HB Z 84.2-1984 航空渐开线圆柱齿轮齿面接触疲劳强度计算.pdf

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1、HB 中华人民共和国航空工业部部标准HBjZ84.2-84 指导性技术文件航空渐开线圆柱齿轮齿面接触疲劳强度计算1984-12-18发布1985-01-01实施中华民共和E军航空工业部批准目录1 基本计算式.( 1 ) 2 接触应力基本值HO. . . . . (2 ) 2.1 节点区域系数ZH. (2) 2.2 单对齿啃含系数ZB.(2) 2.3 弹性系数ZE.( 5 ) 2.4 重合度系数Z. (5) 2.5 螺旋角系数Zp-.(5) 3 许用接触应力m.( 6 ) 3.1 接触疲劳极限HIim . . . ( 6 ) 3.2 寿命系数ZN. (8) 3.3 润滑油膜影响系数ZLZv、ZR

2、. (8) 中华人民共和国航空工业部部标准HB/Z84.2-84 航空渐开线固柱齿轮齿面接触疲劳强度计算本标准适用于航空钢制硬齿面渐开线内、外口齿合直齿和斜齿圆柱齿轮传动的齿面接触疲劳校核计算。1 基本计算式齿面接触疲劳强度的计算，以轮由表面节点处(或小齿轮1在对由自由台区下界点处)的接触应力为依据。基本计算式如下:式中zH=HO ./KA Kv KHP KHa豆Hp.(1) 1I0=ZH，ZB，ZE.Z.Zp.JJ. Ft-.旦主!_. (2) V d1 b u HF=PMAL-ZvAH-. (3) IJHm i n H一一计算接触应力，N/mm2; HO一一接触应力基本值，N/mm2(见2

3、章); HP一一许用接触应力，N/mm2(见3章); KA-一使用系数(见HB/Z84.1-84); Kv-动载系数(见HB/Z84.1-84); KHP一一接触疲劳强度计算的齿向载荷分布系数(见HB/Z84.1-84); KHa-一接触疲劳强度计算的齿间载荷分配系数(见HB/Z84.1-84); ZH一一节点区域系数(见2.1条); Za一一小齿轮单对齿咄合区下界点啃台系数(简称单对齿哨合系数)(见2.2条); ZE-弹性系数，./N/mm2(见2.3条); Z.-重合度系数(见2.4条);Zp一一-螺旋角系数(见2.5条); Hlim-接触疲劳极限值，N/mm气见3.1条); ZN一一寿命

4、系数(见3.2条); ZL一一润滑剂系数(见3.3.1款);Zv一一速度系数(见3.3.2款); 航空工业部1984-12-18发布1985-01-01实施HB / Z84. 2-84 Zn-一-粗糙度系数(见3.3.3款); SHmn 一一唰接触疲劳强度计算的最小安全系数(见HBjZ84.1-84); Ft 一一-名义切向力N(见HB/Z84.1-84); b一一-工作齿宽，为一对齿轮中较窄的齿宽.mm; d1一-小齿轮分度回直径.mm; U一齿数比，U=Z ,!Zl 式(2)中的十叮号用于外币;fT，句一号用于内响ffe2 接触应力基本值HO接触应f:J基本值旧是;(i:Jl想载荷作用于的

5、王f面接触、应力，用式(2)确定。式中有关系数分述汩下:2. 1 节点区域系数ZIl节点区域系数ZH是考虑节点处齿廓曲率对接触应力的影响，并把分度圆切向力换算为皆因上法向力的系数。其值按下式计算。ZEI=423-3:3:tJ Ph=arctan(ianp.c部t).(5)式中:卢b一一基因螺旋角，(); t一一端面分度回压力角.(); ;一一端面咄合角，()。对于具有j去面齿形角n):720。和25的内、外响合齿轮，ZH也可根据(Xn，土Xnl)/(Z，1二趴沪及螺旋角由图1和因2查取。2.2 单对齿啃合系数Z单L对齿H齿合系数Z是将少1-l;C啃合时的接触应力H换算为小齿轮单对齿咄合rR下界

