| 6齒面接觸強(qiáng)度（點(diǎn)蝕）計(jì)算
6.1基本公式
6.1.1概述
接觸強(qiáng)度計(jì)算基于節(jié)點(diǎn)或單對(duì)齒嚙合區(qū)內(nèi)界點(diǎn)（下界點(diǎn)）處的接觸應(yīng)力σH，用兩者中的較大值計(jì)算承載能力。σH值與許用接觸應(yīng)力σHP對(duì)于大小齒輪應(yīng)分別計(jì)算；σH應(yīng)小于或等于σHP。
6.1.2小輪接觸應(yīng)力σH的確定
小輪接觸應(yīng)力σH計(jì)算如下：
式中：
σH0——節(jié)點(diǎn)處計(jì)算接觸應(yīng)力的基本值，即無(wú)缺陷（無(wú)誤差）齒輪傳動(dòng)在靜態(tài)名義轉(zhuǎn)矩作用下引起的應(yīng)力；
bH——齒寬（見(jiàn)4.4）；
ZB——小輪的單對(duì)齒嚙合系數(shù)（見(jiàn)6.2）；
對(duì)于內(nèi)齒輪取負(fù)號(hào)。
6.1.3大輪接觸應(yīng)力σH計(jì)算如下：
式中：
ZD——大輪的單對(duì)齒嚙合系數(shù)（見(jiàn)6.2）。
大多分運(yùn)河傳動(dòng)的齒輪系、行星齒輪系或分流式齒輪系的情況下�？偳邢蜉d荷在各單個(gè)嚙合處上并不完全均勻分布（取決于設(shè)計(jì)、切線(xiàn)速度與制造精度）。因此，在式（49）和式（51）中用KrKA替代KA，以調(diào)整每個(gè)嚙合處的平均切向載荷（見(jiàn)第5章）是必要的。
6.1.4許用接觸應(yīng)力σHP的確定
6.1.4.1方法
本標(biāo)準(zhǔn)采用ISO6336-2：1996中的B法。
6.1.4.2許用接觸應(yīng)力（參考）σHPref
許用接觸應(yīng)力（參考）σHPref是由式（52）在ZN=1及適當(dāng)?shù)摩?SUB>Hlim、ZL、ZV、ZR、ZW、ZX、SHlim值下得出的。
6.1.4.3許用接觸應(yīng)力（靜態(tài)）σHPstat是根據(jù)式（52）按照6.8關(guān)于靜態(tài)應(yīng)力的ZN=ZNT及σHlim、ZL、ZV、ZR、ZW、ZX、SHlim的相應(yīng)值下確定。
6.1.4.4許用接觸應(yīng)力（1010循環(huán)次數(shù)）σHP10是根據(jù)式（52）按照6.8關(guān)于載荷循環(huán)次數(shù)為1010時(shí)的ZN=ZNT及σHlim、ZL、ZV、ZR、ZW、ZX、SHlim的相應(yīng)值下確定。
6.1.4.5有限壽命或長(zhǎng)壽命許用接觸應(yīng)力σHP
有限壽命的范圍是載荷循環(huán)次數(shù)NL處于表6所列相應(yīng)參考許用應(yīng)力值和載荷循環(huán)次數(shù)為1010之間（見(jiàn)表3）。
——在有限壽命范圍內(nèi)，對(duì)于一個(gè)給定的載荷循環(huán)次數(shù)NL的σHP在按6.1.4.2得到的參考強(qiáng)度值與根據(jù)6.1.4.3得到的靜態(tài)強(qiáng)度之間用圖解或計(jì)算插值法（按log-log雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)）確定。
——在長(zhǎng)壽命范圍內(nèi)，對(duì)于一個(gè)給定的載荷循環(huán)次數(shù)NL的σHP在按6.1.4.2得到的參考強(qiáng)度值與根據(jù)6.1.4.4取得的載荷循環(huán)次數(shù)為1010的值之間用圖解或計(jì)算插值法（按log-log雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)）確定。
對(duì)于載荷循環(huán)次數(shù)多于1010的許用接觸應(yīng)力值σHP尚未建立。
