錐齒輪承載能力計算方法載荷及一般影響系數(shù)

1、錐齒輪承載能力計算方法載荷及一般影響系數(shù)（GB10062-88 ）詳細介紹：7載荷及一般影響系數(shù)7.1名義切向力F tmt錐齒輪的名義切向力Fmt作用于齒寬中點端面分度圓上，由其所傳遞的名義功率P確定。名義切向力Fmt按式（1）計算：Fmt=2000T/dm(N)（1）式中：dm一齒寬中點分度圓直徑，T名義轉(zhuǎn)矩，Nm；其中：式中：P名義功率，kW；n轉(zhuǎn)速，r/min。mm；T=9549P/n(Nm)（2）通常，名義轉(zhuǎn)矩（或名義功率）是指工作機的額定轉(zhuǎn)矩（或額定功率）。如果原動機的額 定轉(zhuǎn)矩（或額定功率）與從動的工作機相匹配的話，亦可作為確定名義轉(zhuǎn)矩（或名義功率） 的根據(jù)。7.2使用系數(shù)KA使用

2、系數(shù)KA是考慮由于齒輪嚙合外部因素引起的動力過載影響的系數(shù)。這種過載取決于原 動機與工作機的工作特性、質(zhì)量比、聯(lián)軸器類型以及運行特態(tài)。使用系數(shù)KA應(yīng)通過精密測量或?qū)鲃酉到y(tǒng)進行全面分析來確定。當(dāng)精確分析不能實現(xiàn)時， 可參考表2查取。表2使用系數(shù)KA原動機工作特性工作機工作特性均勻平穩(wěn)輕微振動中等振動強烈振動均勻平穩(wěn)1.001.251.501.75輕微振動1.101.351.601.85中等振動1.251.501.752.0強烈振動1.501.752.02.25注：表中數(shù)值僅適用于在非共振速度區(qū)運轉(zhuǎn)的齒輪裝置。對于在重載運轉(zhuǎn)，起動力矩大， 間歇運行以及有反復(fù)振動載荷等情況，就需要校核靜強度和有限

3、壽命強度。對于增速傳動，根據(jù)經(jīng)驗建議取上表值的1.1倍。當(dāng)外部機械與齒輪裝置之間有撓性連接時，通常ka值可適當(dāng)減小。 表2中原動機的工作特性可參考表3。工作機的工作特性可參考表4。表3原動機工作特性示例工作特性原機動均勻平穩(wěn)電動機（例如直流電動機）、均勻運轉(zhuǎn)的蒸汽輪機、燃汽輪機（小的，啟動力矩很小）輕微振動蒸汽輪機、燃汽輪機、液壓裝置、電動機（經(jīng)常啟動、啟動扭矩較大）中等振動多缸內(nèi)燃機強烈振動單缸內(nèi)燃機表4工作機工作特性示例工作特 性工作機均勻平 穩(wěn)發(fā)電機、均勻傳送的帶式運輸機或板式運輸機、螺旋輸送機、輕型升降機、包裝機、機床 進刀傳動裝置、通風(fēng)機、輕型離心機、離心泵、輕質(zhì)液體拌和機或均勻密度

4、材料拌和機、剪 切機、沖壓機1）、回轉(zhuǎn)齒輪傳動裝置、往復(fù)移動齒輪裝置2）輕微振 動不均勻傳動（例如包裝件）的帶式運輸機或板式運輸機、機床的主驅(qū)動裝置、重型升降機、起 重機中回轉(zhuǎn)齒輪裝置、工業(yè)與礦用風(fēng)機、重型離心機、離心泵、稠粘液體或變密度材料的拌和 機、多缸活塞泵、給水泵、擠壓機（普通型）、壓延機、轉(zhuǎn)爐、軋機3）（連續(xù)鋅條、鋁條以及 線材和棒料軋機）橡膠擠壓機、橡膠和塑料作間斷工作的拌和機、球磨機（輕型）、木工機械（鋸片、木車床）、 鋼坯初軋機3）、4）、提升裝置、單缸活塞泵挖掘機（鏟斗傳動裝置、多斗傳動裝置、篩分傳動裝置、動力鏟）、球墨機（重型）、橡膠揉合 機、破碎機（石料、礦石）、重型給水

5、泵、旋轉(zhuǎn)式鉆探裝置、壓磚機、剝皮滾筒、落砂機、帶 材冷軋機3）、5）、壓坯機、輪輾機注；1）額定轉(zhuǎn)矩=最大切削、壓制、沖擊轉(zhuǎn)矩。2）額定轉(zhuǎn)矩=最大啟動轉(zhuǎn)矩。3）額定轉(zhuǎn)矩=長時工作的最大軋制轉(zhuǎn)矩。4）用電流控制力矩限制器。5）由于軋制帶材經(jīng)常斷裂，可提高KA至2.0。7.3動載系數(shù)KA動載系數(shù)KV是考慮大、小齒輪嚙合振動而產(chǎn)生的內(nèi)部附加動載荷影響的系數(shù)。動載系數(shù)KV定義為齒輪副嚙合中最大作用力與純由外加載荷所產(chǎn)生的相應(yīng)作用力的比值。 影響動載系數(shù)的因素有：齒輪精度（周節(jié)極限偏差）；大、小齒輪的回轉(zhuǎn)質(zhì)量（轉(zhuǎn)動慣量）；輪齒剛度；考慮使用系數(shù)ka后的切向力；齒面接觸狀誤解；軸及軸承的剛度；潤滑情誤解；

