6齒面接觸強度（點蝕）計算
6.1基本公式
6.1.1概述
接觸強度計算基于節(jié)點或單對齒嚙合區(qū)內界點（下界點）處的接觸應力σH，用兩者中的較大值計算承載能力。σH值與許用接觸應力σHP對于大小齒輪應分別計算；σH應小于或等于σHP。
6.1.2小輪接觸應力σH的確定
小輪接觸應力σH計算如下：
式中：
σH0——節(jié)點處計算接觸應力的基本值，即無缺陷（無誤差）齒輪傳動在靜態(tài)名義轉矩作用下引起的應力；
bH——齒寬（見4.4）；
ZB——小輪的單對齒嚙合系數(shù)（見6.2）；
對于內齒輪取負號。
6.1.3大輪接觸應力σH計算如下：
式中：
ZD——大輪的單對齒嚙合系數(shù)（見6.2）。
大多分運河傳動的齒輪系、行星齒輪系或分流式齒輪系的情況下�？偳邢蜉d荷在各單個嚙合處上并不完全均勻分布（取決于設計、切線速度與制造精度）。因此，在式（49）和式（51）中用KrKA替代KA，以調整每個嚙合處的平均切向載荷（見第5章）是必要的。
6.1.4許用接觸應力σHP的確定
6.1.4.1方法
本標準采用ISO6336-2：1996中的B法。
6.1.4.2許用接觸應力（參考）σHPref
許用接觸應力（參考）σHPref是由式（52）在ZN=1及適當?shù)摩?SUB>Hlim、ZL、ZV、ZR、ZW、ZX、SHlim值下得出的。
6.1.4.3許用接觸應力（靜態(tài)）σHPstat是根據(jù)式（52）按照6.8關于靜態(tài)應力的ZN=ZNT及σHlim、ZL、ZV、ZR、ZW、ZX、SHlim的相應值下確定。
6.1.4.4許用接觸應力（1010循環(huán)次數(shù)）σHP10是根據(jù)式（52）按照6.8關于載荷循環(huán)次數(shù)為1010時的ZN=ZNT及σHlim、ZL、ZV、ZR、ZW、ZX、SHlim的相應值下確定。
6.1.4.5有限壽命或長壽命許用接觸應力σHP
有限壽命的范圍是載荷循環(huán)次數(shù)NL處于表6所列相應參考許用應力值和載荷循環(huán)次數(shù)為1010之間（見表3）。
——在有限壽命范圍內，對于一個給定的載荷循環(huán)次數(shù)NL的σHP在按6.1.4.2得到的參考強度值與根據(jù)6.1.4.3得到的靜態(tài)強度之間用圖解或計算插值法（按log-log雙對數(shù)坐標）確定。
——在長壽命范圍內，對于一個給定的載荷循環(huán)次數(shù)NL的σHP在按6.1.4.2得到的參考強度值與根據(jù)6.1.4.4取得的載荷循環(huán)次數(shù)為1010的值之間用圖解或計算插值法（按log-log雙對數(shù)坐標）確定。
對于載荷循環(huán)次數(shù)多于1010的許用接觸應力值σHP尚未建立。
6.1.5接觸強度的安全系數(shù)SH
大小輪的安全系數(shù)SH應分別計算。
式中：
σHG——是根據(jù)式（52）和6.14確定的參考應力與靜態(tài)應力；σH對于小輪按照式（49）確定，對于大輪按式（51）確定（見6.1）。
注：這是接觸應力（赫茲應力）的計算安全系數(shù)。相應的轉矩安全系數(shù)為SH。
接觸強度的最小安全系數(shù)SHmin見6.12。
6.2小輪、大輪單對齒嚙合系數(shù)ZB、ZD
當ZB＞1或ZD＞1時，系數(shù)ZB與ZD用以將直齒輪節(jié)點上接觸應力分別轉換為小輪和大輪單對齒嚙合區(qū)下界點處的接觸應力，見6.1.1。
a)內齒輪
ZD取為1.0。
b)直齒輪
M1（用小輪單對齒內界點（下界點）處ρrelB除以節(jié)點處ρrelC的商）與M2（用大輪的ρrelD除以ρrelC商）可由下述式子確定。
齒廓重合度εα的計算，見6.5.2。
若M1＞1，取ZB=M1；若M1≤1，取ZB=1.0；
若M2＞1，取ZD=M2；若M2≤1，取ZD=1.0。
c)εβ≥1的斜 輪
ZB=ZD=1
d)εβ＜1的斜齒傳輸線
