3概述

3.1可靠性與安全系數(shù)

不同的使用場(chǎng)合對(duì)齒輪有不同的可靠度要求。齒輪工作的可靠性要求是根據(jù)其重要程度、工作要求和維修易等方面的因素綜合考慮決定的。一般可分為下述幾類情況：

a) 低可靠度要求   齒輪設(shè)計(jì)壽命不長(zhǎng)，對(duì)可靠度要求不高的易于更換的不重要齒輪，或齒輪設(shè)計(jì)壽命雖不短，但對(duì)可靠性要求不高。這類齒輪可靠度可取為90%。

b) 一般可靠度要求   通用齒輪和多數(shù)的工業(yè)應(yīng)用齒輪，其設(shè)計(jì)壽命和可靠性均有一定要求。這類齒輪工作可靠度一般不大于99%。

c) 較高可靠度要求   要求長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)和較長(zhǎng)的維修間隔，或設(shè)計(jì)壽命雖不很長(zhǎng)時(shí)間但可靠性要求較高的高參數(shù)齒輪，一旦失效可能造成較嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失或安全事故，其可靠要求甚至高達(dá)99.9%。

d) 高可靠度要求   特殊工作條件下要求可靠度很高的齒輪，其可靠度要求甚至高達(dá)99.99%以上。

目前，可靠性理論雖已開始用于一些機(jī)械設(shè)計(jì)，且已表明只用強(qiáng)度安全系數(shù)并不能完全反映可靠性水平，但是在齒輪設(shè)計(jì)中將各參數(shù)作為隨機(jī)變量處理尚缺乏足夠數(shù)據(jù)。所以，本標(biāo)準(zhǔn)仍將設(shè)計(jì)參數(shù)作為確定值處理，仍然用強(qiáng)度安全系數(shù)或許用應(yīng)力作為判據(jù)，而通過(guò)選取適當(dāng)?shù)陌踩�系�?shù)來(lái)近似控制傳動(dòng)裝置的工作可靠度要求。考慮到計(jì)算結(jié)果和實(shí)際情況有一定偏差，為保證所要求的可靠性，必須使計(jì)算允許的承載能力有必要的安全裕量。顯然，所取的原始數(shù)據(jù)越準(zhǔn)確，計(jì)算方法越精確，計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情況偏差就越小，所需的安全裕量就可以越小，經(jīng)濟(jì)性和可靠性就更加統(tǒng)一。

具體選擇安全系數(shù)時(shí)，需注意以下幾點(diǎn)：

a) 本標(biāo)準(zhǔn)所推薦的齒輪材料疲勞極限（見(jiàn)8.1）是在失效概率為1%時(shí)得到的。可靠度要求高時(shí)，安全系數(shù)應(yīng)取大些；反之，則可取小些。

b) 一般情況下彎曲安全系數(shù)應(yīng)大于接觸安全系數(shù)，同時(shí)斷齒比點(diǎn)蝕的后果更為嚴(yán)重，也要求彎曲強(qiáng)度的安全裕量應(yīng)大于接觸強(qiáng)度安全裕量。

c) 不同的設(shè)計(jì)方法推薦的最小安全系數(shù)不盡相同，設(shè)計(jì)者應(yīng)根據(jù)實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn)或適合的數(shù)據(jù)選定。無(wú)可用數(shù)據(jù)時(shí)，可參考附錄A（標(biāo)準(zhǔn)的附錄）選取。

d) 對(duì)特定工作條件下可靠度要求較高的齒輪安全系數(shù)取值，設(shè)計(jì)者應(yīng)作詳細(xì)分析，并且通常應(yīng)由設(shè)計(jì)制造部門與用戶商定。

3.2主要代號(hào)

本標(biāo)準(zhǔn)的主要代號(hào)及其意義和單位見(jiàn)表1。

表1  主要代號(hào)

