1、中华人民共和国航空工业部部标准指导性技术文件航空锥齿轮HB/Z89.2-85 齿面接触疲劳强度计算, 985 -06 07发布1985-10-01实施中华人民共和国航空工业部批准目录1 基本计算式. . . . . . . . . . . . . . . . . . ( 1 ) 1. 1 强度条件(1 ) 1.2 计算接触应力归(1 ) 1. 3 许用接触应力川(2 ) 1. 4 计算安全系数SH. . . . . . . . . .( 2 ) 2 接触应力基本值旧. . . . . . . .( 2 ) 2.1 节点区域系数(2 ) 2.2 弹性系数ZE( 2 ) 2.3 重合度系数乙. .
2、 . . ( 3 ) 2.4 惯性系数Zi(4 ) 2.5 齿廓曲率修正系数L(5 ) 2.6 齿长鼓形系数乙(10 ) 3 许用接触应力盯.t t. . . . . . 1. . . . . . . . ,. . . . . . . . . . .( 10 ) 3 . 1 接触疲劳极限111 i nl ( 10 ) 3.2 寿命系数ZN口)3.3 温度系数Zo(13 ) 附录A齿面硬化层深度推荐值(14 ) 中华人民共和国航空工业部部标准HB/Z89.2-85 航空锥齿轮齿面接触疲劳强度计算代替本标准适用于航空闲钢帚Ij硬齿而直由和弧齿锥齿轮(毡括零度推齿轮)的齿面接触疲劳强度计算，用于校核
3、锥齿轮齿而抗点蚀的能力。1 基本计算式本标准以齿而最大应力点的接触应力作为判定!i而抗fli1il能力的依据。1.1 强度条件锥齿轮的计算接触应力H应不大于具许用接触向力HJ，或接触强度的计算安全系数SJJ应不小子接触强虔的最小安全系数SHm町nllltI!P(1 ) S 11 : SlImill ( 2 ) 上述两式中:H一一计算接触应力，N/mm2(见1.2条h0 11 P一一许用接触应力，N/mm2(见1.3条); Sn-一接触强度的计算安全系数见1.4条hSUmin一接触强度的最小安t.系数见HB/Z89.卜85附录c)。1. 2 计算接触应力11I! :I! n、./K I_ v J
4、_ 11 .( 3 ) / Fmt U十1. . / l- mt u.,. r ._. . ( 4 ) rrr =刀ZZiZZ c 11 d:-; -h u , 上述两式中zHO接触应力巫术值N/mm2(见第2章), IC.-使用系数(见HB/Z89.1-85), K，一一动就系数见HB/Z89.1-85); KH一一接触强度的齿向我荷分布系数(见HB/Z89.1-85 ) , Z，II-节点区域系数(见2.1条)J ZE一一弹性系数，.j町丽丽t(见2.2条)Z.一一重合度系数(见2.3条), Zi-惯性系数见2.4条)J Z一一齿廓曲率修正系数见2.5条), Zr.一一齿长鼓形系数(见2.
5、6条)J 航空工业部1985-06-07发布ItH-l0-1 a:施H8/;哥89.-85FI1lI一一中点分度圆名义切向力N (见到B/Z89.1-85 ) J dVl一一小轮当量圆柱钱花端再分i靠国直径Jmm ( ，HB/Z89.如附录.13) J b-一齿宽，mm，如犬、小轮的齿宽不同，则取其甲的较小恼，Uv一一当量圆柱齿轮齿数比见HB/Z89.1-85附录B)。1. 3 许用接触应力归H考虑使用要求和工作条件不同，对试验齿轮接触疲劳极限作相应的修正所得的值为许用接触应力口大、小轮的许用接触应力111按下式分别计算=11 l :手i产2:-1ZII . .,. . ,. t 5￥ :H皿
6、川式中sHILm-接触疲劳极限，N /mm Z (见3.1条)J Z!-寿命系数(见3.2条)J 20一一温度系数(见3.3条。1.4 计算安全系数So大、小轮的计算安全系数SII按下式分别计算ESH 些旦_!_i._ZN Z r . . ( 6 ) H 2 接触应力基本伯阳。接触应力基本值HO是指齿面具有理想接触区的锥齿轮在名义载荷作用下，轮齿表面的最大接触应力，用式(4 )确定。式申有关系数分述如下E2.1 节点区域系数Zrt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，并将分度罔切向力折算为齿廓法向力的系数。节点区域系数ZH按下式计算sZo=_1主豆。也b. . . . . .
