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渐开线直齿和斜齿圆柱齿轮承载能力计算方法 工业齿轮应用应用(GB/T19406-2003)

Tags: R系列斜齿轮硬齿面减速机    发布时间: 2014-10-12
4应用
4.1设计、具体应用
4.1.1概述
齿轮设计人员必须认识到各种应用场合的要求是不相同的。对具体应用场合,使用本标准的方法时,特别需要仔细考虑所有适用条件,尤其是:
——材料的许用应力与载荷循环次数;
——失效百分率的影响(失效率);
——适当的安全系数。
为避免齿面上因应力提升装置的发生折断的设计条件,端顶修缘以及齿坯辐板或轮毂的失效,应该用普通机械设计方法分析。
对以下内容有任何改变,应在计算书中说明:
a)如果希望有一个精确的计算方法,或由于任何原因在4.1中的限制条件不适用,则相关的系数可按照基础标准或其他应用标准评价。
b)由可靠经验而得到的系数与试验数据可用以替代根据本标准得到的各个系数。关于这一点,适用于ISO6336-1:1996的4.1.8.1中A法的准则。
另一方面,承载能力计算在任何情况下应严格按照本标准执行,应力、安全系数等的分等应与本标准一致。
本标准适用以下形式的工业传动装置。
——产品目录所列闭式传动装置:设计时按名义载荷计算,按产品目录所列或为存销售。设计时实际载荷与运行条件并不完全知道。
注:对每种应用情误解的实际载荷要进行计算,以选择产品目录中相应尺寸的装置。经常用根据类似应用经验确定的选择系数来降低产品目录所列的功率档次,以适应应用条件。
——用户的设计和传动装置:针对一种特定的场合。在些情况下,设计时其运行条件已知或被规定。
当齿坯、轴和毂配合联结、轴承、箱休、螺纹联结、地基及联轴器等都满足精度、承载能力和刚度的要求时,才可应用本标准。
虽然本标准在叙述的方法主要目的在于校核,借助于迭代法,它也可用以确定齿轮的载荷能力。对于小轮来说,选择一种载荷半计算其抗点蚀的相应安全系数SH1来表达迭代的目的。如果SH1大于SHmin,可增加载荷;如果小于SHmin,则降低载荷。这样做到所选载荷相当于SH1=SHmin为止。对于大轮采用同样方法(SH2=SHmin),抗轮齿折断的安全系数也一样,SF1=SF2=SFmin。
4.1.2齿轮参数
本标准适用于下列范围。
a)齿轮类型
——外齿和内齿渐开线直齿、斜齿及双斜齿齿轮;
——对于双斜齿齿轮,假定总的切向载荷在两条螺旋线间均匀分布;若不是这种情况(例如由于外部施加的轴向力所引起的),必须考虑将两条螺纹线处理为两个并联的单斜齿齿轮。
b)速度范围
——n1低于或等于3600r/min(供电频率60HZ,两极电机的同步速度)1)1)对于更高的速度,应使用ISO 6336:1996或JB/T8830-2001);
——工作转速低于临界转速范围(见5.6中KV);
——在速度v<m/s时,齿轮承载能力通常受磨损的限制。
c)齿轮精度
——根据GB/T10095.1-2001,精度等级为10级或10级以上(影响KV、KHα与KHβ
d)当量直齿轮副端面重合度范围
——1.2<εαn<1.9(影响c′、cγ、KV、KHβ、KFβ、KHα和FFβ
e)螺旋角范围:
——β小于或等于30°(影响cγ、KV和KHβ)
4.1.3小齿轮与小齿轮轴
本标准适用于与轴形成一体的小齿轮(轴齿轮)或SR/d1≥0.2的带孔小齿轮(影响c′、cγ、KV与KHβ)。假定带孔的小齿轮安装在实心轴上或dshi/dsh<0.5的空心轴上(影响KHβ)。
4.1.4齿坯、轮缘
所给公式适用于齿根以下最小轮缘厚度为SR>3.5mn的直齿轮和斜齿轮。KHβ的计算是假定齿轮和轴有足够的刚度,它们的变形可以略去。
4.1.5材料
包括钢、球墨铸铁及灰铸铁(ZE、σHlim、σFE、Kr、KHβ、KFβ、KHα、KFα)。在本标准中使用的材料与它们的缩略语见表2。
材料
缩略语
钢(σB≥800N/mm2
铸钢(合金的或碳的)(σB≥800N/mm2
调质钢(合金的或碳的),调质处理(σB≥800N/mm2
灰铸铁
球墨铸铁(珠光体,贝氏体,铁素体组织)
黑色可锻铸铁(珠光体组织)
表面硬化钢,表面硬化外理
钢与球墨铸铁,火焰或感应淬火处理
氮化钢,氮化处理
调质与表面硬化钢,氮化处理
调质与表面硬化钢,氮碳共渗处理
St
St(cast)
V
GG
GGG(perl,bai,ferr.)