6、点B处口齿合时的接触应力tIBrt.l系数。通常按节点处的接触应力作为计算的依据，此时，ZB取为1.O.对J二端面盏台!吏tll小于2的齿轮副，并且当小白轮由敢过少(z，:1 f忖:z,=Je1. . (11) 2.5 螺旋角系数Zp螺旋角系数Zp是考虑螺旋角对接触应力影响的系数.根据经验，Zp的值为gZp=./豆函声.，.，.，.，.，.t.，.,. ,. .,. . .,.,.(12) 5 HB / Z84. 2-84 O.佣民J:. 一 气队、已 全容 Z吨1;/VM峭曹匾ihROV0.85 O.剖口, -AO -Aeze 0.70 ￥ .0.崎1.0 1.6 2.0 正%.1幽阳图3重

7、含度系数Z.3 许用接触应力HP许用接触应力HPJ主式(3)计算，式中各参数的确定方i去如下述。对大、小白轮应分别计算许用接触应力HP值。3.1 接触疲劳极限Blim 接触疲劳极限Hl川是给定材料的齿轮经长期持续重复载荷作用后(通常不少于50X 10 次)齿面保持不产生点蚀破坏的极限应力。其主要影响因素有g材料成份、机械性能、热处理及硬化层深度、硬度梯度、结构(锻件、轧料)、残余应力、材料的纯度和缺陷等。Hllm可由齿轮的负荷运转试验或使用经验的统计数据得出。此时须阐明线速度、润滑油粘度、材料组织等变化对许用应力影响所引起的误差。当无试验数据时，可参考图4及图5查取，接触疲劳极限Hl1m值。如

8、在区域图I二半部取值，应特别注意材料的选择，质量，材料试验和严格的热处理工艺及检验，并按照材料性能、热处理和工艺过程进行合理的结构设计。否则应在区域图的下半部取值。6 矿dbl.i国(N/unl!)，I 16 H8/Z84.2-84 700 图4渗碳悴火台金钢的接触疲劳极限HRC 制oHVl 7 HBjl84.2-84 句11.(N/mm2) HRC 邸钟M霄钮圄钮-E富VM喃1400 1372 1300 1274 1200 HVl 850 750 650 550 氮ft钢气体氮化的接触疲劳极限图中Hllm值是试验齿轮在持久寿命内失效概率为1%时的齿面接触疲劳极限应力。试验条件为a齿面平均粗糙

9、度Rz为3Jlm(ZR等于1);节点线速度V为10mls(Zv等于1.0); 矿物油润滑，其粘度1150为IOOmm:!S(ZL等于1.0). 对于更高可靠性要求的齿轮，建议进行试验，并绘制P-S-N疲劳曲线，从而确吃Hllm值。若无法进行试注，可概略地取不同的最小安全系数SHmin.3.2 寿命系数ZN寿命系数Z:-I是考虑当齿轮只要求有限寿命(Nr.1傻.8 材料渗嵌硬化钢!氨化制气体氮化HB/Z84.2-84 表循环次数! NL105 105NL5 X 107 5 X 107NL NLlC5 1, 105N,.2 X 106 2X 106NL 计算公式ZN= 1. 6 ZN=(旦旦斗。o

10、7 C N- NL ZN= 1.0 ZN= 1. 3 叫气叫O.ZN= 1. 0 一一Zjj 1.6 1.5 1.4 1.3 1. 2 1. 1 1.0 1(J4 105 10 107 lOS 图6寿命系数ZN|公式号(13) (14) ( 15) ( 16) (17) ( 18) 扩的条件相比)的主要因素有润滑油粘度、线速度和齿面粗糙度，分别由系数ZLZ. ZR来考虑。3.3.1 润滑剂系数ZL润滑剂系数ZL是考虑润滑剂的粘度对接触疲劳极限影响的系数.其值可拉式(20)和式。1)计算，或由图7查取.4 (1. O-CZL) ZL=CZL+;)f0的(1.2+儿)CzL=O.83+ 0.08H