7、. . . . ( 7 ) V snI cost 式中lVb-一一当量圆柱齿轮基圆螺旋角，(0) J E一一端面分度圆压力角，(0)。Vh = arcsin (sinID cosn )C. 8 ) ，:n(i:去)式申I.，-中点分度圆螺旋角，( ) J n一一法向分度圆压力角，(0)。当法向分度圆压力角为20。、22.50和250时，节点区域系数Zu可由图1曲线查取。2.2 弹性系数ZE2 弹性系数ZE是考虑材料弹性对接触应力影响的系数。弹性原数f:t的表达式为gHBt ZB9.2- 81 Zr. = 1人(-1ifs+TZ)式中:.1- V.2一一小轮、大轮材料的泊桑比，E l Ez一-/
8、j轮、大轮材料的弹性模量，N /mm1。当大、小轮材料均为钢时，Zr. = 189. 8.jN7m ;-2 2.3 重合度系数Z重合度系数Z.是考虑重合度对锥齿轮齿面接触应力影响的系数。2.3.1 重合度系数Z.的计算式当ev.，1-，2.8.2 重合度的t讥计i.算2.8.2.1 瑞丽重合度巳v端丽重合虔eY- 因6击廓曲卒H.iE系数21曲线图9 z = _ / nJ_f!_旦卜Vpnkl OkZ HB/Z8.2-IS 一一一一一uj uv Uv + ( Uy - 1 ) r k - f 式中Ip.o 1 ，叫一一小轮、大轮当量圆柱齿轮在节点处齿廓的法向曲率半径，mmJ Pu.f，-，一小
9、轮、大轮当量圆柱齿轮在齿面最大应力点处齿廓的法向曲率半径，mmJrK一一最大应为点的晒合钱参量见2.5.2款。2.5.2 最大应力点的晴合线参量fK当fi.=0或直齿时，r lC =.-.旦至Vai二iL.HH-. ., , 1. . . . . . ( 21 ) 晶ZVn1 tart皿当日m0峙， I eV-2 I、. E V u 1 - e v u 2 - e v u -一一一:-2.- -) FEZ-J一一一一一一-一一一evt.一一-二(22 ) ZYn 1 tann COS2Vh 2.6 齿长鼓形系数Zs:齿长鼓形系数Zc是考虑由于轮齿齿固沿齿长方向修形而具有初始点接触特性对接触应力
10、影响的系数。对于鼓形齿锥齿轮，Zc = .v1.51.225( 23 ) 对于1在鼓形齿锥齿轮，Zc 气/1.7勾1.304(24 ) S 许用接触应力lIP大、小轮的许用接触应力HP按式(5 )分别计算，式中各参数的确定方法分述如下。3.1接触疲劳极限H1;111 3.1. 1 概述接触疲劳极限内1im是指某种材料的试验齿轮经过长期工作运转(循环次数不少于10门而齿面不发生疲劳点蚀破坏的极限接触应力值。其主要影响因素有za .材料成分，b也挝，槌机械性能，c .齿面硬化方法及硬化层深度、硬度梯度，d .齿面戴余应力。此外，曲接触疲劳极限载荷求出的接触疲劳极限还同接触应力的计算方法有关。8.1
11、.2 接触疲劳极限1I1i帽的确定接触疲劳极限111i.可由齿轮的负载运转试验或使用经验的统计数据得出。缺乏上述数据肘，可按表1查取0111illl值。10 HBZ 89.2-85 表1接触疲劳极限H1 im 材料l时处理最小表面艘航HRC)归凡肌川川I山叫心li.(N/山川叫叫皿川叫叫川N/川/5邱51250-139 0 6o 1 1570- 合金结构钢渗碳氮化0 6o 125川40表1中的H1 im值相对应于1%的失效概率。如果要选取表中的较大值，应特别注意材料的选择、质噩、材料试验及严格的热炖理工艺和检验，并按照材料性能、热处理和工艺过程进行合理设计，同时要求齿面具有合适的硬化层深度见附
12、录A) 0当上述条件大部分或部分不符合时，应适当选取表1中的较小值。3.2 寿命系数ZN寿命系数ZM是考虑只要求有限寿命时，可取较大的许用接触应力值的系数。3.2.1 寿命系数的计算公式当104Nv121 Oc时，Zo 394.,.( 30 ) 273 + 9M 式申IM-术体温度OC。li ， 121 oc 时，Z 0 1.00 .( 31 ) 本体温度M的计算见HB/Z89.4-85，亦可按下式近似计算z开WBII t cos2自VbU + 1 式中th f!fC-一-齿高中部有效渗碳层深度，mmJ I一一小轮中点分度圆直径，u一一齿数比(见HB/Z89.1回.5附菜B) 0 有效渗碳层深
13、度规定步h由表面至心部洛民硬度HRC下降到50度或者低于表面硬度5度的位置的深度，取其申较小者。有效渗碳层深度也可按图Al结出的经验值选取。为防止齿顶脆性，有效渗碳层深度应小于下式推荐的最犬值Eh, max = 0.4 mmn ( A 2 ) 榷齿轮齿面合适的氮化层总，.i最魔可按下式近似确定E11 Uc Hdmls.inn U hc = 0.877 X 10-11一一一r一-一一一一-( A 3 ) COS2f3 VL u+l 式中:hc-一氮化层总深度，mmJ Uc一一心部硬度系数见图A2)。氮化层总深度规定为s由表面至心部硬度下降空1.1倍心部硬度位置的深度。当接公式(A3)求得的hc值
14、小于图A3给出的氮化层总深度最小值肘，应取图八3查得的值。14 heff (mrn) 3.0 Jr 2.0 1.0 0.7 0.5 0.4 0.3 0.2 一4乙.L / J ifff ;y 立LLl 0.1L234865dmm-(mm) 图A1 有效渗碳层深度经验佐HB/Z89.2-85 Uc 3.61注:对航空齿轮好的材戚取硬度1 段较下方的值。3.2 2.8 2.0 1. 6 1.2 0.8 600 附加说明z800 !OOO 1200 图A2心部硬度系教Uchc (mm) L.。卢一一一一0.1 1 2 图A3氮化层最小总深度本标准由航空工业部三。一所提出。本标准由三00厂、西北工业大学负责起草。本标准主要起草人g方长德、王步疆、李刘7X1400 . (N/mm2) 1600 15
