AGMA6114-A06中文翻译版

圆柱筒体和中空轴支撑设备齿轮功率计算 （公制版本） 1 适用范围 1.1 适用性 本 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 提供了一种方法用于计算圆柱形磨机，回转窑，环冷和干燥机齿轮副的功率。本标准的 公式 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 适用于材料为钢和球磨墨铸铁制造的直齿轮，斜齿轮，双斜齿轮和人字齿齿轮。通过计算确定了渐开线外直齿轮和斜齿轮的接触强度和弯曲强度的许用值。 1.2 计算公式 本标准只是提供了一个可用于计算不同齿轮 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 并加以比较的方法，而不是对已装配的齿轮传动系统系能的保证。 本标准的公式适用于平行轴可调整中心距的渐开线外直齿轮和斜齿轮的接触强度和弯曲强度校核。通过计算影响齿面接触疲劳和齿根疲劳断裂的主要系数来评定齿轮的承载能力。 本标准适合于能够合理选用各项数值的有经验者使用，而不是一般工程人员随便使用的。 其他标准中系数所赋的值不适用于本标准，同样本标准中系数所赋的值也不适用于其他标准。其他标准中引入的值与本标准中的值一同使用会导致错误的评定结果。 齿轮的设计者和制造商不对整个系统负责除非合同中明确指出。 系统的设计者必须满足系统间相互连接的旋转部件是兼容的，无论是如何引起的，在指定的速度范围内不允许出现临界转速，扭矩和振动。 用于计算系数的经验值由曲线给出，曲线拟合方程用于计算机编程。在曲线拟合中使用的常数和系数的有效数字要高于由经验值推理出的数值。在实际齿轮单元测量的实际数据在±10%的范围内很少重复。计算出的齿轮功率值趋于保守，但也由超过实际结果超过20%的离散值。 注意：依照本标准并不保证对齿轮副的校核一定适合现场服务条件。 1.3 限制 1）校核仅适合开式或半开式齿轮，齿轮的反作用力通过大小齿轮的独立轴承支撑结构传出。开式齿轮没有任何的罩子。半开式齿轮的防护装置是具有一定程度的防护灰尘，污垢和保留润滑油的能力。 2）密封的齿轮驱动和减速器不在本标准的范围之内。 3）当使用复联小齿轮，每运行一周接触的次数，q，等于小齿轮数之和。 4）除非特别说明，电机名牌上的功率包括工况系数应被用于决定总体的工况系数，这会在后面的章节中介绍。如果买方没有提供的话，电机的工况系数取1.0. 5) 本标准不适用于已经经过渗氮或火焰淬火的齿轮。本标准适用于调制钢和球墨铸铁的大齿轮和与其相配合的调制钢和渗碳或感应淬火的钢制小齿轮。 6）斜齿轮副的轴向重合度，εβ应该大于或等于1。 7）关于调整和驱动参数的内容参见附录A和B。 8）计算方程不适用于由于电源断路，电源短路和地震导致的外部载荷。 9）在标准中涉及到的球墨铸铁的数据不适用于等温淬火球墨铸铁（ADI）。等温淬火球墨铸铁（ADI）的计算不在本标准的范围之内。将会在附录J中进行讨论。 10) 本齿轮计算适用于节圆线速度小于或等于10.2m/s的齿轮。 1.4 例外 本标准的计算方程不适用于其他形式的轮齿形变，例如塑性屈服，磨损，齿面剥落和冷焊。当振动的条件超过了正常齿轮的操作环境时，本标准的方程也不适用，见ANSI/AGMA6000-B96。 当下列任何情况出现时，不得使用本标准： --轮齿损坏； --直齿轮端面重合度，εα小于1.0; --直齿或斜齿轮端面重合度，εα大于2.0； --齿顶和齿根圆弧相干涉； --根据本准的定义轮齿尖锐，见第七节； --侧隙为0； --在理论有效齿廓以上的区域出现根切。 --齿根圆角轮廓为阶梯状或不规则的，或者与初始的形状发生了偏移。系数YJ的计算使用到应力集中系数，这个系数是由Dolan和Broghamer发展而来的。这些系数对于齿根曲线为非光滑的无效。对于齿根曲线为阶梯状或不规则的情况，可选择其他的应力修正系数。 --在标准节（分度）圆直径处的螺旋角对于单斜齿轮大于20度，对于双斜齿轮大于35度。 齿廓上应力集中处扩展出的裂纹，齿棱处的碎屑，轮缘和幅板处齿坯的缺陷需要通过综合的手段进行分析。 2 标准化参考文献 3 定义和符号 3.1 定义 符号，术语和定义，遵照ANSI/AGMA 1012-G5,齿轮命名方法，符号术语的定义和AGMA908-B89，直齿，斜齿和人字齿齿轮接触强度和弯曲强度几何系数的确定。 纵观整个标准，传动装置和轮齿的术语可能谈及到的是小齿轮或者大齿轮。使用者应根据上下文的关系，谨慎的确定所谈论的是具体的部分还是相互啮合的整体。 3.2 符号 接触强度和弯曲强度方程中用到的符号参见表1。 注意：本校准中使用的符号和术语可能不同于其他AGMA标准。在没有详细的研究表1的情况下不要随意根据符号的相似而猜测符号代表的意思。 表1—符号和定义 4 应用 4.1 制造质量 系数值的确定取决于加工过程中零件的变化。本标准中的公式仅适用于与制造公差相一致的材料质量及几何精度。 4.1.1 几何精度 只有轮齿和齿轮支撑部分实际加工精度能满足计算公式所要求的精度时，才能采用本标准的计算公式。 通过法兰安装的齿轮要求齿轮的法兰和装配设备的法兰相互平行。对于弹簧安装齿轮至少一个齿轮轮缘端面应当平行于装配法兰表面，或者销毂表面。