Основным материалом для изготовления зубчатых колес силовых передач служит термообработанная сталь. В зависимости от твердости рабочих поверхностей зубьев, полученной после термообработки, зубчатые колеса мэжно условно разделить ва две группа:

1) ≤350 НВ – нормализованные, улучшенные;

2) >45 HRC₃ - закаленные (объемно и поверхностно), цементированные, нитроцементированные, цианированные, азотированные.

При расчете на контактную выносливость зубчатой пары с колесом, имеющим среднюю твердость H₂ ≤ 350 НВ, средняя твердость H₁ рабочей поверхности прямых зубьев шестерни в целях ускорения их прирабатываемости, достижения одинаковой долговечности и повышения сопротивления заеданию должна быть следующей:

Для косозубых колес твердость H₁ рабочих поверхностей зубьев шестерни желательна по возможности большая, так как c увеличением H₁ улучшается несущая способность передачи по критерию контактной выносливости. Однако следует помнить, что с возрастанием твердости материала зубчатых колес усложняется технология их изготовления.

Для зубчатых передач с твердыми (H₁ и H₂ ≥ 45 НКС₃) рабочими поверхностями зубьев не требуется обеспечивать разность твердостей зубьев шестерни и колеса.

Характеристики механических свойств сталей, применяемых для изготовления зубчатых колес, после различной термической или термохимической обработки представлены в табл. 7.

Таблица 7.

Характеристики механических свойств сталей,

применяемых для изготовления зубчатых колес

Сталь одной и той же марки в зависимости от температурного режима отпуска при термической закалке может иметь различные механические свойства. Получение нужных механических свойств зависит не только от температурного режима термообработки, но и от наибольших размеров сечения заготовки D или S. Так, диаметр червяка и вала-шестерни (рис. 7, а, б) соответственно, мм.:

D = d_a + 6, D = d_ae + 6

Толщина колеса (рис. 7, в) S = С или S = δ.

При поверхностной термической обработке зубьев механические характеристики сердцевины зуба зависят от предшествующей операции - улучшения. Исключение составляют зубья с m < 3 мм, подвергаемые закалке ТВЧ: они прокаливаются насквозь, что приводит к значительному их короблению и снижению ударной вязкости. У зубьев, закаленных без охвата впадины между ними по сравнению с зубьями, закаленными по всему контуру, вследствие остаточных растягивающих напряжений снижаются допускаемые напряжения на 20...50 %.

Рис. 7. Контурные размеры червяка вала-шестерни (а, б) и колеса (в)