GB T 10062.3-2003 锥齿轮承载能力计算方法 第3部分 齿根弯曲强度计算.pdf
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1、JCS 21. 200 J 17 组主共齿3 部GB/T A 目已10062.3-2003/ISO 10300-3: 2001 代替GB/T10062-1988 Calculation of load capacity of bevel gear Part 3 : Calculation of tooth root strength (ISO 10300-3: 2001, IDT) 2003-11-25发布2004-06-01实施中华人民共和国国家质量监督检验检菇总局一J发布L GB/T 10062. 3-2003/ISO 10300-3, 2001 目次前言. . . . . . . . .
2、 . . . . . . . . . . 1 范回. -. . . . .-. . . 2 3 4 。6 规范性引用文件术ilf和定义-.-. . 代号和缩写词. . 轮齿折断和安全系数. . itn轮齿弯曲强度的公式. . 7 齿形系数y和应力修正系数Y,.131法l 1 2 2 8 :m合度系数汇,锥齿轮系数丸,我荷分担系数Y口一Hl法.129 弯曲强度计算的复合几何系数ypll2法13 JO 相对齿根囚角敏感系数Y,IT.1711 相对齿根表面状况系数yRodT . 19 12 尺寸系数Yx. . . . . . . . . . . . . . 20 13 寿命系数Y,. . . . .
3、 . . . . . . 2 1 附录.(规范性附录)锥齿轮的校11系数YAHZ法n附录ll(资料性附录几何系数曲线时一82法 25 GB/T 10062. 3-2003/ISO 10300-3:2001 - F司前GB/T 10062 2003(锥齿轮承载能力计算方法分为三部分:一第1部分:概述和通用影响系数:一一第2部分2齿面接触疲劳(点蚀)强度计算,第3部分g齿根弯曲强度计算。本部分为Gll/T10062 2003的第3部分,对应于ISO10300,2001锥齿轮承载能力计算方法3部分z齿根弯曲强度计算机英文版)。本部分代替GB/T10062一19880本部分等问采用ISO10300 3
4、:20010为方便使用,本部分作了下列编辑性修改z按照汉语习惯对一些编排格式进行修改;用小数点代替作为小数点的逗号,;一一删除了ISO10300-3的前言和引言。本部分的附录A为规范性附录,附录Il、附录C为资料性附录本部分由中国机械工业联合会提出。本部分由全国齿轮标准化技木委员会归口。本部分起草单位:郑州机械研究所。本部分主要起草人2张元回、陈爱闷、王t(路、杨旦原、王琦。本部分所代替标准的历次版本发布“况为一GB/T100621988。第I 范图一一一GB/T 10062. 3-2003/ISO 10300-3,2001 锥齿轮承载能力计算方法第3部分:齿根弯曲强度计算GB/T 10062
5、本部分规定的基本公式用于计算最小轮缘厚度3.5 mm,的直齿和斜齿锥齿轮、零度齿锥齿轮和弧齿锥齿轮的齿根弯曲应力把所有载荷对齿根应力的影响认为是齿轮传递的载荷所产生的应力,并作出定量的评价(例如,齿轮轮缘过盈配合引起的应力和轮齿加载引起的齿根应力相叠加得到的应力,在计算齿根应力母或许用齿根应力FPat应予考虑)GB/T 10062本部分的公式适用于当量圆柱齿轮端困重合度乌2的困锥齿轮,计算时使用GB/T 10062. I和GB/T3480中的系数是有效的GB/T 10062本部分不能用于应力大于IO次循环的极限应力的场合,否则应力会超过轮齿的弹性极限。2 注意g当这个方法用于大的螺旋角、大的压
6、力角和大的齿宽(bJOmm,)时,GB/T10062的计算结果应经过验证确定规范性引用文件下列文件中的条款通过GB/T10062的本部分的引用而成为本部分的条款,凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本部分,然而,鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本凡是不注目期的引用文件,其愚新版本适用于本部分。GB/T 1356-2001 通用机械和重型机械用圆柱齿轮标准基本齿条齿廓CidtISO 53, 1998) GB/T 3374-1992 齿轮基本术语(neqISO/R 1122-1, 1983) GB/T 3480 1997 渐开线圆
7、柱齿轮承载能力计算方法(eqvISO 6336 I 6336 3,1996) GB/T 8539-2000 齿轮材料及热处理质量检验的一般规定(eqvISO 6336-5, 1996) GB/T 10062. 1-2003锥齿轮承载能力计算方法第1部分概述和通用影响系数(ISO10300-1 , 2001 , IDT) GB/T 10062. 2 2003 锥齿轮承载能力计算方法第2部分z齿面接触疲劳(点蚀)强度计算(ISO 10300 2,2001,IDT) 3 术语和定义本部分使用GB/T1356和GB/T3374中给出的术语,并使用下列术语和定义。3. 1 轮齿弯曲强度根据许用齿根应力确
8、定承载能力4 代号和缩写词本部分所使用的代号和缩写词,在GB/T10062. 1的表1中给出,并使用GB/T10062本部分表1中的缩写词I GB/T 10062. 3-2003月so10300-3,2001 表1缩写词5 轮齿折断和安全系数通常轮齿折断使齿轮工作寿命结束,有时由于一个轮齿的折断引起齿轮箱的所有w损坏;在某些情况时,会使输入和输出轴间的传动装置损坏。因此,选用的弯曲强度安全系数SF应大于按触强度安全系数H的平方(选用安全系数的一般说明见GB/T10062. 1)。弯曲强度的最小安全系数,对于弧齿锥齿轮应取SFmm;三1.3;对于直齿锥齿轮或乱50的弧齿锥齿轮,应取Fmn二三1.