11、lim-850卢.，.(21)350 9 HB I Z84. 2-84 式中sV50一一在50.C时润滑油的名义运动粘度，mmz/s. 式(21)仅适用于Hli困在850-120oN/rnm的范围内。骂:Hlim大于120oN/mmz时，应取Hllm等于120oN/rnm2代入。此时CZL等于0.910常用航空润滑袖50.C时的名义运动粘度见表20 表2润滑抽名称IGO mm /s 2s%HH-zO+7S%HP- 8 (或变压器油)1 .36 HH-20 1;)3.15 HP 9.36 41C9 1:;. C6 4103 13.89 4106、40，O、40517.69 ,1104 25.82

12、 一一一一一一一一.，.，.，._t_.一-Z . - . . 1. 1 . . - . . ,-.4 . . ! 1;0 1,-V电.F . . . . , -. l . . . Q.9 0.8 。.O 40 .创80 100 12Cl tl4.0 160阳也m:r!s)图7润滑剂系数ZL式(20)、式(21)及图7适用于矿物讪(加或不加舔加剂)。应用某些具有较小摩擦系数的合成油时，对于渗嵌钢齿轮ZL应乘以系数1.1。3.3.2 速度系数Zv10 HB/Z84.2-84 速度系数Zv是考虑齿轮传动的节线速度V对接触疲劳极限影响的系数。其佳可由式(22)、式。计算求得，或由图8查取。Zv=c川

13、2企二旦工丢到 dO.8 Czv=O.85十0.08s!旦1JJETFPO.HH-.，.(23)L. - - . 3 )O 式(23)仅过用于!i1 im在8501200N Imm z的范I.i内，.:a I im大.r-二JvN/mm斗，应取(JHIim等于1200N/mm Z j:入。此时Czv等于0.93.Zv 1. 1.0 0.9 0.5 3.3.3 粗糙度系数ZR2 3 4 5 6 8 10 20 因8速度系数Zv二.d .，也, ., .一40 60 81) 100 V Cm/d 咀糙度系数ZR:i考虑轮由工作面的粗糙度对接触疲劳极限影响的系数。其值可技式(24)、式(25)及式(

14、26)计算，或由因9查取。Z俨(.R;!-O)CZR.(24) a?l000.UH-.,., . . . . (25) C7日=0.12 H-V 5000 11 HB/Z84 , 2-84 R.tR l 3/1.画画RZ10=一丁一一一./ -=-一. 1 ,. . . . .,. .,. . (26) L. a 式申gRz刊。-一-捆对平均但糙度(相对中心距a为lOOmm的试验齿轮); a一一中心距.mm: Rz，一一小齿轮轮齿工作面的平均粗糙度，m;RZ1一-大齿轮轮齿工作面的平均粗糙度，mc式(25)仅适用于HI川在850.120oN/mm.的范围内。若Hllm大于1200N/mm应取H

15、lim等于1200N/mml代入，此时Czn等于0.08。_. . -马.龟儿飞-;-!， _.- . -_4. ._ ，.一.-.飞h :.-.一一 二.、.; ,i-.:;. 1.10 1.05 1.00 0.95 。.90O.5 ! . :,. .,. , -.，、-l-1L斗一li EA t 十一)I I 1 I 1 1 I 2 s 4 5 6 -:亏、J，Jt二8;二:相对粗糙皮100(间图9粗糙度系数ZR附加说明:本标准由航空工业部二0一所提出。本标准由西北工业大学负责起草。本标准主要起草人:王步戚、海嘉吉。12 啡IN.嘈Nm工中华人民共饵配空工业部部标准配虫南开箴圆柱齿轮齿面檀触擅劳强度计算:rmjZ84.2-84 航全工业事第三0-研究所出贩三。一研究所印刷拿同印刷北京市1665号僧箱发行* 15华5月第一履书.lit.标301.0384桐.价I0.50元