这中齿轮的轮缘端面必须准确确定，以便定位。 轮齿的精确度包括：渐开线轮廓，齿向（导程），齿距，节线跳动和齿轮精度。 齿轮零件需要考虑的事项包括：已装配齿轮的啮合定位，安装齿轮的法兰和轮缘面的轴向跳动，小齿轮轴轴向和径向跳动，齿轮法兰或者弹簧安装销的径向跳动，见附录A。 4.1.2 冶金因素 许用应力值，σHP和σFP与熔炼浇铸、铸造、锻造和热处理工艺过程有关。在本标准中许用应力值是在107应力循环次数，99%的可靠性和交变载荷下测定的。 许用应力值在符合本标准中列出的材料和条件下有效。 4.1.3 残余应力 各段齿轮的残余应力是一个非常重要的需要考虑的因素。通过检查各段齿轮装配时的接合处来确定残余应力的存在。这个通常是在精加工齿轮之前进行，以便为齿轮变形留足余量。对于可以接受的情况，接合处必须保证在无过多受力下装配和定位准确。如果齿轮接合处不能够达到满意的装配程度，则齿轮段必须拆开重新进行加工。 任何硬面软心的材料都有可能残生残余应力。如果处理得当，这些残余应力将以压应力出现于齿面，这样可以改善齿根弯曲强度。喷丸，表面渗碳和感应淬火都是常用的方法使齿轮的表面产生预压应力。 热处理之后对齿面进行研磨会降低齿轮表面的残余压应力。采用不适当的方法对齿面和齿根过度圆角区域进行研磨会导致拉应力和裂纹的产生。研磨时一定要慎重，要避免对硬度的过度削弱和改变显微组织。 4.2 润滑 仅当齿轮运转过程中有与其负载、齿面精度、工作温度及节线速度相适应的粘度的润滑剂时，本标准中的强度校核公式才有效。见附录D。 4.3 极端温度 4.3.1 低温操作 当周围的温度低于零度时，要谨慎的选择材料，以确保在操作温度下具有足够的冲击性能。应当考虑以下几点： --钢或球墨铸铁的低温摆锤冲击性能。 -低温韧性。 --降低材料的含碳量使其小于0.4% --使用镍合金或钒钢（改性）。 --使用加温器以提高润滑油和齿轮温度。 4.3.2 温度梯度 齿轮的设计应当考虑安装法兰和轮缘之间的温度差异。 4.4 其他需要考虑的因素 除了在本标准中提及的影响接触强度和弯曲强度的因素外，还有许多其他相互关联的能够影响总体传动性能的因素。下面的因素影响较大。 4.4.1 工作中损坏的齿轮 对于损坏的齿轮本标准中的公式无效。损伤范围包括裂纹，塑性变形，点蚀，微点蚀，磨损或划伤则计算出的接触强度和弯曲强度无效。 4.4.2 基础的偏差和变形 很多齿轮系统依靠外部机械支撑来保持齿轮啮合的准确。如果这些支撑装置初始安装的时候就存在偏差或者在运行过程中由于弹性或热变形而导致的对中失准，则整个齿轮系统的性能都会受到影响。 4.4.3 外部载荷引起的形变 由于外部的悬臂，横向载荷和纵向载荷引起的齿轮支撑箱体，轴和轴承的变形会影响相互啮合的轮齿的接触。由于变形随着载荷的变化而变化，想在不同载荷下都获得正确的齿轮接触是非常困难的。 4.4.4 系统的动态特性 由于原动机和工作机械联接物质的相对运动，系统的动态响应会引起附加的轮齿载荷。过载系数是工况系数的一部分，是用来考虑原动机和工作机械的运行特性的。但是，还必须认识到如果原动机或工作机械的频率接近系统的一个主固有频率而引起共振时，将产生严重的，甚至超过名义载荷若干倍的过载。对于重要的使用场合，建议进行振动分析。这种分析须包括原动机、工作机械、联轴器、安装条件和激励源。须对固有频率、振型及动态响应进行计算。对系统的振动分析范围取决于齿轮装置用户。 4.4.5 腐蚀 轮齿齿面的腐蚀对轮齿的弯曲强度和接触强度将产生巨大的不利影响。腐蚀对于轮齿的影响的定量分析已超出了本标准的范围。应当将腐蚀的影响降为最小。 5 轮齿承载能力评定准则 5.1 接触强度与弯曲强度的关系 接触强度和弯曲强度之间有很大的不同。接触强度是两圆柱间的赫兹接触(压)应力的函数，它正比于轮齿上作用载荷的平方根；而弯曲强度是用悬臂板的弯曲（拉）应力度量的，弯曲应力正比于轮齿上的作用载荷。应力的本质不同主要包括齿面和齿根这两部分，而且它们的许用应力对于相同的材料和载荷也是不同的。 接触强度和弯曲强度的载荷及各种应力修正系数的分析方法相似，因此，许多系数具有相同的数值。 5.2 接触强度 轮齿的点蚀是一种疲劳现象。初始点蚀及破坏性点蚀的解释和讨论参见ANSI/AGMA1010-E95。 接触强度计算的目的在于确定合理的额定载荷，在该载荷作用下轮齿在设计寿命内不发生进展（破坏）性的点蚀。接触强度计算公式以两曲面接触的赫兹接触应力公式为基础，并考虑相邻齿间载荷分配的影响加以修正。 在大多数工业实践中，非破坏性的初始点蚀往往不被重视。初始点蚀的特征是产生小麻点，这些小麻点不再向整个齿宽或齿高方向扩展。可接受的初始点蚀的定义在不同的应用领域有很大的差别。初始点蚀只发生在局部的过应力范围内，它通过逐渐地消除高应力接触点而趋于重新分布载荷。一般来说，当载荷降低或重新分布后，初始点蚀即停止。 5.3 本标准未涉及的表面状况 本标准未涉及的几种情况有:微点蚀、电蚀、磨损和胶合。详细的资料参见ANSI/AGMA1010-E95。 5.3.1 微点蚀 微点蚀是轮齿表面疲劳的一种形式。它的特点是在材料表面存有许多凹点，这些凹点的深度通常都小于20微米，从外表看如霜点，轮齿表面呈灰色。这是由于受齿轮载荷、材料及其热处理、润滑剂型号、润滑充分度等不当而引起表面损坏。 