6.1.5接觸強(qiáng)度的安全系數(shù)SH
大小輪的安全系數(shù)SH應(yīng)分別計(jì)算。
式中：
σHG——是根據(jù)式（52）和6.14確定的參考應(yīng)力與靜態(tài)應(yīng)力；σH對(duì)于小輪按照式（49）確定，對(duì)于大輪按式（51）確定（見(jiàn)6.1）。
注：這是接觸應(yīng)力（赫茲應(yīng)力）的計(jì)算安全系數(shù)。相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩安全系數(shù)為SH。
接觸強(qiáng)度的最小安全系數(shù)SHmin見(jiàn)6.12。
6.2小輪、大輪單對(duì)齒嚙合系數(shù)ZB、ZD
當(dāng)ZB＞1或ZD＞1時(shí)，系數(shù)ZB與ZD用以將直齒輪節(jié)點(diǎn)上接觸應(yīng)力分別轉(zhuǎn)換為小輪和大輪單對(duì)齒嚙合區(qū)下界點(diǎn)處的接觸應(yīng)力，見(jiàn)6.1.1。
a)內(nèi)齒輪
ZD取為1.0。
b)直齒輪
M1（用小輪單對(duì)齒內(nèi)界點(diǎn)（下界點(diǎn)）處ρrelB除以節(jié)點(diǎn)處ρrelC的商）與M2（用大輪的ρrelD除以ρrelC商）可由下述式子確定。
齒廓重合度εα的計(jì)算，見(jiàn)6.5.2。
若M1＞1，取ZB=M1；若M1≤1，取ZB=1.0；
若M2＞1，取ZD=M2；若M2≤1，取ZD=1.0。
c)εβ≥1的斜 輪
ZB=ZD=1
d)εβ＜1的斜齒傳輸線(xiàn)
ZB與ZD由直齒與εβ≥1的斜齒輪傳動(dòng)之間線(xiàn)性插值確定：
當(dāng)ZB或ZD為1，用式（49）或式（51）計(jì)算的接觸應(yīng)力是節(jié)圓柱上的接觸應(yīng)力值。當(dāng)節(jié)點(diǎn)處于嚙合線(xiàn)上時(shí)，用6.2的方法計(jì)算接觸應(yīng)力。若節(jié)點(diǎn)C是限定的，并處在嚙合線(xiàn)之外時(shí)則ZB和ZD按鄰近的頂圓接觸確定。對(duì)于斜齒輪，當(dāng)εβ＜1.0時(shí)，ZB與ZD在直齒輪與εB≥1的斜齒輪的值（在節(jié)點(diǎn)或鄰近的頂圓上確定）之間用線(xiàn)性插值法確定。
6.3節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)ZH
節(jié)點(diǎn)區(qū)域系ZH是考慮節(jié)點(diǎn)處齒廓曲率對(duì)赫茲力的影響并將分度圓上的切向轉(zhuǎn)換為節(jié)圓上的法向力。
6.4彈性系數(shù)ZE
彈性系數(shù)ZE是考慮材料特性E（彈性模量）與v（泊松比）對(duì)接觸應(yīng)力影響的系數(shù)。
ZE的數(shù)值見(jiàn)表5。
|
齒輪1 |
齒輪2 |
ZE/
|
|
材料 |
彈性模量
N/mm2 |
泊松比
V |
材料 |
彈性模量
N/mm2 |
泊松比
V |
|
St，V，Eh，
NT（nitr.），
NV（nitr.），
NV（nitrocat.） |
206000 |
0.3 |
St，V，Eh，NT（nitr.），
NV（nitr.），
NV（nitrocat.） |
206000 |
0.3 |
189.8 |
|
St(nitr)， |
202000 |
188.9 |
|
GGG（perl.，bai.，ferr.） |
173000 |
181.4 |
|
GTS(perl.) |
170000 |
180.5 |
|
GG |
126000～118000 |
165.4～
162.0 |
|
St(cast) |
202000 |
St(nitr)， |
202000 |
188.0 |
|
