【国家标准(GB)】 直齿轮和斜齿轮承载能力计算 第5部分：材料的强度和质量

ICS21.200
中华人民共和国国家标准
GB/T3480.5-—2008/ISO6336-5:2003代替GB/T8539—2000
直齿轮和斜齿轮承载能力计算
第5部分：材料的强度和质量
Calculation of load capacity of spur andhelical gears-Part5:Strengthandqualityofmaterials（ISO6336-5：2003,IDT)
2008-12-04发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会
2009-06-01实施
规范性引用文件
术语，定义和符号…
接触疲劳极限和许用弯曲疲劳极限的确定方法B法的接触疲劳极限和许用弯曲疲劳极限值材料质量及热处理工艺要求..
附录A(规范性附录）
附录B(资料性附录)
附录C(资料性附录)
参考文献
..........
调质齿轮控制截面尺寸的确定
硬度值换算表
表面硬度锉刀检测法
GB/T3480.5—2008/ISO6336-5:200318
GB/T3480.5—2008/ISO6336-5:2003GB/T3480《直齿轮和斜齿轮承载能力计算》包括下列5部分：第1部分：基本原理、概述和通用影响系数；一第2部分：齿面接触疲劳强度（点蚀）计算；一第3部分：齿根弯曲强度计算；第5部分：材料的强度和质量；
一第6部分：变载荷条件下的使用寿命计算。本部分是GB/T3480的第5部分。
本部分等同采用ISO6336-5：2003《直齿轮和斜齿轮承载能力计算第5部分：材料的强度和质量》
（英文版）。
本部分等同翻译ISO6336-5：2003。为方便使用，本部分作了下列编辑性修改：删除国际标准的前言和引言；
-按照汉语习惯对一些编排格式进行了修改；一用小数点“”代替作为小数点的“，”；-对ISO6336-5：2003中引用的其他国际标准，用已被等同采用为我国的标准代替对应的国际标准，未被等同采用为我国标准的直接引用国际标准。本部分是对GB/T8539--2000的修订。与GB/T8539一2000相比，主要内容修改如下：为了和ISO6336-5：2003保持一致，标准名称由“齿轮材料及热处理质量检验的一般规定”改为“直齿轮和斜齿轮承载能力计算第5部分：材料的强度和质量”；GB/T3480《直齿轮和斜齿轮承载能力计算》等同采用ISO6336，本部分等同采用ISO6336的第5部分，为了和ISO6336相对应，将标准号由GB/T8539改为GB/T3480.5；一增加了疲劳极限的确定方法；增加了表面硬化齿轮的硬化层深度的确定方法。本部分自实施日起代替GB/T8539—2000。本部分的附录A为规范性附录，附录B和附录C为资料性附录。本部分由全国齿轮标准化技术委员会（SAC/TC52)提出并归口。本部分起草单位：郑州机械研究所。本部分主要起草人：杨星原、职彦峰、王琦、王爱香、王长路、张元国、陈爱闽、路明、宋惠军、管洪杰。本部分所代替标准的历次版本发布情况为：GB8539—1987、GB/T8539--2000。1范围
GB/T3480.5—2008/ISO6336-5:2003直齿轮和斜齿轮承载能力计算
第5部分：材料的强度和质量
GB/T3480的本部分包括接触应力和齿根弯曲应力，并给出了疲劳极限值。本部分规定了材料质量、热处理工艺，并介绍了材料及工艺对两种极限应力值的影响。本部分中的数据适用于ISO6336-2和ISO6336-3中的计算，适用于工业齿轮、高速及船用齿轮，也适用于锥齿轮承载能力的计算。本部分中的数据可用于上述各标准中的各种齿轮、基准齿条、轮齿尺寸确定和设计等过程，其结果与ISO6336-1适用范围中列出的其他各种方法相一致。2规范性引用文件
