GB T 19406-2003 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.pdf
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1、GB/T 19406-2003/180 9085:2002 前言本标准是首次制定。本标准等同采用ISO9085 :2002dJ.2 小轮、大轮分度圆直径mm ffd 有效齿廓的形状偏差m J 齿廓形状偏差(若公差符合GB/T10095.1-2001规定.也可用齿廓总偏差值F.替代)Im 因制造不精确引起的螺旋线偏差m f 端面摹节偏差(根据ISO6336,1996采用GB/T10095. 1-2001规定的公差,计算时可使用.fpL值)盯1!rh.1f 有效端面基节偏差m 由弹性变形引起的螺旋线偏差m r Hll 螺旋线倾斜偏差(不包括螺旋线形状偏差m 区暗含线长度付1町lh 齿高m盯1h.
2、齿顶高mm h,o 刀具齿顶高m口12 GB/T 19406-2003/ISO 9085:2002 表1(续)代号意义单位ho 内齿轮轮齿的齿根高mm h作圆柱齿轮基本齿条齿顶高mm h 载荷作用于单对齿晴告区外界点时的弯曲力臂1m hlH2 内齿轮齿根高,包含内齿轮或相啃的较大外齿轮的可用齿面极限尺寸mm 轴承跨距1m m钮法向模数mm m. 齿轮回j折合到啃合线上单位齿宽的质量kg/mm n, 临界转速min-1 n .2 小轮、大轮转速r/min p,100N/mm. Ii!O .Fm/b=(F,KA)/b, 若(F,KA)/b2 CI 0.32 0.32 c., 0.34 0.57 e
3、:Y O.3 Cv.l 0.23 0.096 1. 56 y C. y =-A非川5十1.5注:当小轮(1)的材料和大轮(2)的材料不同时,C,刚与C.y2要分别计算,且C.y=O.5(C.Y1十C时。由跑合丽产生的C.y值在齿轮不规定齿廓修形的情况下,代替公式中的C. Cay可由表3查取。单对齿同IJ度Cr见附录B。5. 7 接触强度计算的齿向载荷分布系数KH,5. 7. 1 概述齿向载荷分布系数是考虑沿齿宽上载荷分布不均匀的影响,用以修正轮齿应力。本标准采用了修正的JSO6336-1, 1996的C2法,目的是为了考虑由于小轮弹性变形与创造误差而引起的喝合齿向误差的影响。K Iljl应根据
4、跑合后总的啃合齿向误差计算,它包含以下两部分2系统误差是由1.h来考虑的(因轴的变形引起的啃合齿向误差),而且主要是由小齿轮轴变形引起的,但基本上可包括在数量和方向上能足够精确计算的所有机械变形。一一随机误差是由1m,表示的(因制造公差引起的啃合齿向误差。由制造引起的实际暗合齿向误差的方向和数量是不能计算的,只是用制造公差限制其范围(这与齿轮精度等级有关)。螺旋线修形与鼓形修形的应用包括以下内容:螺旋线修形是导程修形,它用于调正系统误差。理论上应用螺旋线修形是可行的,对特定的载荷可与计算的变形精确一致。所以可消除f必对KH的影响,但在计算1.h时变载荷与误差对K IJ留下残余的影响,这必须要考
5、虑。一一鼓形是导程修形,它是针对啃合齿向误差的随机成分的最好防御策略。因1m.可以在任一方向上,鼓形修形应对称于齿宽中部。当设计与ISO6336-1 , 1996的7.2.31要求不一致或当以下任何一项对啃合齿向误差有重要影响时,建议使用JSO6336-1,1996的更精确方法与综合分析法。一-弹性变形不是由齿轮啃合力而是由外部载荷引起的例如带、链、联轴器); 一齿轮与齿轮轴的弹性变形;齿轮箱的弹性变形与制造误差;轴承游隙与变形;一一布置与图2中表示的型式不同;指明需作更详细分析的任何制造变形或其他变形。当采用本法计算的K即值大于2.0时,通常真实的数值将小于此值。然而,若KH的计算值大于1.
