Расчёт зубчатых цилиндрических эвольвентных передач внешнего зацепления выполнен в соответствии с ГОСТ 21354-87. Методика расчёта приведённая в ГОСТ 21354-87 распространяется на передачи зубчатые цилиндрические эвольвентные, внешнего зацепления общепромышленного применения с исходным контуром по ГОСТ 13755-81, модулем m ≥ 1, работающих со смазкой маслом при окружных скоростях v ≤ 25 м/с.
Разрушение зубьев при длительной работе можно в основном подразделять на два вида:
1) поломка зуба от изгиба в зоне его перехода в обод, где имеет место высокая концентрация напряжений (рис. 1);
2) повреждение рабочей поверхности зуба, которое обычно начинается с выкрашивания и может привести к обминанию, задирам и поломке зуба (рис. 2).
У основания недостаточно прочного зуба при повышенной концентрации напряжений (из-за малого радиуса галтели или наличия грубых следов обработки) на растянутой стороне появляется усталостная трещина, которая, постепенно распространяясь в глубь тела зуба и вдоль его основания, приводит к разрушению. При больших контактных напряжениях микроскопические усталостные трещины появляются на поверхности зубьев (обычно на ножках вблизи полюсной линии); развиваясь, эти трещины приводят к выкрашиванию мелких частиц металла и образованию пор и ямок, которые затем сливаются, захватывая все большую часть поверхности, вследствие чего передача выходит из строя.
В некоторых случаях зуб может сломаться или получить недопустимую остаточную деформацию в результате большой кратковременной (даже однократной) перегрузки. Такое статическое разрушение представляет опасность для зубьев из относительно хрупких материалов (например, чугуна) или же для зубьев с очень малым радиусом выкружки у корня, когда пластические деформации сильно локализуются.
У длинных зубьев иногда откалываются углы, что связано с концентрацией нагрузки у кромок. Если отколовшиеся частицы не попадут в зацепление, то оставшаяся часть зуба может продолжать некоторое время работать.
Разрушение поверхности зуба может произойти также вследствие заедания, которое возникает, если из-за большого выделения тепла при трений зубьев и плохом охлаждении значительно повышается температура в зоне контакта. При этом вязкость масла уменьшается, и оно выдавливается зубьями.
Открытые передачи подвержены абразивному износу вследствие попадания между зубьями твердых частиц пыли или грязи.
Износ сопровождается утонением зуба и нарушением его поверхности. Зубья рассчитывают:
а) на выносливость и статическую прочность при изгибе
б) на контактную выносливость