5.3.2 电蚀 放电点蚀虽然不是轮齿载荷问题，但它损坏轮齿表面状况。用肉眼看很难把它和轮齿表面呈现所谓“霜点”状的微点蚀区别开来。由于电机绝缘不当，在轮齿啮合过程中，由静电或无电感应产生不应有的电磨削。如果忽视了这一点，就会出现齿轮失效。 5.3.3 齿轮的抗磨损能力 对配对齿轮的抗磨损能力有一个规定的性能限制，对低速、重载齿轮尤其如此。齿轮磨损很难预测分析，然而以下情况需要考虑： --在有污染的环境中运行。 --密封和齿轮防护装置设计 --润滑，见附录D 5.3.4 胶合 胶合是在轮齿齿面出现严重的胶黏磨损。胶黏磨损是指在相啮齿轮齿面出现焊合而后撕开的损伤。当齿轮副啮合时，其润滑油膜过薄无法隔开相啮齿面直接接触并相互滑动，见附录D。 胶合不是疲劳现象，它的发生是瞬时的。发生胶合是油粘度及添加剂、齿面工作温度、滑动速度、轮齿表面粗糙度、齿轮材料及热处理和表面压力的函数。 5.4 弯曲强度 轮齿的弯曲强度是一种疲劳现象，它与外齿轮齿根过渡圆弧处抗断裂能力有关。典型的裂纹和破损参见ANSI/AGMA1010E95。本标准中弯曲强度校核基于平板理论；并考虑了以下几点： --轮齿载荷径向分量引起的齿根压应力； --因载荷作用线倾斜角引起的弯矩不均匀分布； --齿根过渡圆角处的应力集中； --啮合中相邻两齿间的载荷分配。 AGMA弯曲强度校核的目的在于确定一个合理的载荷，使齿轮在设计寿命内不发生断齿失效。 这种分析的基本理论假定轮齿刚性地固连在基体上。当轮缘厚度不足以完全支撑轮齿时，弯曲疲劳失效可能发生在轮缘而不是齿根过渡圆角处。轮缘厚度系数KB用于修正薄轮缘齿轮的弯曲应力计算值。 5.5 本标准中未涉及的弯曲强度 齿轮的设计者应当确保齿轮毛坯的结构能够代表本标准中基本的理论。齿轮毛坯的设计超出了本标准的范围，详细参见附录C。 有时候，磨损，齿面疲劳或塑性流动会在齿面的凹凸不平处和磨损的地方产生应力集中从而影响弯曲强度。然而这些因素已经超出了本标准的考虑范围。 5.6 非稳定载荷 当载荷非稳定时，不但要考虑尖峰负荷及其循环次数，而且还要考虑中等载荷及其循环次数。这种载荷常常被视为工作循环负荷，可用载荷谱图表示。在这种情况下，对齿轮装置进行强度校核时必须考虑工作循环的累积疲劳损伤效应。在这些条件下计算载荷影响的方法例如Miner‘s Rule，参见ISO 6336-6。 6 计算公式 6.1 接触强度 6.1.1 接触强度功率计算 接触强度许用传递功率计算公式如下： （1） 其中 是接触强度许用功率，kw； 是小齿轮转速，rpm； b是向啮合齿轮最小的净齿宽，mm； 是接触强度几何系数，见第7章； 是动载系数，见第8章； 是载荷分布系数，见第12章； 是小齿轮节圆直径，mm； （2） a是实际中心距，mm； u是齿数比（不小于1.0）； 是许用接触应力，N/mm2，见第13章； 是接触强度应力循环系数，见第15章； 是接触强度硬度比系数，见第11章； 是材料的弹性系数，（N/mm2）0.5，见第9章。 注：大小齿轮必须分别计算，以评定其材料特性和载荷循环次数的差异所产生的影响。接触强度许用功率应按相啮合轮齿中 EMBED Equation.DSMT4 EMBED Equation.DSMT4 之积的最小值进行计算。 6.2 弯曲强度 6.2.1 弯曲强度功率计算 弯曲强度许用传递功率： （3） 其中 是弯曲强度许用传递功率，kW； ，对于直齿轮是mn； 对于斜齿轮 （4） 是轴向齿距，mm； 是分度圆螺旋角，度。详细内容见ANSI/AGMA1012-G05。 是法面模数，mm； 是弯曲强度几何系数，见第7章； 是许用弯曲应力，N/mm2，见第13章； 是弯曲应力循环系数，见第15章； 是轮缘厚度系数，见6.2.2。 注：大小齿轮由于几何系数、轮齿载荷循环次数和材料性能存在差异，它们的强度应分别计算，弯曲强度许用传递功率应按配对齿轮 的最小值计算。 6.2.2 轮缘厚度系数， 当轮缘厚度不足以完全支撑轮齿时，弯曲疲劳失效可能发生在轮缘而不是齿根过渡圆角处。在这种情况下，按照参考资料[2]推荐使用应力修正系数。 采用轮缘厚度系数， 对于齿轮轮缘内孔具有过盈配合附加应力的齿轮还不充分保险，因为 的数据是基于光滑内孔、没有槽口或键槽的外齿轮得到的。 轮缘厚度系数 用来修正薄缘齿轮的计算弯曲应力，它是轮缘厚与齿高之比（支撑比） 的函数，见图示1。 （5） 其中 是支撑比； 是位于齿根以下的齿轮轮缘厚度，mm； 是全齿高，mm。 支撑比， 图1—轮缘厚度系数， 在图1 计算中忽略了腹板和筋的影响。带锥度的轮缘对 的影响尚未研究。比值小于0.5的需要特殊的分析，这不在本标准的范围之内。若有经验或详细的分析依据，可采用不同的 值。最小的 值为1.0。 7 几何系数 和 7.1 接触强度几何系数， 几何系数 考虑相互接触的两齿面曲率半径的影响。曲率半径用于计算齿面的赫兹接触应力。计算时考虑了轮齿修形和载荷分配的影响。 7.2 弯曲强度几何系数， 几何系数 与齿廓形状、最危险的载荷作用位置以及斜齿轮各接触线上的载荷分配有关。它既考虑了载荷的切向分量（弯曲），又考虑了径向分量（压）的影响。 7.3 计算方法 建议采用AGMA908-B89标准中的几何系数 和 。在该标准中给出了一些常用齿形的几何系数表和用展成法加工的渐开线齿轮齿根过渡圆角的分析方法。 