9、5。是小安全系数的值建议由制造商和Jfj户协商确定。6 计算轮齿弯曲强度的公式6. 1 概述比较下面的应力值,可以确定轮齿的抗弯承载能力z弯曲应力,根据轮齿的几何尺寸,创造:rn度,轮缘、轴承和轴承底的刚性,传递的转矩等用弯曲应力公式(见6.2)进行计算。一一许用应力,考虑齿轮运转时工作条件的影响,用许用齿根应力公式(见6.3)进行计算。计算的齿根应力F应小于许用齿根应力FP 注,r于用应力是一个参考的应力“数”;因为是由试验得到的一个单纯的应力,而不是由Gll/T10062本部分计算得到的,所以采用这个名称为了使相设计的齿轮状况相类似,应用一个完全独立的计算值修正试验得到的极限股力为许用应力
10、。6.2 齿根应力6. 2. 1 概述大小齿轮的齿根应力分别按下式计算:F Fo KAKv k叩KF.FP. ( 1 ) 式中gR 归根应力基本值,其定义是一个理想的齿轮在名义转矩下引起的齿根处的极大拉应力。K A、K、K,.,、Kr.见Gll/110062. 1. 。- GB/T 10062. 3-2003月so10300-3: 2001 齿根应力基本值因,Bl法齿根应力基本值是根据齿根处(齿根阅角与30。切线相切处)最大的拉应力计算的。载荷作用的位6.2.2 里为g单对齿附合区外界点(v户0);接触区中点。vi1) a) ) 20 作用在a)和b)之间的位置。c) 用Y,把作用在齿顶的载荷
11、转换到作用的位置,( 2 ) Fo.05 mm,时,应当考虑尺寸的减小4 GB/T 10062. 3-2003/ISO 10300-3 :2001 a 7.2 当量圆柱芮轮的基因. 图1当量圆柱齿轮的齿根危险戳面弦齿厚s,载荷作用于齿顶时的弯曲力臂h,展成法加工齿轮的齿形系数Y,7. 2. 1 概述式(9)用于在法截面内有或没有齿廓变位的当量圆柱齿轮,变位并满足下列假设条件230。切线切点位于用有齿顶圆角半径的刀具展成的齿根曲线上:a) b) 加工用的刀具带有一定的齿顶圆角半径(p凶手。)6 cosa, _ Y, = m., (乏了回式中代号意义见图l,关于轮齿的名义载荷和齿形系数的叙述见GB
12、/T3480. 7.2.2 辅助值 为了计算齿根危险截面弦齿厚s,和弯曲力臂h,首先要确定辅助值E、G、H和e, p,州(1 - sina,) s, E = I x,m l m血htan一飞4I”mo凶。cosG p, h, 瓦;一汇;TXhmH去(!:)i 。2G= -tanO-H z . ( 9 ) . ( 10 ) . ( 11 ) . ( 12 ) . ( 13 ) 7 为了解超越方程式(13),可取初始值。,在大多数情况下,迭代几次,该方程就收敛了6 7.2.3 齿根危险戳面弦齿厚. = z_sin月O)+J3伴有_fu_) . ( 14 ) mm,飞飞cos1moI 7.2.4 危
13、险截面处齿根圆角半径p,Pr p, , 2G2 瓦:瓦:-r;百e2G) . ( 15 ) 5 GB/T 10062. 3-2003/ISO 10300-3 ,2001 7.2.5 弯曲力臂h,) h一田,ud ( s o c e r a - a ( 16 ) 几去f+2川叫x,m)J十m叫一叫n. ( 17 ) - Y, . ( 18 ) h, 1dIn G P.o 1 zI (cosY, s1nY, tana, )旦z cos(-;-e一一;十一一I.( 19 ) mL m飞jcosu mm在法戳面内,当最困柱齿轮参数见GB/T10062. 1的附录A.刀具轮齿基本齿条齿廓的尺寸见本部分的
14、图2,对于刀具基本齿廓为a,=20 ,li.olmmo = 1. 25、印1nm0=0,25、x,.=0的齿轮,其齿形系数可从图3查得其他的刀具基本齿廓参数见Gll/T3480。对于展成锥齿轮的复合齿形系数YFS=Y,”见图4图6,m=(f-x.,) m.,(f ) ,亭、电,Q q嗡图2刀具基本齿条齿廓尺寸6 耳3 7 3.6 3. 5 3.4 3.3 3.2 3 I 3 0 2. 9 2. 8 2. 7 2.6 2.5 2.4 2.3 2.2 2. I 2 0 !. 9 I. 8 I. 7 10 3 m幽11 GB/T 10062. 3-2003/ISO 10300-3: 2001 h,