代   號(hào)	意                義	單    位
a a′	中心距，標(biāo)準(zhǔn)齒輪及高度變位齒輪的中心距 角度變位齒輪的中心距	mm mm
b bcal	齒寬 計(jì)算齒寬	mm mm
C Ca Cay cγ c′	節(jié)點(diǎn)：系數(shù) 齒頂修緣量 由跑合產(chǎn)生的齒頂修緣量 輪齒單位齒寬總剛度平均值（嚙合剛度） 一對(duì)輪齒的單位齒寬的最大剛度（單對(duì)齒剛度）	μm μm N/(mm·μm) N/(mm·μm)
d d1,d2 da1,da2 db1,db2 df1,df2	直徑 小輪、大輪的分度圓直徑 小輪、大輪的齒頂圓直徑 小輪、大輪的基圓直徑 小輪、大輪的齒根直徑	mm mm mm mm mm
E e	彈性模量（楊氏模量） 輔助量	N/mm2
Fbn Fbt Ft Fβ Fβx Fβy ff fpb	法面內(nèi)基圓周上的名義切向力 端面內(nèi)基圓周上的名義切向力 端面內(nèi)分度圓周上的名義切向力 齒向公差 初始嚙合齒向誤差 跑合后的嚙合齒向誤差 齒形公差 基節(jié)極限偏差	N N N μm μm μm μm μm
G	切變模量	N/mm2
HB HRC HV1 HV10 h hFa hFe ha haP,hfP	布氏硬度 洛氏硬度 F=9.8N時(shí)的維氏硬度 F=98.1N時(shí)的維氏硬度 齒高 載荷作用于齒頂時(shí)的彎曲力臂 載荷作用于單對(duì)齒嚙合區(qū)外界點(diǎn)時(shí)的彎曲力臂 齒頂高 刀具基本齒廓齒頂高和齒根高	mm mm mm mm mm
KA KFα KFβ KHα KHβ KV	使用系數(shù) 彎曲強(qiáng)度計(jì)算的齒間載荷分配系數(shù) 彎曲強(qiáng)度計(jì)算的齒間載荷分配系數(shù) 接觸強(qiáng)度計(jì)算的齒間載荷分配系數(shù) 接觸強(qiáng)度計(jì)算的齒間載荷分配系數(shù) 動(dòng)載系數(shù)
L	長(zhǎng)度	mm
M m mn mred mt	彎矩 模數(shù)；當(dāng)量品質(zhì) 法向模數(shù) 誘導(dǎo)品質(zhì) 端面模數(shù)	N·m mm； kg/mm mm kg/mm mm
K NL n1,n2 nE1	臨界轉(zhuǎn)速比；指數(shù) 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 小輪、大輪的轉(zhuǎn)速 小輪的臨界轉(zhuǎn)速	r/min r/min
P Pbn Pbt	功率 法向基節(jié) 端面基節(jié)	kW mm mm
q   qs	輔助系數(shù) 單位齒寬柔度 齒根圓角參數(shù)	μm·mm/N
Ra Rz r	輪廓表面算術(shù)平均偏差 表面微觀不平度10點(diǎn)高度 半徑，分度圓半徑	μm μm mm
SF SF min SH SH min s sFn	彎曲強(qiáng)度的計(jì)算安全系數(shù) 彎曲強(qiáng)度的最小安全系數(shù) 接觸強(qiáng)度的計(jì)算安全系數(shù) 接觸強(qiáng)度的最小安全系數(shù) 齒厚；尺寸 危險(xiǎn)截面上的齒厚	mm mm
T1,T2	小輪、大輪的名義轉(zhuǎn)矩	N·m
u	齒數(shù)比u=z2/z1>1
v wm wmax x1,x2	線速度，分度圓圓周速度 單位齒寬平均載荷 單位齒寬最大載荷 小輪、大輪的法向變位系數(shù)	m/s N/mm N/mm
YF YFa YNT YR rel T YS YSa YST YX Yβ Yδ rel T Yε yα yβ	載荷作用于單對(duì)齒嚙合區(qū)外界點(diǎn)時(shí)的齒形系數(shù) 載荷作用于齒頂時(shí)齒表系數(shù) 彎曲強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù) 相對(duì)齒根表面狀況系數(shù) 載荷作用于單對(duì)齒嚙合區(qū)外界點(diǎn)時(shí)的應(yīng)力修正系數(shù) 載荷作用于齒頂時(shí)的應(yīng)力修正系數(shù) 試驗(yàn)齒輪的應(yīng)力修正系數(shù) 彎曲強(qiáng)度計(jì)算的尺寸系數(shù) 彎曲強(qiáng)度計(jì)算的螺旋角系數(shù) 相對(duì)齒根圓角敏感系數(shù) 彎曲強(qiáng)度計(jì)算的重合度系數(shù) 齒廓跑合量 齒向跑合量	μm μm
ZB,ZD ZE ZR ZL ZNT ZR ZV ZW ZX Zβ Zε z1,z2 zn	小輪，大輪單對(duì)齒嚙合系數(shù) 彈性系數(shù) 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) 潤(rùn)滑劑系數(shù) 接觸強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù) 粗糙度系數(shù) 速度系數(shù) 齒面工作硬化系數(shù) 接觸強(qiáng)度計(jì)算的尺寸系數(shù) 接觸強(qiáng)度計(jì)算的螺旋角系數(shù) 接觸強(qiáng)度計(jì)算的重合度系數(shù) 小輪、大輪的齒數(shù) 斜齒輪的當(dāng)量齒數(shù)
αFan αFat αFen αFet αan αat αen αet αn αt αt′	齒頂法向載荷作用角 齒頂端面載荷作用角 單對(duì)齒嚙合區(qū)外界點(diǎn)處法向載荷作用角 單對(duì)齒嚙合區(qū)外界點(diǎn)處端面載荷作用角 齒頂法向壓力角 齒頂端面壓力角 單對(duì)齒嚙合外界點(diǎn)處的法向壓力角 單對(duì)齒嚙合外界點(diǎn)處的端面壓力角 法向分度圓壓力角 端面分度圓壓力角 端面分度圓嚙合角	°,rad °,rad °,rad °,rad °,rad °,rad °,rad °,rad °,rad °,rad °,rad
β βb βe	分度圓螺旋角 基圓螺旋角 單對(duì)齒嚙合區(qū)外界點(diǎn)處螺旋角	°,rad °,rad °,rad
γ	輔助角	°,rad
εα εβ εγ	端面重合度 縱向重合度 總重合度
1,2	小輪、大輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量	kg·mm2
υ	潤(rùn)滑油運(yùn)動(dòng)粘度 泊桑比	mm2/s(eSt)
ρ ρfP ρF	密度 基本齒條齒根過(guò)渡圓角半徑 危險(xiǎn)截面處齒根圓角半徑	kg/mm2 mm mm
σb σF σFo σFP σF lim σH σHo σHP σH lim	抗拉伸強(qiáng)度 計(jì)算齒根應(yīng)力 計(jì)算齒根應(yīng)力基本值 許用齒根應(yīng)力 試驗(yàn)齒輪的彎曲疲勞極限 計(jì)算接觸應(yīng)力 計(jì)算接觸應(yīng)力基本負(fù) 許用接觸應(yīng)力 試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限	N/mm2 N/mm2 N/mm2 N/mm2 N/mm2 N/mm2 N/mm2 N/mm2 N/mm2