在本标准中尖头齿被定义为顶面厚度， ，小于0.25 。顶面宽小于这个值的需要进一步的校核。 8 动载系数 注：本标准中动载系数 重新定义为以前AGMA标准中使用的动载系数的倒数。在本标准中动载系数大于1.0.，而以前AGMA标准中的动载系数小于1.0。 8.1 动载系数的考虑 动载系数 是考虑轮齿非共轭啮合产生的内部附加载荷而引入的修正系数。即使输入扭矩和转速恒定，由于齿轮质量的振动也会产生动态轮齿载荷。这种载荷由轮齿间的相对运动引起的，而相对运动是由传动误差引起的振动产生的。在理想情况下，齿轮装置在输入和输出间应保持恒定的速比。传动误差为相啮合齿轮相对转角的偏差。它与理想的齿廓和理想齿距相关。动载系数与包括内部附加动载荷的总载荷和切向载荷有关。 8.2 动载系数 的近似计算 可以从图2中选择动载系数值。图2中的曲线和下面的公式都基于经验数据，且未考虑共振。 注：动载系数重新定义后采用 来进行选取，见ANSI/AGMA2015-1-A01。之前的动载系数是通过 来选取的见AGMA2000-A88。使用 计算动载系数的方法参见附录J。 根据传动误差选取曲线 =7~11。当传动误差未知时，可以选用节距和某些齿形精度确定动载系数。 为传动精度等级值。 8.2.1 =7~11的曲线 图2中的经验曲线由下述7≤ ≤11获得，其中 取整数值。能够通过下列公式对大小齿轮的 值进行计算，计算的结果向上圆整。大小齿轮的 值应该分别计算，取较大值用于计算KVm。 当dT≤400mm时 （6） （向上圆整） 节圆线速度， ，m/s 图2-动载系数，KVm 当dT＞400mm时 （7） （向上圆整） 其中 是传动精度； ln是自然对数， ； 是单位齿距变化， ； 法面模数，其中1.25≤ ≤50； 是容限直径，mm； （8） 是小齿轮或大齿轮的齿顶圆直径mm； 根据ANSI/AGMA2015-1-A01， 用来估计预期的齿距和齿形偏差较为准确。 （9） 其中 EMBED Equation.DSMT4 （10） （11） （12） 其中 对于开式齿轮，为 的线性调整系数； 对于开始齿轮，为 的指数调整系数； 是节圆线速度，m/s。 值不允许大于11，当 值小于7时，取 =7 本标准中规定 的最小值取1.02。 9 弹性系数， 弹性系数 由下面公式计算： （13） 其中 是弹性系数， ； v1，v2是分别表示小齿轮和大齿轮的泊松比； E1，E2是小齿轮和大齿轮的弹性模量， . 对于钢制大小齿轮，v=0.3，E=2.05×105N/mm2,则ZE=190[N/mm2]0.5. 当使用球磨铸铁大齿轮与钢制小齿轮配合时，对于钢制小齿轮v=0.3，E=2.05×105N/mm2,对于球磨铸铁大齿轮v=0.27，E=1.850×105N/mm2，则ZE=184[N/mm2]0.5。 10 工况系数 作为一个ＡＧＭＡ传统使用的系数，工况系数是根据每一特定应用场合得出的经验数据而采用的。工况系数是一个考虑了过载、可靠度和其他使用因素的综合影响系数。 齿轮副的许用传递功率，Ｐａ被定义为： 和 中的较小值。　　　　　　　　　　　　　　　 （14） 其中 是接触强度许用传递功率，kW； 是接触强度的工况系数； 是弯曲强度许用传递功率，kW； 是弯曲强度的工况系数。 11 硬度比系数 硬度比系数取决于以下因素： --齿数比； --大小齿轮硬度； --小齿轮的表面完工工艺。 当小齿轮的硬度比大齿轮的硬度值充分大的时候，工作硬化会增加大齿轮的承载能力。典型的 值如图3所示。这些值仅适用于大齿轮。对于小齿轮 =1.0。 可以采用如下的方法计算： （15） 其中 是接触强度的硬度比系数； u是齿数比（大于等于1.0） A的值由硬度比决定的： 对于都经过调制处理的大小齿轮配合，比值范围为： 1.2≤ ≤1.7 对于小齿轮为齿面硬化，表面粗糙度小于3.2Ra与调制处理的大齿轮相配合时，比值范围为： 1.2≤ ≤2.0 A=0.00898[ ]-0.00829 (16) 其中 HB1是小齿轮的布氏硬度值，HB； HB2是大齿轮的布氏硬度值，HB； 对于 ＜1.2，A=0.00 对于调制处理的小齿轮与调制处理的大齿轮相配合时 ＞1.7，A=0.00698 对于齿面硬化的小齿轮，表面粗糙度小于3.2Ra与调制处理的大齿轮相配合时 ＞2.0，A=0.00967 对于齿面硬化的小齿轮，表面粗糙度大于等于3.2Ra与调制处理的大齿轮相配合时 =1.0 图3--典型的硬度比系数ZW 对于采用洛氏硬度测量的表面硬化的小齿轮，硬度在45Rc和62Rc之间的，HB1可以用下列公式计算出来： （17） 其中 HR1是小齿轮的洛氏硬度，HRC。 12 载荷分布系数，KH 载荷分布系数是反映载荷沿接触线的不均匀分布而引入的一个修正系数。产生载荷分布不均匀的原因有很多。详细参见AGMA927-A01和ANSI/AGMA2101-D04。 12.1 载荷分布系数，KH的取值 载荷分布系数定义为:载荷分布中的最大载荷集度与平均或均布载荷集度之比。即载荷峰值与载荷平均值之比。 KH=KHβ （18） 其中 KH是载荷分布系数； KHβ是面载荷分布系数。 12.2 齿向载荷分布系数，KHβ 齿向载荷分布系数反映了齿宽反响载荷分布的不均匀性。其大小定义为整个齿宽方向上最大的载荷集度与平均载荷集度之比。