с линией ц производящей пары. В каждом из двух станочных зацеплений W^—Ki и Wz—/С2 имеется своя поверхность зацепления. Линией зацепления передачи Ki—Кч может быть только линия пересечения двух поверхностей станочного зацепления. 22

Для решения вопроса о том, что будет представлять собой поверхность зацепления в рассматриваемом случае, проанализируем три последовательные положения сферы: одно, когда сфера находится в полюсе, и два других, когда она расположена по разные стороны от полюса (фиг. 4).

Поверхность зацепления

Эта система уравнений определяет геометрическое место характеристик Я' и К" в неподвижном пространстве, т. е. поверхность зацепления передачи. Следовательно, выбранное винтовое движение производящей плоскости обеспечивает получение линейчатого контакта сопряженных поверхностей зубьев в неортогональных косо-зубых гипоидных передачах при любых значениях межосевого угла 0, расстояния Е, передаточного числа i и угла исходного контура инструмента р.

Линия ABC представляет собой проекцию на плоскость XOZ кривой, ограничивающей поверхность зацепления на червяке, линия ADC — проекцию на эту же плоскость кривой, ограничивающей поверхность зацепления на червячном колесе. Весь контур ABCD является проекцией на плоскость XOZ контура поля зацепления червяка с червячным колесом. Этим контуром ограничивается длина контактных линий. Далее, на рис. 1 изображены три окружности радиусов Rel,rl Ta.(Rn-\-C)r где Rel — радиус цилиндра выступов червяка, rt — радиус начального цилиндра, Rn—радиус цилиндра впадин червяка, С — радиальный зазор. Очевидно, что проекции контактных линий на плоскость YOZ должны располагаться в части плоскости, ограниченной первой и третьей окружностями. Наконец на рис. 1 нанесены проекции контактных линий, соответствующие различным фазам зацепления. Построение контура ABCD и проекций контактных линий изложено в книге автора .Червячное зацепление" [1].