GTS(perl.)
Eh
IF
NT(nitr.)
NV(nitr.)
NV(nitrocar.)
4.1.6润滑
本计算方法适用于在齿轮啮合时具有足够的适当黏度的润滑剂的油润滑齿轮,且有适当的工作温度(影响润滑油膜的形成,也即系数ZL、ZV及ZR)。
4.2安全系数
必须对点蚀的安全系数SH和轮齿折断的安全系数SF加以区别。
对于给定的应用场合,足够的齿轮承载能力是分别用SH和SF的计算值等于或大于SHmin和SFmin的值表示的。
安全系数值的选择应基于对所用数据的可靠度及失效造成的后果。
考虑的重要因素如下:
a)GB/T8539-2000中材料疲劳极限是失效概率为1%时得到的;
b)在整个制造过程中所规定的质量与质量控制的有效性;
c)工作载荷与外部载荷描述的精确度;
d)通常认为断齿比点蚀造成的危害更大。
因此,SFmin的先用值应比SHmin的选用值更大。
实际安全系数的计算,见6.15(SH,点铡)与7.1.4(SF,轮齿折断)。最小安全系数见6.12(点蚀)与7.9(轮齿折断)。然而,建议安全系数最小值应由供需双方协商一致。
4.3输入数据
为了计算应给出下数据:
a)齿轮数据
a,z1,z2,mn,d1,da1,da2,b,bH,bF,x1,x2,αn,β,εα,εβ(见GB/T 1356、GB/T1357),(b,bH与bF的定义,见4.4);
b)刀具基本齿条齿廓
ha0,ρa0
c)设计与制造数据
Ca1,Ca2,fpb,SHmin,SFmin,Ra1,Ra2,Rz1,Rz2
材料、材料硬度与热处理的详细资料;齿轮精度等级,轴承跨距l,齿轮相对于轴承的位置,小轮轴的尺寸dsh及需要时的螺旋线修形(鼓形,齿端修缘);
d)功率数据
P或T或F,n1,v1,原动机和工作机的详细情况。必要的几何数据可根据相关资料计算。
供需双方之间交换的资料应包含给定材料的优选、润滑、安全系数以及由于振动与过载引起的外部作用力(使用系数)。
4.4齿宽
下面这些齿宽必须区别开来。
——b:在节圆上测量的小轮与大轮齿宽中的较小者(对双斜齿轮,bH=2bB)。齿端部倒棱与倒圆应该略去。在齿宽方向接触不良时,应使用接触齿宽的长度。
——bH:在齿轮节圆柱上的宽度(对双斜齿轮,bH=2bB)。当齿宽bH大于与它相啮齿轮的齿宽时,bH应使用较小的齿宽,忽略任何有意的齿端倒棱和齿端齿圆。不包括表面硬化齿轮的百硬化区和过渡区。在齿宽方向接触不良时,应使用接触齿宽的长度。
——bF:齿轮齿根圆柱上的齿宽(对双斜齿轮,bH=2bB)。当齿宽bF大于与它相啮齿宽时,bF应使用较小齿宽加一个长度,该长度不超过每端任一延伸部分的一个模数。然而如果预见到由于修鼓形或齿端修缘面啮合不扩展到齿宽端部,则应使用小轮与大轮两者之间的较小齿宽。在齿宽方向接触不良时,应使用接触齿宽的长度。
4.5数字公式
所有的计算均用第3章表列的各单位,促进本标准使用的资料在ISO6336-1:1996的附录C 中提供。
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