可用经验可分析两种方法确定齿向载荷分布系数。本标准只提供经验计算方法。 经验方法要求已知的的信息最少，对能满足下述较大刚性结构要求的齿轮推荐采用此方法： --净齿宽与小齿轮节圆直径之比b/dw1≤2.0(对于双斜齿轮，齿宽不包括中间的退刀槽)。 --齿宽不大于1270mm； --受载时较窄齿轮全齿宽接触。 注：如果 则由经验公式计算出的KH值不够保险。在这种情况下有必要对轮齿的齿向和齿形进行修正以获得满意的结果。 当齿轮悬臂支撑时，必须考虑轴的挠曲变形和轴承间隙的影响。轴和轴承必须有足够的刚度以支撑由齿轮接触载荷引起的弯曲力矩，使其产生的总变形不至于反过来影响齿轮的接触。轴承间隙影响大齿轮的啮合，犹如偏置跨距安装的轴齿轮也影响轮齿啮合一样。然而，悬臂支撑齿轮在一定程度上可对上述影响有缓解作用。上述影响可用小齿轮比例修正系数KHpm来表示。当双斜齿轮的退刀槽尺寸远大于通常轮齿加工要求的长度时，例如套装定位用的设计，应将每边作为单斜齿轮处理。 将会用得到下述方法： （19） 其中 是齿向修正系数； 是小齿轮比例系数； 是小齿轮比例修正系数； 是啮合齿向系数； 啮合齿向修正系数； 当采用鼓形齿或齿向修正时，齿向修正系数， 修正了最大负荷集度。 无齿向修正时 =1.0； 适量鼓形齿或齿向修正时 =0.95； 小齿轮比例系数 反映了载荷引起变形的影响。当齿轮宽度较大或宽径比 较大时，这种变形一般较大。小齿轮的比例系数由图4选取。 对于双斜齿轮计算小齿轮比例系数时应取净齿宽。 图4中的 值可由下式确定： 当25 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 的不同而变化。 在本标准中给出的许用应力值（表3和表4）是在载荷循环次数为107、可靠度为99%和单向载荷的情况下实验室测试和现场经验积累的数据确定的。其中许用应力值 和 分别代表接触许用应力和弯曲强度许用应力。对于设计寿命不是107的，许用应力采用应力虚幻系数加以修正，见第15章。 感应淬火齿轮的有效硬化层深度定义为齿面到硬度值与规定最低齿面硬度相差为10HRC处的深度。 齿轮的许用应力是针对具体材料及其质量等级，在规定的质量控制下获得的。要使用某质量等级下的许用应力就应满足该质量等级的所有要求。这可以通过规定每一要求的质量保证程序来实现。本标准不讨论所有的质量等级要求是否满足，但强调建立满足加工要求的规范和程序是产品生产的基础。由于质量等级差异的影响不易确定，各级间的中间值就不要选用了。 当实验或经验能判定材料的质量时，可取质量等级下较高的许用应力值。许用应力值见表3和4，以及图6~9。 表3 钢制和球墨铸铁齿轮的许用接触应力 材料牌号 热处理方式 最小齿面硬度（1） 许用接触应力， ，N/mm2（2） M1级 M2级 钢（3） 调制（4） 见图6 见图6 见图6 感应淬火（5） 见表8 1170 1345 渗碳淬火（5） 55HRC 1240 1450 球磨铸铁 调制球磨铸铁（1） 见图8 注： （1） 硬度指齿宽中点处有效工作齿廓起始点的硬度值。 （2） 钢制齿轮不同应力等级的主要冶金因素见表5,7,8；球磨铸铁见表6。 （3） 钢材的选择必须满足所选热处理工艺和要求的硬度。 （4） 材料至少必须经过退火或正规回火。 （5） 所表示的许用应力适用于13.1中规定的硬化层深度。 表4 钢制和球墨铸铁齿轮的许用弯曲应力 材料牌号 热处理方式 最小齿面硬度（1） 许用弯曲应力， ，N/mm2（2 M1级 M2级 钢（3） 调制（1） 见图7 见图7 见图7 感应淬火（4） A型（5） 见图8 310 380 渗碳淬火（4） 55HRC 380 425 球磨铸铁 调制球磨铸铁（1） 见图9 注： （1）硬度指齿宽中点处有效工作齿廓起始点的硬度值。 （2）钢制齿轮不同应力等级的主要冶金因素见表5,7,8；球磨铸铁见表6。 （3）钢材的选择必须满足所选热处理工艺和要求的硬度。 （4）所表示的许用应力适用于13.1中规定的硬化层深度。 （5）类型A见图10，齿侧和齿根硬度形式。 13.1 表面硬化小齿轮的硬化层深度 表面硬化的小齿轮轮齿要求有适当的硬化层深度以承受由齿面接触载荷引起的表层剪应力和齿根拉应力。但硬化层也不能太深，以免引起齿顶部位过脆和心部产生高的残余拉应力。 渗碳淬火齿轮的有效硬化层深度定义为齿面到洛氏硬度降到50HRC处的深度。 渗碳和感应淬火齿轮节线处的最小有效硬化层深度 是齿距的函数，如图11所示。 选择层深一定要慎重，要确保在齿面和齿根圆角处有足够的深度，而在齿顶则不能过硬和过脆。实际中选用层深的公差范围是由生产厂商或者合同商讨决定的。推荐的层深不要超过 ： EMBED Equation.DSMT4 和 中的较小值 （23） 其中 是推荐节线处的最大有效硬化层深度，mm； 是小齿轮齿顶圆的法向齿厚，mm。 如果由图11计算出的 （考虑了层深公差）大于 ，就要对之前的设计进行重新的考虑。可采用变位齿轮，减小压力角或增大模数以提高 。 对于感应淬火的齿轮采用单齿硬化的方法，要注意的是硬化区域并不经过齿顶。这是为了防止对先前硬化过的齿面进行回火。 