ZB與ZD由直齒與εβ≥1的斜齒輪傳動之間線性插值確定：
當ZB或ZD為1，用式（49）或式（51）計算的接觸應力是節(jié)圓柱上的接觸應力值。當節(jié)點處于嚙合線上時，用6.2的方法計算接觸應力。若節(jié)點C是限定的，并處在嚙合線之外時則ZB和ZD按鄰近的頂圓接觸確定。對于斜齒輪，當εβ＜1.0時，ZB與ZD在直齒輪與εB≥1的斜齒輪的值（在節(jié)點或鄰近的頂圓上確定）之間用線性插值法確定。
6.3節(jié)點區(qū)域系數(shù)ZH
節(jié)點區(qū)域系ZH是考慮節(jié)點處齒廓曲率對赫茲力的影響并將分度圓上的切向轉換為節(jié)圓上的法向力。
6.4彈性系數(shù)ZE
彈性系數(shù)ZE是考慮材料特性E（彈性模量）與v（泊松比）對接觸應力影響的系數(shù)。
ZE的數(shù)值見表5。
|
齒輪1 |
齒輪2 |
ZE/
|
|
材料 |
彈性模量
N/mm2 |
泊松比
V |
材料 |
彈性模量
N/mm2 |
泊松比
V |
|
St，V，Eh，
NT（nitr.），
NV（nitr.），
NV（nitrocat.） |
206000 |
0.3 |
St，V，Eh，NT（nitr.），
NV（nitr.），
NV（nitrocat.） |
206000 |
0.3 |
189.8 |
|
St(nitr)， |
202000 |
188.9 |
|
GGG（perl.，bai.，ferr.） |
173000 |
181.4 |
|
GTS(perl.) |
170000 |
180.5 |
|
GG |
126000～118000 |
165.4～
162.0 |
|
St(cast) |
202000 |
St(nitr)， |
202000 |
188.0 |
|
GGG（perl.，bai.，ferr.） |
173000 |
180.5 |
|
GTS(perl.) |
170000 |
179.7 |
|
GG |
118000 |
161.4 |
|
GGG（perl.，bai.，
ferr.） |
173000 |
GGG（perl.，bai.，ferr.） |
173000 |
173.9 |
|
GTS(perl.) |
170000 |
173.2 |
|
GG |
118000 |
156.6 |
|
GTS(perl.) |
170000 |
GTS(perl.) |
170000 |
172.4 |
|
GG |
118000 |
156.1 |
|
GG |
126000～
118000 |
GG |
118000 |
146.0～
143.7 |
6.5接觸強度計算的重合度系數(shù)Zε
6.5.1概述
重合度系數(shù)Zε是考慮端面重合度與縱向重合度對圓柱齒輪齒面承載能力影響的系數(shù)。
a)直齒輪
6.5.2端面重合度εα
上式中對外齒輪取正號，內齒輪取負號。
端面基節(jié)
Pbt=mtπcosαt……………………（63）
式（62）僅在嚙合線長度被小輪與大輪的頂圓有效限定時才有效，而且被挖根齒廓限定時是不適用的。
6.5.3縱向重合度εβ
6.6接觸強度 計算的螺旋角系數(shù)Zβ
螺旋線系數(shù)Zβ是考慮螺旋角對齒面應力的影響。
6.7試驗齒輪的接觸疲勞極限
GB/T8539-2000給出了常用齒輪材料、熱處理以及齒輪質量對接觸疲勞極限 的影響的有關資料， 由標準試驗齒輪的試驗結果獲得。
質量等級ML、MQ、ME與MX對熱處理的要求見GB/T8539-2000。
除非另有協(xié)議，工業(yè)齒輪選用材料質量等級MQ。
6.8接觸強度計算的壽命系數(shù)ZNT
本標準使用ISO6336-3：1996的B法。表6中列入了ZNT的數(shù)值。
|
材料a |
載荷循環(huán)數(shù) |
壽命系數(shù)ZNT |
|
St，St(cast)，V，
GGG（perl.，bai.），
GTS(perl.)，
Eh，IF
僅當一定程度的點蝕可允許時 |