3.3系數(shù)的分類和計(jì)算順序

本標(biāo)準(zhǔn)中涉及的影響系數(shù)就其對(duì)象來(lái)說(shuō)有修正載荷、修正計(jì)算應(yīng)力和修正許用應(yīng)力三大部分。這些系數(shù)可分為兩類：

a)由幾何關(guān)系或常規(guī)方法確定的系數(shù)，如修正計(jì)算應(yīng)力的系數(shù)。這些系數(shù)按標(biāo)準(zhǔn)提供的公式計(jì)算確定。

b)受多種因素影響但被獨(dú)立處理的系數(shù)。這些因素雖然在一定程度上是相關(guān)的，但目前尚難作精確的定量計(jì)算。例如，修正載荷的系數(shù)K_A,K_V,K_Hβ(K_Fβ),K_Hα,(K_Fα)以及修正許用應(yīng)力的諸系數(shù)。

對(duì)于修正載荷的諸系數(shù)，最理想的方法是通過(guò)精密實(shí)測(cè)或?qū)�傳�?dòng)系統(tǒng)作全面的力學(xué)分析得到，也可從大量的現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)確定。這時(shí)，應(yīng)對(duì)所采用方法的精確度和可靠性加以認(rèn)證，并要明確其前提條件。

當(dāng)由于技術(shù)或經(jīng)濟(jì)上的原因使上述方法難以實(shí)現(xiàn)時(shí)，可選取本標(biāo)準(zhǔn)提供的兩種方法（即一般方法和簡(jiǎn)化方法）之一來(lái)確定K_V,K_Hβ(K_Fβ)和K_Hα,(K_Fα)。簡(jiǎn)化方法主要用于總體方案設(shè)計(jì)和非重要齒輪的核算。在對(duì)計(jì)算結(jié)果有爭(zhēng)議時(shí)，以一般方法為準(zhǔn)。對(duì)于要求計(jì)算精確度較高的齒輪，各系數(shù)應(yīng)優(yōu)先采用一般方法或更精確的其它方法計(jì)算。

各修正載荷的系數(shù)與其相應(yīng)的端面內(nèi)分度圓上切向力有關(guān)，需按以下順序計(jì)算：

a)用F_tK_A求K_V；

b)用F_tK_AK_V求K_Hβ(K_Fβ)；

c)用F_tK_AK_VK_Hβ求K_Hα(K_Fα)；

對(duì)于修正許用應(yīng)力的諸系數(shù)，本標(biāo)準(zhǔn)對(duì)每個(gè)系數(shù)的諸影響因素均按獨(dú)立變量處理；在取值上除個(gè)別某些系數(shù)（如三個(gè)潤(rùn)滑油膜影響系數(shù)Z_L,Z_V,Z_R）外，均只提供一個(gè)公式或經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。