6、系統(tǒng)阻尼特性。如能通過實測或?qū)λ杏绊懸蛩刈魅娴膭恿W(xué)分析來確定包括內(nèi)部動載荷在內(nèi)的最大切向載荷時，可取KV=1O上述方法不能實現(xiàn)時，可按本標準所提供的方法來確定動載系數(shù)KV.由于錐齒輪齒面是非漸開線齒廓，齒形誤差難以測定；在確定動載系數(shù)KV時，僅以周節(jié)極 限偏差fpt反映齒輪精度對KV的影響。本標準所提供的方法將嚙合中阻尼取為一名義平均值，同時，忽略了軸承和聯(lián)軸器等阻尼 因素，并且略去了軸承和箱體變形的影響。故所求得的KV值（除在共振區(qū)外），通常比實 際的略大一些。7.3.1臨界轉(zhuǎn)速比N按本標準所提供的方法確定動載系數(shù)KV時，應(yīng)首先確定臨界轉(zhuǎn)速比N。臨界轉(zhuǎn)速比N定義為小輪轉(zhuǎn)速當(dāng)與臨界轉(zhuǎn)速n

7、E1的比值，即：N=n1/ nE1臨界轉(zhuǎn)速nE1由公式（4）計算，或由圖1查取：式中：z1小齒輪齒數(shù)；cr嚙合剛度，N/ （mm-gm），見7.6條；mred誘導(dǎo)質(zhì)量，kg/mm； 按下式計算：（5 ）tttred =J （5 ）式中：m1、m2小輪、大輪轉(zhuǎn)化到嚙合線上的單位齒寬當(dāng)量質(zhì)量，kg/mm。在設(shè)計階級，精確確定小、大錐齒輪的當(dāng)量質(zhì)量m1及m2是困難的。對常見的錐齒輪結(jié)構(gòu)。 可近似地以動力當(dāng)量圓柱齒輪（見圖2）質(zhì)量來代替。于是，:和m2可按公式（6）、（7） 計算。于是:于是:式中;a -n式中;a -nu-kg/mm3； ）;p材料密度， 齒形角，（ 齒數(shù)比。圖1噗心齒施副的臨界轉(zhuǎn)速

8、5對于a =20的鋼制齒輪，材料密度p=7.86x10-6kg/mm3，則:圖2計算K.的近似動力當(dāng)量圓柱齒校;以臨界轉(zhuǎn)速比N可將整個轉(zhuǎn)速劃分為四個區(qū)段：亞臨界區(qū)：NM0.85；主共振區(qū):0.85N1.5o7.3.2動載系數(shù)KV的計算公式動載系數(shù)KV的計算公式見表5o在表5各式中：C單對齒剛度，N/ (mm-gm)，見7.6條；fpt一周節(jié)極限偏差，gm,通常按大輪查?。粂a跑合量，gm,見7.3.3條；KAFmt/beH單位齒寬載荷，限用條件為：KA-Fmt/beH100N/mm；CV1 以系數(shù)，按表 6 確定。其中 CV12=CV1+CV2，CV56=CV5+CV6 表5動載系數(shù)KV的計算

9、公式麟謝區(qū)段使用要戲It ft 恰 式亞幃界區(qū)工朗惦動及車輛也蝴k“n，k * I=Cr *Ctj ftA 8-Til HOnH當(dāng)可h應(yīng)融開此區(qū)殷運行（尤其抵精度何輪，+ 】 (133大過哉區(qū)(UL5Wb$)jr - jz史立 i 一 小i.sH*/0.35(i.i-/V) m):妣臨界區(qū)趨大多教通甲詢輪技其他點速街蝴w“PL 加、Kz C,sa +CrT- (15)A A ，ap Mb fH挽 室 近Lt 委表6 CV1CV7的計算公式總霞合度lr2系數(shù)代號C10,32O.Uc *?UL rT 胃 rTTn NTT”.0,57cQt23f -1.56C-afl.W魚墅口 Oi.dSs3 T4