NL≤6×105(靜態(tài)) |
1.6 |
|
NL=107 |
1.3 |
|
NL=109（參考） |
1.0 |
|
NL=1010 |
ME，MX：1.0b |
|
MQ:0.92 |
|
ML:0.85 |
|
St，St(cast)，V，
GGG（perl.，bai.），
GTS(perl.)，
Eh，IF
不允許有點蝕 |
NL≤105(靜態(tài)) |
1.6 |
|
NL=5×107 |
1.0 |
|
NL=1010 |
ME，MX：1.0b |
|
MQ:0.92 |
|
ML:0.85 |
|
GG，GGG（ferr.），
NT（nitr.），
NV（nitr.） |
NL≤105(靜態(tài)) |
1.3 |
|
NL=2×106 |
1.0 |
|
NL=1010 |
ME，MX：1.0b |
|
MQ:0.92 |
|
ML:0.85 |
|
NV（nitrocat.） |
NL≤105(靜態(tài)) |
1.1 |
|
NL=2×106 |
1.0 |
|
NL=1010 |
ME，MX：1.0b |
|
MQ:0.92 |
|
ML:0.85 |
|
a所有縮略語的說明見表2。
b建議最佳潤滑，制造與試驗。 |
6.9潤滑油膜形的影響系數(shù)ZL、ZV與ZR
6.9.1S概述
正如ISO6336-2：1996中所述，ZL是考慮潤滑劑名義黏度的影響，ZV是考慮齒面速度的影響，ZR是考慮表面粗糙對嚙合區(qū)潤滑油膜形成的影響。本標準采用的是ISO6336-2：1996的C法。
潤滑劑黏度的得選擇要適合于運轉條件（節(jié)線速度、載荷、尺寸），因此，ZL、ZV的乘積應近似為1.0。
ZR取決于與加工方法有關的齒面粗糙度。假定系數(shù)ZR基本上為常數(shù)
6.9.2基準強度與長壽命時的ZL、ZV、ZR乘積
——對于用滾削、插削或刨削或不符合以下三種情況的齒輪
ZL、ZV、ZR=0.85……………………（66）
——對于研磨、磨削或剃齒輪以及平均相對峰-谷粗糙度Rz10＞4的齒輪：
——對于一個齒輪是滾削、插削或刨削加工相嚙齒輪為磨削或剃削，且Rz10≤4μm
ZL、ZV、ZR=0.92……………………（69）
——對于Rz10≤4μm的磨削或剃削齒輪傳動
ZL、ZV、ZR=1.0……………………（70）
6.9.3靜強度時的ZL、ZV、ZR乘積
在所有情況下，靜強度時：ZL、ZV、ZR=1.0。
6.10齒面工作硬化系數(shù)ZW
如ISO6336-2：1996所述，齒面工作硬化系數(shù)ZL是考慮由鋼制大齒輪（結構鋼，調質剛）與比大輪更硬（≈200HB或更多）并具有光滑齒面（Rz≤6μm，本標準不包括磨損的影響）的小齒傳輸線相嚙合，而使大齒傳輸線齒面接觸強度提高的系數(shù)。本標準采用ISO6336-2：1996的B法：
當HB＜130時
ZW=1.2………………（71）
當130≤HB≤470時
當HB＞470時
ZW=1.0………………（73）
式中：
HB——齒輪副中較軟齒輪齒面的布氏硬度。
6.11接觸強度計算的尺寸系數(shù)ZX
ZX是考慮由統(tǒng)計表明因尺寸的增大使被勞損傷的應力小平降低的尺寸效應因素（在結構中有大最的薄弱點）。尺寸效應的后果是次表面的缺陷使應力梯度降低（理論應力分析）、尺寸影響材料質量（鍛造、結構變化等的影響）。重要影響因素有：
a) 材料質量（爐料、純凈度、鍛壓）；
b) 熱處理、硬化深度、硬度分布；
c) 齒廓曲線半徑；
d) 模數(shù)：在齒面硬化的情況下，相對于輪齒厚度的硬化層深度（芯部支承影響）。
對于調搟齒輪在相對于輪齒尺寸、相對曲率半徑有足夠滲層深度的表面硬化齒輪，尺寸系數(shù)ZX取為1.0。
6.12接觸強度計算的最小安全系數(shù)SHmin
關于安全系數(shù)的一般敘述見第4單；接觸強度 計算的安全系數(shù)SH見6.1.5。除非供需雙方另有協(xié)議，應采用以下最小安全系數(shù)SHmin：
SHmin=1.0………………（74）