GGG（perl.，bai.，ferr.） |
173000 |
180.5 |
|
GTS(perl.) |
170000 |
179.7 |
|
GG |
118000 |
161.4 |
|
GGG（perl.，bai.，
ferr.） |
173000 |
GGG（perl.，bai.，ferr.） |
173000 |
173.9 |
|
GTS(perl.) |
170000 |
173.2 |
|
GG |
118000 |
156.6 |
|
GTS(perl.) |
170000 |
GTS(perl.) |
170000 |
172.4 |
|
GG |
118000 |
156.1 |
|
GG |
126000～
118000 |
GG |
118000 |
146.0～
143.7 |
6.5接觸強(qiáng)度計(jì)算的重合度系數(shù)Zε
6.5.1概述
重合度系數(shù)Zε是考慮端面重合度與縱向重合度對(duì)圓柱齒輪齒面承載能力影響的系數(shù)。
a)直齒輪
6.5.2端面重合度εα
上式中對(duì)外齒輪取正號(hào)，內(nèi)齒輪取負(fù)號(hào)。
端面基節(jié)
Pbt=mtπcosαt……………………（63）
式（62）僅在嚙合線(xiàn)長(zhǎng)度被小輪與大輪的頂圓有效限定時(shí)才有效，而且被挖根齒廓限定時(shí)是不適用的。
6.5.3縱向重合度εβ
6.6接觸強(qiáng)度 計(jì)算的螺旋角系數(shù)Zβ
螺旋線(xiàn)系數(shù)Zβ是考慮螺旋角對(duì)齒面應(yīng)力的影響。
6.7試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限
GB/T8539-2000給出了常用齒輪材料、熱處理以及齒輪質(zhì)量對(duì)接觸疲勞極限 的影響的有關(guān)資料， 由標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)齒輪的試驗(yàn)結(jié)果獲得。
質(zhì)量等級(jí)ML、MQ、ME與MX對(duì)熱處理的要求見(jiàn)GB/T8539-2000。
除非另有協(xié)議，工業(yè)齒輪選用材料質(zhì)量等級(jí)MQ。
6.8接觸強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù)ZNT
本標(biāo)準(zhǔn)使用ISO6336-3：1996的B法。表6中列入了ZNT的數(shù)值。
|
材料a |
載荷循環(huán)數(shù) |
壽命系數(shù)ZNT |
|
St，St(cast)，V，
GGG（perl.，bai.），
GTS(perl.)，
Eh，IF
僅當(dāng)一定程度的點(diǎn)蝕可允許時(shí) |
NL≤6×105(靜態(tài)) |
1.6 |
|
NL=107 |
1.3 |
|
NL=109（參考） |
1.0 |
|
NL=1010 |
ME，MX：1.0b |
|
MQ:0.92 |
|
ML:0.85 |
|
St，St(cast)，V，
GGG（perl.，bai.），
GTS(perl.)，
Eh，IF
不允許有點(diǎn)蝕 |
NL≤105(靜態(tài)) |
1.6 |
|
NL=5×107 |
1.0 |
|
NL=1010 |
ME，MX：1.0b |
|
MQ:0.92 |
|
ML:0.85 |
|
GG，GGG（ferr.），
NT（nitr.），
NV（nitr.） |
NL≤105(靜態(tài)) |
1.3 |
|
NL=2×106 |
1.0 |
|
NL=1010 |
ME，MX：1.0b |
|
MQ:0.92 |
|
ML:0.85 |
|
NV（nitrocat.） |
NL≤105(靜態(tài)) |
1.1 |
|
NL=2×106 |
1.0 |
|
NL=1010 |