6、5时,应重新号虑设计(例如增加轴的刚度,改变轴承的位置,改善螺旋线的精度。13 GB/T 19406-2003/150 9085: 2002 5. 7. 2 KH,的计算汁算KH的单位载荷是(F,KAKy)/bo若(F,KAKy)/bIOON/mm.则Fm/b=(F,KAKy )/b, 若(F,KAKy)/b;100N/mm.则Fm/b=100N/mm, 适用于KH2,且c由附录B取得。本标准不适用于KH,2的情况。5.7.3 跑合后的瞄合齿向误差F勘式中-KH = 1十主C,叩2Fm/bF = F,. - y, F,.一跑合前的啃合齿向误差(见5.7.的py, 跑合量(见5.7.8)。5.7
7、.4 跑合前的瞄合齿向误差F5.7.4.1 概述F,.是在啃合平面内测量的制造偏差与小轮和轴的变形量总和的绝对值。5.7.4.2 用户设计的齿轮传动装置(见第4章)a) 对于没有检验接触斑点位置的齿轮副( 25 ) ( 26 ) F,. = 1. 33B, f血十Bd国 u . . . .( 27 ) 其中Bl与B2可由表4获得。表4式(27)中使用的常鼓螺旋线修形公式常数序号类型数量B, B, 1 元1 I 2 仅作中央鼓形修形C,=0.5/= 1 O. 5 3 仅作中央鼓形修形C,=0.5(f阳+1.山)0.5 0.5 4 仅作螺旋线修形计算的修正形状符合分析的转矩O. JC 1. 0 5
8、 螺旋线修正加中央鼓形修形方案2+方案4O. l O. 5 6 齿端倒坡C1叮)合适的量,见附录DO. 7 O. 7 a 适当的鼓形修形量C,.见附录Dob 主要应用在不变载荷条件的场合。c 适用于有充分制造经验的齿轮,否则用较高的值。b) 对于检验有良好接触斑点的齿轮副(例如采用调整轴承方法)F,. = I 1. 33Brf由fH筒I . . ., ( 28 ) 14 式中fH5一5级精度齿轮的最大螺旋线倾斜偏差(见GB/T10095.1-2001)。对于fH阳作减法计算是考虑到弹性变形与制造偏差的补偿作用而留的余量。的弹性变形与制造偏差可以相互补偿时.具有良好的接触斑点(见图1的补偿作用G
9、B/T 19406-2003/ISO 9085: 2002 图接触斑点位置F 接触斑点接近轴承跨距的中点T a) 按式(28)确定F(补偿, 接触斑点偏离轴承跨距的中点T b) 按式(27)确定F,(迭加接触斑点接近轴承跨距的中点按式(27)确定FT jKj ./. (s/df)(d,/d,)B (迭加)c) 按式(28)确定F, j K j /. (s/dD(d,/d, )B (补偿)接触斑点偏离轴承跨距的中点按式(27)确定FT jKj ./. (s/dj)(d,/d,)注B-0. 3(迭加)d) 按式(28)确定FKj./. (s/d1J(d,/d川410m/s,上限为y,= 12 80
10、0/Hlim ,相当于F二40m。b) 对于GG与GGG(ferr. ) : y, = O. 55F 当v,5m/s没有限制g当5m/slOm/s,上限为y,=22m,相当于F=40m。c) 对于Eh,!F, NTCnitr. ) ,NV(ni甘.)与NV(nitrocar.户:( 33 ) ( 34 ) y , = O. 15F,. ( 35 ) 对所有的速度,上限为片二6m,相当于F=40m, 当大、小轮材料不同时,小轮的知与大轮的血应分别确定。取两者的平均值,用于计算z( .Vm十且,) y, = 2 . ( 36 ) 5.8 弯曲强度计算的齿向载荷分布系数K. KF = K运. ( 3
