GB 3480-83 渐开线圆柱齿轮承载能力计算方法.pdf

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中华人民共和国国家标准
UDC821.833
513
渐开线圆柱齿轮承载能力计算方法
GB3480-83
Methods for the calculation of
load capacity of involute cylindrical
概述
适用范围
本标准适用于钢、铸铁制造的,基本齿廓符合GB1356-78的内、外啮合直齿、斜齿和人字齿圆
柱齿轮传动。
本标准包括齿面接触强度和轮齿弯曲强度两种校核计算方法。
本标准相对应的齿轮精度标准为JB179-83。对于采用其他精度标准的齿轮,当采用本标准的简
化方法计算有关载荷系数时,则应折算成相应的精度等级
本标准是各部门和行业制订齿轮承载能力计算方法标准和规范的基础。
1.2可靠性与安全系数
在设计齿轮时,不同的使用场合,对齿轮有不同的可靠性要求。达轮工作的可靠性要求是棖据其
重要程度、工作要求和维修难易等方面的因素综合考虑决定的。一般可分下述几种情况
9.齿轮设计寿命较短,对可韓性要求不高。这类齿轮多为易于更换的不重要齿轮。
b.断轮的设计寿命较长,但对可靠性要求不高。例如某些车辆低速齿轮的可靠度可以低到80%
至90%。一般易于维修的农机齿轮的可靠度为90%就可以了。
C.齿轮设计寿命不很长,但对可靠性要求很高。例如直升飞机E传动齿轮,不仅要求材质好,
制造精度高,并且要求按设计寿命进行一定数量的试验。这种齿轮的可靠度要求大于99%,甚至高达
99.99%
d.要求在很长的使用寿命内有较高的可靠性。例如工业蒸汽轮机和燃气轮机的传动齿轮,这种
齿轮的线速度高,而且要求长期连运转及较长的维修间隔,因此重要程度高。所以,通常要求在1010
应力暦环次数的设计寿命内可靠度应大于98%。又如高速轧钢机:其可靠度一般为99%至99,5%
考虑到计算结果和实际情况有一定偏差,为保证所要求的可靠性,必须使计算允许的承载能力有
必要的安全裕量。显然,计算方法越精确,与实际情况的偏差越小,所需的全裕量就可以越小,经
济性和可靠性就更加统
口前,可靠性理论已开始用于机械设计,并且表明只用安全系数并不反映可靠性水平,但是将各
设计参数作为随机变量处理,尚缺乏必要的资料。因此,本标准还是将设计参数作为确定值处理,仍
然用安全系数或许用应力作为判据,而在选取安全系数时,应考虑可靠性要求。具体选择安全系数时
须注意以下几点:
a)木标准所推荐的疲劳极限(见3.13条)是在失效概率为1%时得到的。可靠度要求高时,安
全系数应取大些r反之,则可取小些。如无可用的资料时,可参附录选取。
b)计算时所用的原始数据和附加变量(如制造偏差,材料及其热处理性能,润滑和载荷情况等
愈接近实际,则安全系数愈可取得小些;反之则应取大些。
c)不同的使用场合评定齿轮失效的准则是不同的。例如:车辆的低速齿轮一般设计的应力循环
数小于105,通常允许少量的塑性变形、点蚀和磨粒磨损。低速软齿面的齿轮允许一定量非扩展性的点
国家标准局1983-01-31发布
1984-01-01实施
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GB3480-83
蚀。而宇航工具的齿轮则不允许磨损或任何表面损伤。这些都影响到安全系数的取值。
d)由于断齿破坏比点蚀破坏具有更严重的后果,所以通常设计齿轮时,弯曲强度的安全系数应
大于接触强度的安全系数。
e)安全系数的具体数值,也可由设计制造部门与用户商定。
1.3系数的分类与计算顺序
本标准所用的影响系数大体可分为两类:
a,由几何关系或常规确定的系数。这些系数需按所提供的公式计算。
受多种因素影响但被独立处理的系数。这些因素虽然在一定程度上是相关的,但目前尚难作
精确的定量计算。例如,修正載荷的系数KA、Kv、KHB(KrB)、Ka(Kra)以及影响许用应力
的诸因素。
对丁影响载荷的诸系数,最理想的方法是通过精密实测或对传动系统作全面的力学分析得到,也
可从大量的现场经验来确定。这时,应对所采用方法的精确度和可靠性加以论证,并要眀确其前提条
件。
当由于技术或经済上的原因,上述方法难以实现时,可按本标准提供的两种方法(即一般方法和
简化方法)来确定Kレ、KHa(KF8)和Ka(Kna)。在对计算结果有争议时,以·般方祛为准。
对于要求计算精确度较高的齿轮,各个系数应优先采用一殷方法或更为精确的其他方法计算。
各载荷系数与其相应的端面内分度圆上切向力有关,因此要按以下顺序计算
?)用F?KA求Kv;
用Fx?KA?Ky求KHBs(
c)用Fr?Kィ?Kv?Ka求KHa(Kra)
4单位制
本标准量值的单位均采用国际单位。
1.5主要代号
本标准的主要代号及其意义和单位见表1。
表1主要代号
代号
单位
中心距,标准齿轮及高度变位齿轮的中心距
角度变你齿轮的中心距
齿宽
mm
计算齿宽
节点;系数
齿顶修量
由跑合产生的齿顶修绿
轮齿单位齿宽总刚度业均值(啮合度
N/mm?um
对轮齿的单位齿宽的最大刚度(单对刚度
直径
小轮、大轮的分度圆直径
小轮、大轮的齿页圆直径
小轮、大轮的基圆直径
dr,、df2
小轮、大轮的齿根圆直径
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