Selection of the material grade and hardness of the working surface of the teeth of dynamically loaded gears

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The purpose of the study is to improve the design methods of gears. The problem, the solution of which the article is devoted to, is to establish functional dependencies between the hardness of the working surface of the gear teeth and operating conditions. The research methods are based on the theory of strength, Elasticity theories, Mechanics of contact interaction. The novelty of the work lies in the establishment of functional dependencies between the hardness of the working surface of the teeth and the basic initial data (power and rotation frequency of the gear); identification of the effect of the power and rotation frequency of the gear on the choice of hardness of the surface of the teeth. The results of the study - the overall dimensions of the spur cylindrical gear were carried out based on the contact strength condition; the ranges of the hardness values of the working surface of the teeth were determined; the functional dependencies between the given power, frequency of rotation and hardness of the surface of the teeth were established; a nomogram was constructed to determine the minimum value of the hardness of the working surface of the teeth, depending on the power and rotation frequency of the gear. The obtained results make it possible to determine the minimum hardness of the working surface of the teeth at given power and speed values and to choose the appropriate material and type of heat treatment for the design calculations of dynamically loaded gears.

About the authors

Il'dar Sergeevich Barmanov

Samara National Research University; Samara Polytech

Author for correspondence.
Email: isbarmanov@mail.ru

Candidate of Science (Engineering), Associate Professor

Russian Federation, Samara, Russian Federation

References

  1. Bytyutskikh, O. K., Berezhnaya, O. Yu. and Markin, A. V. (2009), “Calculation and design of the shaft and gear transmission using the program MICROSOFT EXCEL”, Proceedings of the III All-Russian scientific-practical conference "Design of mechanisms and machines", Voronezh State Technical University, Voronezh, pp. 105-108. (In Russian)
  2. Yudkin, Yu. P. and Grigoriev, A. L. (2005), Proektirovanie pryamozubykh tsilindricheskikh peredach v dialogovom rezhime v redaktore MICROSOFT EXCEL [Desing straight-toothed cylindrical gears in on-line mode in the editor of MICROSOFT EXCEL], Tula State University; dep. in VINITI, 597-В2005, 25.04.2005, 10 p. (In Russian)
  3. Sofina, S. N. and Privalova, Yu. I. (2016), “Automation of calculation of cylindrical gears using MATLAB”, Construction technique and technology, № 2(6), p. 13. (In Russian)
  4. Kudaev, S. P. and Voznesenskiy, E. A. (2004), “Desing gears in the T-FLEX environment / Calculations”, Collection of materials of the III All-Russian scientific and practical conference “Organizational, philosophical and technical problems of modern machine-building industries”, Mordovian National Research State University named after N. P. Ogarev, Saransk, pp. 173-174. (In Russian)
  5. Voronkov, V. and Goncharov, P. (2021), “T-FLEX Gear – a new application of the T-FLEX PLM complex for design, analysis and calculation of gears”, CAD and schedule, №3(293), pp. 33-36. (In Russian)
  6. Partko, C. A. (2017), “Designing planetary transmissions in domestic CAD/CAE APM WINMACHINE and KOMPAS-3D”, Materials of the V International scientific and practical conference “Innovative technologies in science and education”, LLC “DGTU-Print”, Rostov-on-Don, pp. 552-556. (In Russian)
  7. Logwin, A. I. and Kovpan’ko, V. A. (2022), “Design and calculation of the planetary transmission assembly node in SolidWorks”, Collection of abstracts of the scientific student conference “Science Week – 2022”, Brest State Technical University, Brest, pp. 61. (In Russian)
  8. Lashkov, V. A., Kalimullin, F. A., Karataev, O. R. and Usmanov, R. A. (2020), “Three-dimensional design and engineering analysis of conical gearbox elements in the AUTODESK INVENTOR system”, Herald of Technological University, vol. 23, №5, pp. 94-97. (In Russian)
  9. Lashkov, V. A., Kondrasheva, S. G. and Khalimbaev, R. R. (2016), “Calculation and design of a conical gearbox in the APM DRIVE module”, Herald of Technological University, vol. 19, №20, pp. 141-142. (In Russian)
  10. Lashkov, V. A., Sorokin, A. S., Kondrasheva, S. G. and Ganin, E. A. (2018), “Design and engineering analysis of mechanisms in CAD/CAE systems”, Herald of Technological University, vol. 21, №20, pp. 139-142. (In Russian)
  11. Lashkov, V. A., Kondrasheva, S. G. and Khamidullina, D. A. (2020), “Automatized design of a two-stage cylindrical straight-tooth gearbox in the APM WINMACHINE system”, Herald of Technological University, vol. 23, №3, pp. 106-109. (In Russian)
  12. Dyumin, V. A., Marfin, B. V. and Tikhonov-Bugrov, D. E. (2018), “Some geometric aspects of calculation and visualization of results in the design of gears”, Proceedings of the tenth all-Russian scientific and practical conference “Innovative technologies and technical means of special purpose”, Baltic State Technical University “Voenmech” named after D. F. Ustinov, Saint-Petersburg, vol. 1, pp. 106-111. (In Russian)
  13. Petrakova, E. A., Akhmedov, M. U. and Molokanov, M. A. (2018), “On the feasibility of choosing high-alloy steels for serrated pairs in closed transmissions”, Directory. Engineering Journal, №10 (259), pp. 18-28. (In Russian)
  14. Petrakova, E. A. and Sumatokhin, V. A. (2019), “Forecasting the main sizes of single-stage cylindrical reducers in the early stages of design”, Nauchno-tekhnicheskiy vestnik Bryanskogo gosudarstvennogo universiteta, №3, pp. 386-395. doi: 10.22281/2413-9920-2019-05-03-386-395. (In Russian)
  15. Kodnir, D.S., Kurushin, M. I., Vasin, V. N. and Tikhonov, A. N. (1984), Algoritmizirovannyy raschet zubchatykh peredach privoda : metod. ukazaniya [Algorithmized calculation of gear drive], Kuibyshev Aviation Institute, Kuibyshev, 30 p. (In Russian)
  16. Zhil’nikov, E. P. and Tikhonov, A. N. (1996), Raschet na prochnost' tsilindricheskoy zubchatoy peredachi na EVM : metod. ukazaniya [Calculation of the strength of the cylindrical gear on the computer], Samara State Aerospace University, Samara, 24 p. (In Russian)

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Barmanov I.S.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».