图6—调制钢制齿轮的许用接触应力，σHP 图7--调制钢制齿轮的许用弯曲应力，σFP 图8—球墨铸铁齿轮的许用接触应力，σHP 图9-球墨铸铁齿轮的许用弯曲应力，σFP 表5—钢制小齿轮和大齿轮的金属特性 序号 特性（1） 等级M1 等级M2 1 材料的化学成分 未规定 中碳合金钢按ASTM A751进行测试。最大硫含量0.025% 2 粒度 为规定 绝大部分为5级或更细。按ASTM E112或ISO 643 3 淬透性 未规定 最小的淬透性，具有适宜的尺寸和冷却率，指定按照ASTM A255或ISO 642或通过ASTM A255计算淬透性。 4 非金属性能包括（纯度，钢材的制作）（2） 未指定 锻造齿轮：能力满足（无需证书）SAE/AMS 2301,ASTM A866或SAE J422 S2-O2。 铸造齿轮：允许含有主要是圆形（Ⅰ型）硫化物夹杂。 5.1 材料形式（3） 锻件按ASTM A290或ASTM A291。 棒料按ASTM A29，ASTM A304或ISO 683-1。 铸件按ASTM A148 5.2 材料的压缩率 （仅限锻造） 对于铸锭至少3比1。 不可用连续铸铁 6 在焊接过程中（5）（13） 仅当使用可热处理焊条的时候才在区域1（4）焊接，之后对这个区域进行全面的热处理如序号7M2级定义的一样，这样一个硬的横断面就形成了。允许不对热影响区进行热处理，焊缝的硬度必须满足序号8的要求。 推荐在区域1以外的焊缝都采用相同的可热处理的焊条，之后进行的全面的热处理参见序号7。 在进行工程评估后才可采用不可热处理焊条对区域1以外的焊缝进行焊接，并可不进行热处理。 除此之外，对于装配齿轮所有的焊缝必须满足AWSD1.1的要求。完全焊接过程指南（WPS）与AWSD1.1的第四部分相一致。WPS应当包括程序认证记录（PQR）除非AWS D1.1的第三部分不包含WPS。所有的焊接工人和操作者都应该通过ASME 锅炉和压力容器Ⅸ部分或ASTM A488资格验证。 7 热处理 未指定 正火和回火温度最小538℃。回火或淬火回火，最小温度482℃。回火。需要出具热处理记录。所有焊缝根据AWS D1.1进行应力消除。在加工之前进行缓冷。 8 硬度测试（4）（6） 未指定 硬度测试在半精加工的坯料上，留有最大3m的余量。最小硬度值应满足设计标准。推荐测量的硬度数据最大变动范围40HB。 对于小齿轮仅适用布氏硬度测量，小齿轮硬度的测量是在小齿轮外径四周相差90度选取4点测量。 对于大齿轮采用布氏或里氏硬度计，最少测量12个点，在齿根圆轮缘上取四个等距点进行测量。如果在区域1中进行了焊接，则应该进行穿越每道焊缝的端面进行硬度检测。 9 材料测试（3） 未指定 如果合同中要求了，则大小齿轮的材料特性应与ASTM E8相一致。 10 微结构（2） 未指定 齿面区域要有良好的微结构。微结构要避免不均匀的铁素体，并有以下限制: 控制尺寸 上区转变产物，最大 Mm 10% 最小 小于 硬度必 -- 127 须在齿 127 -- 根处测得。 11 超声波检测（4）（5）（8）（9） 锻造材料（大齿轮轮缘；调制小齿轮） 为指定 依据ASTM A388在两个正交的方向上进行100%的超声波探伤，有如下限制： --不超过50%的反射 --不出现大于2倍探伤单元直径的连续表征区域，无论范围多大。 --非几何因素的，有超过50%的反射损失。 对于小齿轮，沿半径方向360°和两端轴向进行超声波检测。 所有的检测表面最大不超过6.2μm的表面精度。 铸铁 平底孔（FBH） 未指定 依据ASTM A609进行两个垂直方向的超声波检测。所有的探测表面的表面粗糙度最小6.2μm： --区域1（4）-水平1-3mm直梁平底孔 --区域2（4）-水平2-6mm直梁平底孔 --对于双区域，应参考ASTM A609的第10.2.1,10.2.2,10.2.3另外，不允许出现裂纹，撕裂，冷疤，未熔型撑或与结构无关的完全失去反射的区域。 双金属轮缘 未指定 熔合剂的检测依据ASTM A578，采用75mm栅格。 装配齿轮 未指定 依据AWS D1.1第六节，对所有熔透焊缝进行检测，使用所有三个标准的转换器。 12 表面微结构考虑后续处理 应当满足如下的表面特性： 脱碳。可采用下面任何一种方法。 --方法1锉削检测。 --方法2通过2载荷方法消弱表面硬度（6） --方法3。金相评估。 不建议 未要求 未要求 不建议 每点最大2HRC或与其相等值的。 在精加工齿面上不允许有脱碳出现。 13 齿轮侧面（区域2）的磁粉探伤（4）（5）（7）（8）（9）（10）（11）（13） 未要求 依据ASTM E1444对于锻造和铸造齿轮的齿坯进行100%的磁粉检测。任何大于6mm的显示值都应当上报。不允许有裂痕，伤疤，搭接或撕裂出现。 --焊接的 未要求 在焊接之前依据AWS D1.1第6部分对平面边缘进行100%磁粉检测，可接受的情况参见AWS D1.1的5.15节。焊缝的清根处依据AWS D1.1第6部分进行磁粉检测，可接受的境况参见AWS D 1.1的6.10和6.1 铸铁 未要求 对于铸铁齿轮毛坯依据ASTM E1444对其进行100%的磁粉检测。任何大于6mm的检测值都应该上报。 14 磁粉检测精加工齿面和齿根（区域1）（4）（9） 未要求 按以下要求检测： --采用连续的方法依据ASTM E1444进行磁粉检测，湿荧光法或直接观察法，用直接的或间接的探伤，从两个方向。 