ME，MX：1.0b |
|
MQ:0.92 |
|
ML:0.85 |
|
a所有縮略語(yǔ)的說(shuō)明見(jiàn)表2。
b建議最佳潤(rùn)滑，制造與試驗(yàn)。 |
6.9潤(rùn)滑油膜形的影響系數(shù)ZL、ZV與ZR
6.9.1S概述
正如ISO6336-2：1996中所述，ZL是考慮潤(rùn)滑劑名義黏度的影響，ZV是考慮齒面速度的影響，ZR是考慮表面粗糙對(duì)嚙合區(qū)潤(rùn)滑油膜形成的影響。本標(biāo)準(zhǔn)采用的是ISO6336-2：1996的C法。
潤(rùn)滑劑黏度的得選擇要適合于運(yùn)轉(zhuǎn)條件（節(jié)線(xiàn)速度、載荷、尺寸），因此，ZL、ZV的乘積應(yīng)近似為1.0。
ZR取決于與加工方法有關(guān)的齒面粗糙度。假定系數(shù)ZR基本上為常數(shù)
6.9.2基準(zhǔn)強(qiáng)度與長(zhǎng)壽命時(shí)的ZL、ZV、ZR乘積
——對(duì)于用滾削、插削或刨削或不符合以下三種情況的齒輪
ZL、ZV、ZR=0.85……………………（66）
——對(duì)于研磨、磨削或剃齒輪以及平均相對(duì)峰-谷粗糙度Rz10＞4的齒輪：
——對(duì)于一個(gè)齒輪?*魷鰲⒉逑骰蚺儐骷庸は嗄齔萋治ハ骰蛺晗鰨襌z10≤4μm
ZL、ZV、ZR=0.92……………………（69）
——對(duì)于Rz10≤4μm的磨削或剃削齒輪傳動(dòng)
ZL、ZV、ZR=1.0……………………（70）
6.9.3靜強(qiáng)度時(shí)的ZL、ZV、ZR乘積
在所有情況下，靜強(qiáng)度時(shí)：ZL、ZV、ZR=1.0。
6.10齒面工作硬化系數(shù)ZW
如ISO6336-2：1996所述，齒面工作硬化系數(shù)ZL是考慮由鋼制大齒輪（結(jié)構(gòu)鋼，調(diào)質(zhì)剛）與比大輪更硬（≈200HB或更多）并具有光滑齒面（Rz≤6μm，本標(biāo)準(zhǔn)不包括磨損的影響）的小齒傳輸線(xiàn)相嚙合，而使大齒傳輸線(xiàn)齒面接觸強(qiáng)度提高的系數(shù)。本標(biāo)準(zhǔn)采用ISO6336-2：1996的B法：
當(dāng)HB＜130時(shí)
ZW=1.2………………（71）
當(dāng)130≤HB≤470時(shí)
當(dāng)HB＞470時(shí)
ZW=1.0………………（73）
式中：
HB——齒輪副中較軟齒輪齒面的布氏硬度。
6.11接觸強(qiáng)度計(jì)算的尺寸系數(shù)ZX
ZX是考慮由統(tǒng)計(jì)表明因尺寸的增大使被勞損傷的應(yīng)力小平降低的尺寸效應(yīng)因素（在結(jié)構(gòu)中有大最的薄弱點(diǎn)）。尺寸效應(yīng)的后果是次表面的缺陷使應(yīng)力梯度降低（理論應(yīng)力分析）、尺寸影響材料質(zhì)量（鍛造、結(jié)構(gòu)變化等的影響）。重要影響因素有：
a) 材料質(zhì)量（爐料、純凈度、鍛壓）；
b) 熱處理、硬化深度、硬度分布；
c) 齒廓曲線(xiàn)半徑；
d) 模數(shù)：在齒面硬化的情況下，相對(duì)于輪齒厚度的硬化層深度（芯部支承影響）。
對(duì)于調(diào)搟齒輪在相對(duì)于輪齒尺寸、相對(duì)曲率半徑有足夠滲層深度的表面硬化齒輪，尺寸系數(shù)ZX取為1.0。
6.12接觸強(qiáng)度計(jì)算的最小安全系數(shù)SHmin
關(guān)于安全系數(shù)的一般敘述見(jiàn)第4單；接觸強(qiáng)度 計(jì)算的安全系數(shù)SH見(jiàn)6.1.5。除?*┬杷攪磧行椋Σ捎靡韻倫钚“踩凳齋Hmin：
SHmin=1.0………………（74） |
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