15、h崎2 06 15 20 30 50 100 400 z.咽200 国12 13 14 1516 1718 20 30 35 40 50 80 150 400 Z咧(例2由/Jm23.5.z.12 得z咐15. 2) 图3展成齿轮的齿形系数Y,7 5 0 3 I 111111111 I I TWlI I - 4 9 I ,. 。,刻ll3时,与其相啃合的小锥齿轮是用展成法加工的,小锥齿轮的齿形系数可近似地按7.2的方法汁算7.4 应力修正系数Y.应力修正系数Y”是把名义弯曲应力转换成齿根应力基本值的系数。它考虑了齿根过渡曲线处的应力集中的效应,以及弯曲应力以外的其他应力对齿根应力的影响(进一步
16、的说明见GB/T3480)。YM = (1.2十0.13,)q, 士式中s,o一一分别按式(14)或式(20)计算;一一分别按式(19)或式(22)汁算;p, 分别按式(15)或式(21)计算。式(24)的有效范因是1q.l时gY, = 0. 625 ( 29 ) 8.2 锥齿轮系蚊y锥齿轮系数凡是考虑锥齿轮与囚柱齿轮的差异对齿根应力影响的系数(因接触线倾斜,lm的值较小)8.3 9 Y配lm2b ”= 一十一.- R飞2】2b I lb. 式中z1;m 中部接触线的投影长度见GB/T10062. 1的式(A.44)。载荷分担系蚊y,_.; 我荷分担系数YLS是考虑两对轮齿或多对轮齿间的载荷分
17、配的系数,Y1s = Zl.s (ZLS见GB/T10062. 2). 弯曲强度计算的复合几何系数,一D2法9. 1 曲线图和概述. ( 30 ) ( 31 ) 附录B包含有直齿锥齿轮、零度齿锥齿轮和弧齿锥齿轮几何系数的曲线图,图中曲线是按齿宽b=O. 3R,和b=10 m.,中的较小者确定的当设计齿轮的齿形各部分尺寸和齿厚、齿宽、刀刃的半径、压力角、螺旋角、并用凹侧为主动但rj等与世)J线图中参数相符合时可利用这些曲线图。不能应用这些曲线图时,可用9.2巾的公式计算,由于计算复杂,建议用计算机计算。9.2 锥齿轮几何系数町的计算公式锥撞轮几何系数)1可用下式计算z式中2y Kl,2 齿形系数
18、,包含了小轮或大轮的应力集中系数(见9.8) ; N一一载荷分配率(见9.的,Y, 惯性系数,用于重合度较小的齿轮(见9.JO); rm判I, 2 小轮或大轮上我荷作用点的平均端面半径,单位为毫米(mm)(见9.4) ; b,.2一一小轮或大轮的计算的有效齿宽,单位为毫米(mm)(见9.11)。9. 3 最大弯曲应力时载荷的作用点y,. ( 32 ) 对于大多数的直齿锥齿轮、零度齿锥齿轮和弧齿锥齿轮,当总宽合度,;2时,我荷作用在当量肉柱齿轮的单对齿啃合区外界点时,产生最大弯曲应力;当总重合度2时,假设接触线经过咕合轨迹的中心时,产生最大弯曲应力g对于承受静我荷的直齿锥齿轮和零度齿锥齿轮(例如
19、汽车的差速器中用这些齿轮),我荷作用在齿顶处,产生最大弯阶应力。在以上几种t11况下,从接触区的中点沿瞒合轨迹到我荷作用点的测量值定义为Yi,从接触起始点到载荷作用点的距离定义为仇。当v三三2日、I13 . ( 33 ) Y1 p.,叫b号GB/T 10062. 3-2003/ISO 10300-3: 2001 ( 34 ) g; = g! . cos /3b +h2 sin /3.飞A及当w2日才. ( 35 ) Y1 。当直齿锥齿轮和零度齿锥齿轮承受静我荷at( 36 ) E Y1 . ( 37 ) gj = gi 4yj 对于直齿锥齿轮和零度齿锥齿轮. ( 38 ) y, g K!. Y
20、1 一一十2 E电对于弧齿锥齿轮K , K. Y1Cos/3.b十bg g1 K sin/3.b y, g;“. ( 3 9 ) g,. g;,y1cos2卢bbg g1 K s1n/l y, 丁g:巾.(40 ) 式中zk 位置常数。 41 ) J( 一一三王二三13. 2z2十4.Oz1 载荷作用点半径rm,01.2 因为载荷作用点的位置通常不在轮齿中点戳面上,实际的半径用下列公式确定。对于直齿锥齿轮和零度齿锥齿轮9.4 . ( 42 ) 对于弧齿锥齿轮 ( 43 ) ( 44 ) EE : mug-DUL n-nH- !l- 22 Jy-y- 2-2- ,。AU二一Am-zqAm-1 3
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- GB 10062.3 2003 齿轮 承载 能力 计算方法 部分 齿根 弯曲 强度 计算
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