通用機械漸開線圓柱齒輪承載能力簡化計算方法齒面接觸強度計算（GB10063-88）

5齒面接觸強度計算

5.1基本計算式

進行齒(chǐ)輪齒(chǐ)面接觸強度驗算時
，須分别計算大、小齒(chǐ)輪的許用傳遞功率，其值必須大於(yú)要求的當量功率，即

5.2系數C_H1

C_H1是考慮小齒輪轉速n₁和齒數比u對接觸疲勞強度的影響。

C_H1=52.4×10^-3n₁u/(u±1)……………………（9）

式中的“+”用於(yú)外齧合傳(chuán)動，“-”用於(yú)内齧合傳(chuán)動。

C_H1的圖解線圖見圖1、圖2。圖1用於外齧合傳動，圖2用於内齧合傳動。

5.3系數C_H2

C_H2是考慮節點區域系數Z_H、重合度系數Z_ε及螺旋角系數Z_β對接觸疲勞強度的影響
。

C_H2=1/（Z_HZ_εZ_β）²……………………（10）

當α_n=20時，C_H2的圖解線圖見圖3。

圖1系數C_H1（外齧合）

圖2系數C_H1（内齧合）

圖3系數C_H2

5.4系數C_H3

C_H3是考慮齒輪的主要尺寸齒寬b、小輪的分度圓直徑d₁和齒向載荷分布系數K_Hβ及齒間載荷分配系數K_Hα對接觸強度的影響。

C_H3=bd₁²10^-3/(K_HβK_Hα)……………………（11）

C_H3的圖解線圖見圖4至圖7。

圖4和圖5适用於K_AK_VF_t/b≥400N/mm的軟齒面齒輪及軟硬齒面配對齒輪；當K_AK_VF_t/b＜400N/mm時，應将由圖中查得的C_H3值乘以修正系數C_K、C_K由圖8查取（圖中齒輪精度爲第Ⅱ公差組5、6、7、8、9級精度）。

圖6和圖7适用於K_AK_VF_t/b≥800N/mm的硬齒面齒輪；當K_AK_VF_t/b＜800N/mm時，應将由圖中查得的C_H3值乘以修正系數C_K、C_K由圖9查取（圖中齒輪精度爲第Ⅱ公差組5、6、7、8、9級精度）。K_Hα按表5查取。