10、ft#0.470.47J *5L irf.ILFb J.4a a + 4ri ，+ I .0.12。邛-1 74】SL.5L+5f2.5omf a i)(S3)商.地 對看精度6覲或&爆以上嶙影焉，以5/3代樺以仁,占代曹7.3.3跑合量ya跑合量ya定義為通過跑合使運轉(zhuǎn)之初的嚙合齒距誤差減小的量。如無實測數(shù)據(jù)時，可由表 7各式計算或由圖3、圖4查取。表7跑合量ya齒掄材料pjn限 制 僉調(diào)幽鋼yJ _ 5 m /j (? t 10m/s肘tVa.t 5 ni /吞時tLz 5 m /si10m/s 時.Vn l 5 Enk 時1譽匹淬火鋼成摭北解(27)20-Jr 10m/s海碳津水鋼及瓶化

11、鋼（適用于各種圓周速度）圖3跑合量枷圖4跑合量阪當(dāng)小輪與大輪材料不同時，用小、大齒輪材料分別確定的ya、ya2來計算ya：此二企1上地7.4齒向載荷分布系數(shù)KHp. KFp齒向載荷分布系數(shù)是考慮齒向載荷分布不均勻?qū)佑|應(yīng)力（以KHp計）和齒根應(yīng)力（以KFp 計）產(chǎn)生影響的系數(shù)。若不能對齒向載荷分布系數(shù)的影響因素，如嚙合齒距誤差、跑合量、輪齒剛度和軸系變形等作出精確估計時，可按本標準所提供的計算方法確定KHp和K邱。7.4.1接觸強度計算的齒向載荷分布系數(shù)KHp(29)k(29)KHP=1-5KHPbe上式中的常數(shù)1.5，是鼓形齒嚙合（點接觸）時局部齒面接觸壓強相對于非鼓形齒增大的倍 數(shù)?？紤]齒

12、面接觸區(qū)長短對齒面應(yīng)力的影響，在設(shè)計中通常取有效齒寬beH等于0.85b（b為兩輪 中較小齒寬）。對具有不同的偏移敏感性的齒傳輸線，也可以取較大或較小的齒面接觸區(qū)長度作為有效齒寬時行計算（如取beH=0.6b）。例如，對某些已生產(chǎn)的錐齒輪進行驗算時， 經(jīng)檢測滿載時齒面接觸區(qū)不在齒寬中點而是偏向輪齒的一端；這時，應(yīng)取beH等于接觸區(qū)的 實際長度。而且，應(yīng)以實際接觸區(qū)中點處的當(dāng)量圓柱齒輪和切向力進行驗算。式（29）中軸承系數(shù)KH阪定義為考慮軸承布局和軸變形對齒向載荷分布產(chǎn)生影響的系數(shù)， 按表8選取。6表8軸承系數(shù)Khr. pbe應(yīng)用小輪和大輪的支承兩者都是兩端支承一個兩端支承一個懸臂兩者都是懸臂飛

13、機1.001.101.25車輛1.001.101.25工業(yè)用，船舶用1.101.251.50注：在動轉(zhuǎn)條件下有最佳接觸印痕時方可取用表值。對于非鼓形直齒錐齒輪，應(yīng)將由式（29）求得的KHp值適用增大。7.4.2彎曲強度計算的齒向載荷分布系數(shù)KKpp按下式計算：KFP= W5 KHPbe（30）此時，有效齒寬為：beF=beH7.5齒間載荷分配系數(shù)KHa K齒間載荷分配系數(shù)是考慮同時嚙合的各對輪齒間載荷分配不均勻?qū)佑|應(yīng)力（以KHa計）和彎曲應(yīng)力（以、口計）產(chǎn)生影響的系數(shù)。影響齒間載荷分配系數(shù)的因素有：輪齒嚙合剛度；齒輪精度；考慮Ka、Kv和KHp后的切向力；輪齒修形及齒廓跑合狀誤解；輪齒尺寸與

14、嚙合參數(shù)（齒寬、重合度等）。應(yīng)優(yōu)選采用精密實測或?qū)λ杏绊懸蛩刈魅婢_分析來確定齒間載荷分配系數(shù)。一般情誤解下，本標準所提供的方法對KHa（KFa）的確定已經(jīng)具有足夠的精確度。7-5-1齒間載荷分配系數(shù)R（KQ的確定心。=7您。七點% 5-當(dāng)總重合度2時*上述兩式中：電一總重合度，見附錄A；cr嚙俁剛度，N/ （mm-gm），見7.6條；fpt一周節(jié)極限偏差，gm；取兩輪中較大值，對跑合后的齒輪應(yīng)按設(shè)計精度提高一級確定;ya跑合量，gm，見7.3.3條；KA-Kv-KHp-Fmt/beH單位齒寬切向力，限用條件為：KA-Fmt/beH100N/mmo7.3.2KHa的極限值6按式（31）及式（32）計算時：若叩產(chǎn)亍則取阮二=土 巳gKEYaE著貝U取Khh=L0若e im則取K九=日了;若S 則取K=1.Uh上述式中：Z一接觸強度計算的重合度系數(shù)，見8.5條；Y：一彎曲強度計算的重合度系數(shù)，見9.5條。對于斜齒和弧齒錐齒輪，如計算KHa過大時，應(yīng)調(diào)整設(shè)