11、7 ) 若b/h二主3,则( b/h)2 1 二=2HH-. . . .( 38 ) 1 + b/h + (b/h) 1 + h/b十(h/b)若b/h2的齿轮的KH与KF值12 (1) c,(J川、K H = KF = O. 9 + O. 4 . I 一一?( 41 ) 的所用缩略语的说明见表2。7)式(40)和式(41)基于这样假定,即符合规定的齿轮精度的基节偏差,且是沿小轮与大轮的圆周正常分布。当轮齿具有某种故意的偏差时,它们是不适用的。GB/T 19406-2003/180 9085,2002 式中2c,-啃合刚度,按附录B确定g/,b一-取大、小轮基节偏差中的较大值;当齿廓修形补偿实
12、际载荷级下的轮齿变形时,可以用其公差的50%8) ; y 跑合留量,见5.9.4;F.H 在端平面内确定的切向载荷,FtH=F!KAKvKHo5.9.2 K.甸的限制条件按照式(40)或式(41), 当KHo茬,当KHo言,当KFo10m/s,上限为YO=6400/Hlim ,相当于/,b=40mo b) j才于GG与GGG(ferr.) , yo = O. 275/,b ( 46 ) 当v5m/s,没有限制;当5m/s10 m/s,上限为y=11m,相当于/,b=40mo c) 对于Eh.IF,NT(血口.). NV(nitr. )与NV(nitroc盯.) g) : 的基节偏差J考虑了影响
13、齿间载荷系数的所有轮齿偏差的总影响。然而,如果齿廓形状偏差J,大于基节偏差时.用齿廓形状偏差代替基节偏差的缩略语的说明见表2019 GB/T 19406-2003/ISO 9085: 2002 YO = O. 075J,b . . . . . . . . ( 47 ) 对所有的速度没有限制的情况下,上限为YO二3m,相当于J,b=40mo 当材料不同时Yal应由小轮材料确定,如由大轮材料确定。计算时使用平均值。( 48 ) 6 齿面接触强度(点蚀)计算6. 1 基本公式6. 1. 1 概述接触强度计算基于节点或单对齿啃合区内界点(下界点)处的接触应力日,用两者中的较大值计算承载能力。H值与许用
14、接触应力HP对于大小齿轮应分别计算归H应小于或等于HP0 6. 1. 2 小轮接触应力町的确定小轮接触应力H汁算如下=H = ZBOHO jK吊在二。KHHP. ( 49 ) 士-uu i仇lluv qL Z E 71U H Z 一H . ( 50 ) 式中zH 节点处计算接触应力的基本值,即无缺陷(无误差)齿轮传动在静态名义转矩作用下引起的应力pbH一一-齿宽(见4.4) ; Z 小轮的单对齿啃合系数(见6.2) ; 对于内齿轮取负号。6. 1. 3 大轮接触应力町的确定大轮接触应力H计算如下:H = ZDOHO /KAKvKH,KHoHP . . . . ( 51 ) 式中gZD 大轮的单
15、对齿啃合系数(见6.2)。在多分支传动的齿轮系、行星齿轮系或分流式齿轮系的情况下,总切向载荷在各单个啃合处上并不完全均匀分布(取决于设计、切线速度与制造精度)。因此,在式(49)和式(51)中用K,KA替代KA以调整每个啃合处的平均切向载荷(见第5章)是必要的。6. 1. 4 许用接触应力HP的确定6. 1. 4.1 方法本标准采用IS06336-2: 1996中的B法。HP =丐豆豆旦ZLZVZRZWZX=乒生o.JH!im OHmin . ( 52 ) 6.1.4.2 许用接触应力(参考)aHPref许用接触应力(参考)HPrel是由式(52)在ZN=1及适当的Hlim、ZL、Zv、ZR、
16、Zw、Zx、SHmin值下得出的。6. 1. 4. 3 许用接触应力(静态)aH Pstat 许用接触应力(静态)0HP,民s山t20 GB/T 19406-2003/180 9085,2002 Zw、Zx、SHm;u的相应值下确定。6. 1. 4.4 许用接触应力(10循环次鼓)aHP10许用接触应力(10循环次数)HPIO是根据式(52)按照6.8关于载荷循环次数为1010时的ZN二Z盯及内11m.Z、Zv、ZRZW、Zx、SHmin的相应值下确定。6. 1. 4. 5 有限寿命或长寿命许用接触应力e酣有限寿命的范围是载荷循环次数NL处于表6所列相应参考许用应力值和载荷循环次数为1010之