表5齒間載荷分配系數K_Hα

圖4用於軟齒面齒輪及軟、硬功夫齒面配對齒輪的C_H3

實線——5級(jí)精度經(jīng)跑合；虛線——8級(jí)精度未經(jīng)跑合；

其他精度等級的齒(chǐ)輪需用插值法確(què)定；若大、小齒(chǐ)輪精度

等級(jí)不同，則按兩者中較(jiào)低的精度等級(jí)查圖

圖5用於軟齒面齒輪及軟、硬齒面配對齒輪的C_H3值

實線——5級(jí)精度經(jīng)跑合；虛線——8級(jí)精度未經(jīng)跑合；

其他精度等級的齒(chǐ)輪需用插值法確(què)定；若大、小齒(chǐ)輪精度等級不同，

則按兩者中較(jiào)低的精度等級(jí)查圖

圖6硬齒面齒輪的C_H3值

實線——5級(jí)精度經(jīng)跑合；虛線——8級(jí)精度未經(jīng)跑合；

其他精度等級的齒(chǐ)輪需用插值法確(què)定；若大、小齒(chǐ)輪精度等級不同
，

則按兩者中較(jiào)低的精度等級(jí)查圖

圖7硬齒面齒輪的C_H3值

實線——5級(jí)精度經(jīng)跑合；虛線——8級(jí)精度未經(jīng)跑合；

其他精度等級的齒(chǐ)輪需用插值法確(què)定；若大、小齒(chǐ)輪精度等級不同，

則按兩者中較(jiào)低的精度等級(jí)查圖

圖8 C_H3修正系數C_K（軟齒面及軟硬齒面配對齒輪）

圖9 C_H3的修正系數C_K（硬齒面齒輪）

5.5系數C_H4

齒面間的潤滑狀況影響齒面的承載能力。C_H4是考慮潤滑油的粘度、節點線速度和齒面粗糙度對形成潤滑油膜的影響。

C_H4=（Z_LZ_VZ_R）²………………………………（12）

C_H4的圖解線圖見圖10，圖11、圖10用於硬齒面齒輪；圖11用於軟齒面和短時間氣體或液體氮化齒輪。圖10及圖11中齒輪精度爲Ⅱ組精度。

圖10硬齒面齒輪的C_H4值

圖11軟齒面和短時氣體或液體氮化齒輪的C_H4值

5.6試驗齒輪的接觸疲勞極限σ_Hlim

試驗齒輪的接觸疲勞極限σ_Hlim可按圖12查取。圖中的σ_Hlim值是試驗齒輪在持久壽命期内失效概率爲1%時的齒面接觸疲勞極限。圖中

ML表示對用於(yú)齒(chǐ)輪的材料和熱處理質量的量低要求；

MQ表示可以由有經驗的工業齒(chǐ)輪制造者以合理的生産(chǎn)成本來達到的中等質量要求；

ME表示制造最高承載能力齒(chǐ)輪對材料和熱處(chù)理的質量要求。

ML、MQ、ME級(jí)質量要求的材料性能以及熱處(chù)理要求，見GB8539。

對於工業齒輪，通常按MQ級質量要求選取σ_Hlim值。

圖12試驗齒輪的接觸疲勞極限σ_Hlim

5.7齒面工作硬化系數Z_W

Z_W是考慮經光整加工的硬齒面小齒輪在運轉過程中對調質鋼大齒輪面産生冷作硬化，從而使大齒輪的許用接觸應力得到提高的系數
。

對硬度範圍爲130≤HB≤470的調質鋼或結構鋼的齒輪與齒面光滑（R_a≤1μm或Rz≤6.3μm）的硬化小齒輪相齧合時，Z_W按式（13）計算或按圖13查取。

Z_W=1.2-(HB-130)/1700……………………（13）

當不符合上述條件時，取Z_W=1。

圖13工作硬化系數Z_W

5.8接觸強度計算的尺寸系數Z_X

Z_X是考慮齒輪的尺寸大小等因素對齒面接觸強度的影響
。其值可按圖14查取。

圖14接觸強度計算的尺寸系數Z_X

a—調(diào)質鋼、正火鋼波勞強度，靜強度所有材料；b—短時間液體或氣體氮化、長(zhǎng)時間氣體氮化鋼；c—滲碳淬火、感應或火焰淬火表面硬化鋼

5.9接觸強度計算的壽命系數Z_NT

Z_NT是考慮當齒輪隻要求有限壽命（N_L＜N∞）時，齒輪許用接觸應力可以提高的系數。

Z_NT由圖15查取。

對變載荷，應力循環次數N_L應爲當量應力循環次數。見附錄A（參考件）。

圖15壽命系數Z_NT

5.10彈性系數Z_E

Z_E是考慮材料彈性模量E和泊松比v對赫茲應力的影響。其值見表6。

表6常用齒輪材料配對的Z_E值

5.11接觸疲勞強度的最小安全系數S_Hlim

在使用本标準推薦(jiàn)的最小安全系數時，應滿(mǎn)足下列條件：

5.11.1齒(chǐ)輪應合乎質量要求（齒(chǐ)輪精度、材料質量及熱處(chù)理質量）。

5.11.2應清楚使用條件（如：實際(jì)載荷
、裝配精度、驅動(dòng)與被驅動(dòng)之間的聯接
、潤滑及維修保養、控制裝置）。

5.11.3齒(chǐ)輪(lún)的失效概率1%。

在危險性較(jiào)大及可靠性要求較(jiào)高的情況(kuàng)下應選取較(jiào)大的安全系數。

最小安全系數的確(què)定，建議由設計(jì)制造部門與用商定。

本标準推薦(jiàn)取最小安全系數(shù)：