对于大齿轮，可接受的齿侧标准： --长度之和不超过齿宽的10%。 --任何方向上的超过5%都得上报。 --任何低于节圆的单线的痕迹和平行于轮齿的都应该上报。 --不允许出现裂纹，疤痕，搭接或撕裂出现。 对于小齿轮可接受的齿侧的标准为，没有线性痕迹，裂纹，疤痕，搭接和撕裂。 15 精加工齿轮肉眼100%检测（10）（11） 依照如下限制：，没有线性痕迹，裂纹，疤痕，搭接或撕裂。 16 喷丸（12） 依据SAE/AMS-S-13165进行喷丸，可增加表面压应力 注： (1) 冶金学上要求假定组织均匀。在实际情况下，钢内会有微小的偏析或者带状组织出现。这种微小的偏析能够引起微结构和性能的变化，这些变化需要通过审评来决定对性能和结构的影响。 (2) 对于相配合的齿轮轮齿区域1部分才有对于非金属夹杂和微结构特性的等级要求，见第4条。 (3) 机械特性见附录H。 (4) 区域1被定义为从齿轮外径到齿根下方最少25mm处，包括齿轮段与段相接法兰处的区域。区域2被定义为不包括在区域2范围内的轮缘和段接法兰，也包括其他购买者和销售者认为需要检测的地方。 (5) 所有涉及到AWS D1.1意味着AWS D1.1结构焊接对周期性载荷非管状连接是适用的。 (6) 见ASTM A370，ASTM E140或ISO 6336-5，附录C的硬度转换表。 (7) 机械性能定义为平均的拉伸应力，屈服应力，区域的延展性和收缩性。 (8) 在进行下一步的加工之前，对于大直径的齿坯件推荐采用超声破或磁粉检测裂纹。 (9) 当长度大于三倍的长度时线性就被定义了。 (10) 假如没有危及到整个齿轮的安全性，则允许移除超过规定的缺陷。 (11) 在非功能区域的缺陷需要工程上的处置。 (12) 可根据ANSI/AGMA 2004-B89来审定采用喷丸使表面产生有益的压应力的方法对于特殊的场合也有益。对于轮齿侧面的喷丸操作必须保证对于齿轮装置来说是无害的。 (13) 均不适用于小齿轮。 表6—球墨铸铁齿轮的金属特性 序号 特性（1） 等级M1 等级M2 1 材料的化学成分 未要求 按ASTM E351进行检测 2 微结构 未要求 按ISO 945和ASTM A247进行检测。Ⅵ性的石墨最好，有一些Ⅴ型也是可以接受的。不许有5级以上的颗粒。 3 材料形式 ASTM A536和ISO 1083或者根据合同规定 4 热处理 未指定 未指定 5 硬度测试 未要求 硬度测试在半精加工的坯料上，留有最大3m的余量。最小硬度值应满足设计标准。推荐测量的硬度数据最大变动范围40HB。 最少进行12次测量，每个轮缘上等间距测量四次。在中齿面上也应该进行等距的4次测量。 6 机械测试 未指定 按照ASTM E8进行机械测试。通过测试代表轮缘厚度的试样才测定齿轮段的性能。试样的热处理方式应与测试的齿轮段的相同。 7 应力释放 未指定 需要进行注模或熔炉应力释放。注模应力释放需要检测热电偶的温度直到铸件冷却到204℃。 8 焊接修复 轮缘处不得进行修复 不允许 9 超声波检测（4）（5）（6） 平底孔技术（FBH） 未指定 依据ASTM A609进行两个垂直方向的超声波检测。所有的探测表面的表面粗糙度最小6.2μm： --区域1（4）-水平1-3mm直梁平底孔 --区域2（4）-水平2-6mm直梁平底孔 --对于双区域，应参考ASTM A609的第10.2.1,10.2.2,10.2.3。另外，裂纹，撕裂，冷隔，未融化的型芯撑或与几何因素无关的完全反射损失（降到全屏的5%以下）都是不允许出现的。 10 球化率（声速） 每个齿轮段的四个等距点的最小声速为5486m/s。 11 齿坯（区域2）的磁粉探伤(4) (5)(6)(7)(8) 未指定 根据ASTM E1444对铸铁齿坯进行100%的磁粉探伤。任何大于6mm的示值都应当上报。不允许出现裂纹，开裂，搭接或撕裂。 12 轮齿和齿根（区域1）的磁粉探伤（4）（5）（6）（9） 检测有以下限制条件： --长度之和不超过齿宽的10%。 --任何方向上的超过6mm的示值都得上报。 --任何低于节圆的单线的痕迹和平行于轮齿的都应该上报。 --不允许出现裂纹，开裂，搭接或撕裂出现。 13 精加工齿轮外观检测 检测有如下限制： 不允许出现线性示值，裂纹，开裂，搭接或撕裂。 14 喷丸（10） 喷丸应依据SAE/AMS-S-13165,以增加表面的残余压应力。 注: (1) 冶金学上要求假定组织均匀。在实际情况下，钢内会有微小的偏析或者带状组织出现。这种微小的偏析能够引起微结构和性能的变化，这些变化需要通过审评来决定对性能和结构的影响。 (2) 见ASTM A370，ASTM E140或ISO 6336-5，附录C的硬度转换表。 (3) 机械性能定义为平均的拉伸应力，屈服应力，区域的延展性和收缩性。 (4) 区域1被定义为从齿轮外径到齿根下方最少25mm处，包括齿轮段与段相接法兰处的区域。区域2被定义为不包括在区域2范围内的轮缘和段接法兰，也包括其他购买者和销售者认为需要检测的地方。 (5) 不允许有渣滓，除非进行评估。 (6) 在进行下一步的加工之前，对于大直径的齿坯件推荐采用超声破或磁粉检测裂纹。 (7) 假如没有危及到整个齿轮的安全性，则允许移除超过规定的缺陷。 (8) 在非功能区域的缺陷需要工程上的处置。 (9) 当长度大于三倍的长度时线性就被定义了。 (10) 可根据ANSI/AGMA 2004-B89来审定采用喷丸使表面产生有益的压应力的方法对于特殊的场合也有益。对于轮齿侧面的喷丸操作必须保证对于齿轮装置来说是无害的。 表7-锻造渗碳和表面硬化小齿轮的金属特性 序号 特性（1） 等级M1 等级M2 1 材料化学成分 按照ASTM A751进行检测，合金钢最大硫含量不超过0.025% 按ASTM A751进行检测。合金钢最大硫含量不超过0.025%，按照ASTM E1019 最大氢含量2.0 ppm 2 晶粒尺寸 大部分为5级或更细。不需要出具证书。 大部分为5级或更细，只需要有检测报告。 3 淬透性 未指定 应该指明零件的尺寸和淬火的程度已确定最小的淬透性。 4 非金属夹杂（纯度，冶炼）（2） 未指定 选择A --轴承质量性能满足ASTM A534 选择B以下所有： --钢材必须有保证 --电炉作业 --铁水精炼 --脱氧 --真空除气 --炉底浇铸钢锭 --防止在浇铸和铸造的时候二次氧化 --最大含氧量20ppm --按照ASTM E45或ISO 4967方法B对194m2进行洁净度检测。如果不超过如下值则合格： 类型 粒度 厚度 A（硫化物） 3.0 3.0 B（氧化铝） 2.5 1.5 C（硅酸盐） 2.5 1.5 D（球状氧化物）2.0 1.5 选择C： 满足SAE/AMS 2301或SAE J422 S2-02 5.1 材料形式 锻造符合ASTM A290或ASTM A291。棒料符合ASTM A29，ASTM A304或ISO 683-11 5.2 材料收缩率 铸锭最少3比1。不允许连铸。 6 超声检测（3） 依据ASTM A388在两个正交的方向上进行100%的超声波探伤，有如下限制： --不超过50%的反射示值 --不出现大于2倍探伤单元直径的连续示值区域，无论范围多大。 --非几何因素的，有超过50%的反射损失。 沿半径方向360°和两端轴向进行超声波检测。 所有的检测表面最大不超过6.2μm的表面精度。 如果可能，在渗碳之后再次进行超声波检测，与锻造齿坯的检测结果进行比较。如有与检测方法无关的变化，则进行评估，以决定是否可接受。 7 表面淬硬后回火 要求 要求 8 齿区的表面硬化。检测方法是对试样进行硬度测试（4）（5）（6） 使用洛氏和里氏硬度测试时满足以下特性： 最小55HRC或与其等值的。 9 考虑了后续切削量的渗碳层深度 应当满足9.1和9.2的要求。 9.1 精加工条件下的有效层深（6）(7) 最小有效层深度见图11 9.2 齿根圆弧处的有效层深（6）（7） 未指定 不需要出具证书。建议大于1/2全齿高处的50%。 10 试验板表面淬火后的心部硬度（7） 不需要出具证书。 最小硬度满足21HRC 不需要出具证书。最小硬度满足25HRC。 11 表层积碳（典型）（8） 小于2.5%正常合金含量 2.5%到3.5%正常合金含量 大于3.5%正常合金含量 0.60-1.10%C 0.60-1.10%C 0.60-1.10%C 0.60-1.10%C 0.60-1.00%C 0.65-0.95%C 12 考虑后续切削加工后的表面微结构（7）（9） 最初的50-75μm层深必须满足相应的表面硬度等级以及表面相关特性和序号13的要求。 12.1 晶间氧化（IGO）（参见图9，AGMA 923-A00） 最小的有效层深，mm 最小 小于 1.5 2.3 2.3 3.0 3.0 -- 未指定 最大许用深度，μm 38 50 63 12.2 非马氏体转变（见图11，AGMA 923-A00）（10） 最小的有效层深，mm 最小 小于 1.5 2.3 2.3 3.0 3.0 -- 未指定 最大许用深度，μm 38 50 63 12.3 脱碳。可以使用以下方法： --方法1. 通过二载荷法或减少淬火硬度的方法降低表面硬度。 --方法2 采用冶金学的 评价 LEC评价法下载LEC评价法下载评价量规免费下载学院评价表文档下载学院评价表文档下载 准则。 最小的有效层深，mm 最小 小于 1.5 2.3 2.3 3.0 3.0 -- 未指定 与最大测量硬度相差最大3HRC，在精加工状态下最少55HRC 在小齿轮的微结构中不允许出现铁素体。不允许在有效齿廓上出现局部脱碳。 在齿根处最大许用深度，μm 38 50 63 13 考虑了金属切削后的层微结构，忽略边角影响（7） 最小指定层深的最初的20%深度的微结构必须全部为回火马氏体。其余部分的微结构参见序号14 14.1 碳积聚 根据AGMA 923-A00图1不允许有连续网状的碳结构，但是根据AGMA 923-A00图2可以有半连续的碳结构。 根据AGMA 923-A00图2不允许有半连续的碳结构，但是根据AGMA 923-A00图3，可以有不连续的网状碳结构。最大可接受的长度为20μm。 14.2 残余奥氏体（5） 未指定 通过与AGMA 923-A00图13进行比较，最大25%的残余奥氏体决定了冶金性能。在100μm或对残余奥氏体最高区域的测量最小硬度应为55HRC（6）（9） 14.3 沿齿侧的微结构中最初的0.25mm深或者最小指定层深的最初20%两者较小值。（接触疲劳强度） 未指定 可为未回火马氏体 回火马氏体中还包括最多5%的非马氏体结构和碳沉积见14.1，残余奥氏体见14.2，和其他