17、间(见表3)。在有限寿命范围内,对于个给定的载荷循环次数NL的HP在按6.1.4.2得到的参考强度值与根据6.1.4.3得到的静态强度之间用图解或计算插值法(按log-log双对数坐标)确定。在长寿命范围内,对于一个给定的载荷循环次数川的HP在按6.1.4.2得到的参考强度值与根据6.1.4.4取得载荷循环次数为1010的值之间用图解或计算插值法(按log-log双对数坐标)确定。对于载荷循环次数多于1010的许用接触应力值HP尚未建立。6. 1. 5 接触强度的安全系数SH大小轮的安全系数SH应分别计算。( 53 ) 5乱H=旦SHm击1m;且H 式中zHG 是根据式(52)和6.14确定的
18、参考应力与静态应力;OH对于小轮按照式(49)确定,对于大轮按式(51)确定(见6.1)。注,这是接触应力(赫兹应力)的计算安全系数。相应的转矩安全系数为SH0 接触强度的最小安全系数SHmin见6.120 ME. MX 长寿命有限寿命静牵Ebnm型疆斟臣结10 载荷循环改盘Nl(log) 21 例:载荷循环次数为10的许用接触应力HP关于有限寿命与长寿命许用接触应力的图形确定图3GB/T 19406-2003/ISO 9085 :2002 6.2 小轮、大轮单对齿瞄合系敢Z.、ZD当ZBl或ZDl时,系数ZB与ZD用以将直齿轮节点上接触应力分别转换为小轮和大轮单对齿啃合区下界点处的接触应力,
19、见6.1. 1。a) 内齿轮ZD取为1.0 , b) 直齿轮M,(用小轮单对齿内界点(下界点)处PtelB除以节点处PrelC的商)与M,(用大轮的prelD除以PrelC的商)可由下述式子确定。tanw, ( 54 ) FIT在-1-(呼Mz = tanw, ) 5 民( J2 ()_ I 与王一1-(, -1)巳|ab Zl .J 齿廓重合度的计算,见6.5. 2。若M,l.取ZB=M1;若Mll,取ZB1.0; 若M,l.取ZoM川若M24的齿轮zRz10 = Rz,十Rz,3j20Cdbl + db2) 一一=.1一一一一一一一4m(67 ) 代Vtanw1db1db2. _. ,-Z
20、LZv ZR = O. 92 -. ( 68 ) 对于一个齿轮是滚削、插削或刨削加工相啃齿轮为磨削或剃削,且RZlO:s二4mZLZVZR = 0.92 对于RZld4m的磨削或剃削齿轮传动ZLZVZR = 1. 0 . ( 69 ) . ( 70 ) 6.9.3 静强度时的ZLZVZR乘积在所有情况下,静强度时:ZLZVZR=1.0 , 6. 10 齿面工作硬化系鼓Zw如1506336-2: 1996所述,齿画工作硬化系数ZL是考虑自钢制大齿轮(结构钢,调质钢与比大轮更硬(200HB或更多)并具有光滑齿面(Rz6m,本标准不包括磨损的影响)的小齿轮相崎合,而使大齿轮齿面接触强度提高的系数。本
21、标准采用506336-2,1996的B法:当HB47时Zw = 1. 0 . ( 73 ) 式中gHB一一齿轮副中较软齿轮齿面的布氏硬度。6. 11 接触强度计算的尺寸系数ZxZx是考虑由统计表明因尺寸的增大使疲劳损伤的应力水平降低的尺寸效应因素(在结构中有大量的薄弱点儿尺寸效应的后果是次表面的缺陷使应力梯度降低(理论应力分析尺寸影响材料质量(锻造、结构变化等的影响)。重要影响因素有za) 材料质量(炉料、纯净度、锻压); b) 热处理、硬化深度、硬度分布;c) 齿廓曲率半径gd) 模数=在齿面硬化的情况下,相对于轮齿厚度的硬化层深度(芯部支承影响)。对于调质齿轮和相对于轮齿尺寸、相对曲率半径
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