下列文件中的条款通过GB/T3480的本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本部分。
GB/T225钢淬透性的末端淬火试验方法（Jominy试验）（GB/T225一2006，ISO642：1999，IDT)
GB/T1356
idtISO53:1998)
通用机械和重型机械用圆柱齿轮标准基本齿条齿廓（GB/T1356-2001，钢的感应淬火或火焰淬火后有效硬化层深度的测定（GB/T5617—2005，ISO3754：GB/T5617
1976,NEQ
钢件渗碳淬火硬化层深度的测定和校核（GB/T9450—2005，ISO2639：2002，MOD）GB/T9450
GB/T10095.1圆柱齿轮精度制第1部分：轮齿同侧齿面偏差的定义和允许值(GB/T10095.1—2008,ISO1328-1:1995,IDT)钢中非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检验法（GB/T10561-—2005，GB/T10561
ISO4967:1998,IDT)
钢的分类［GB/T13304.1～13304.2—2008，ISO4948（所有部分），GB/T13304（所有部分）
GB/T17879齿轮磨削后表面回火的浸蚀检验（GB/T17879—1999，idtISO14104：1995）钢中铁素体或奥氏体晶粒尺寸的金相检验ISO6434
ISO683-1热处理钢、合金钢和易切削钢第1部分：非合金及低合金钢锻件热处理钢、合金钢和易切削钢第9部分：易切削锻钢ISO683-9
热处理钢、合金钢和易切削钢第10部分：氮化锻钢ISO683-10
ISO683-11
ISO1122-1
ISO6336-1
ISO6336-2
ISO6336-3
热处理钢、合金钢和易切削钢第11部分：渗碳淬火锻钢齿轮术语词汇第1部分：几何学定义直齿轮和斜齿轮承载能力计算第1部分：基本原理、概述和通用影响系数第2部分：齿面接触疲劳强度（点蚀）计算直齿轮和斜齿轮承载能力计算
第3部分：齿根弯曲强度计算
直齿轮和斜齿轮承载能力计算
GB/T3480.5—2008/ISO6336-5:2003ISO9443热处理钢和合金钢热轧圆钢和线材的表面质量分级交货技术条件ISO10474钢材与钢材制品检测报告ASTMA388大型铸锻件的超声波检验ASTMA609铸件、碳钢、低合金钢及马氏体不锈钢的超声波检验ASTME1444磁粉探伤
3术语，定义和符号
ISO1122-1确立的术语和定义适用于本标准。4接触疲劳极限和许用弯曲疲劳极限的确定方法4.1总则
各种材料及状态下的接触疲劳极限和许用弯曲疲劳极限优先通过齿轮台架试验的方法确定，而试验条件和试件尺寸应尽量与所计算齿轮的实际使用条件及尺寸一致。当评价试验结果和现场获得的数据时，要确认影响许用应力的各种因素是否考虑在内。例如，在确定齿面接触疲劳强度时，要考虑到润滑条件和齿面粗糙度的影响；在考虑齿根弯曲强度时，要考虑到齿根过渡圆角半径、齿面粗糙度和齿轮几何尺寸的影响。在适当场合下，可用1.0来代替许用应力计算过程中的相关影响系数。
接触疲劳极限和许用弯曲疲劳极限由齿轮台架试验得到。齿轮试件与被计算的实际齿轮基本相同，试验条件与其使用条件基本相同。4.3B法
接触疲劳极限和许用弯曲疲劳极限由基准试验齿轮在基准试验条件下的台架试验得到，许用弯曲疲劳极限也可由脉冲试验得到，并要考虑实际经验。5.2和5.3中标准接触疲劳极限和许用弯曲疲劳极限值正是基于这样的试验和经验得出的。疲劳极限分为ME、MQ和ML三个等级。合适等级的选择主要考虑产品类型和质量控制水平。4.4Bx法
许用弯曲疲劳极限由有缺口试件的试验得到，试件缺口半径与厚度之比应同齿根危险截面处圆角半径与齿根截面弦长之比相近。在评估试验数据时，应指出的是试件通常只承受单一脉动弯曲应力，而对于实际轮齿来讲，齿根圆角处要承受复合的弯曲、剪切以及压应力。各种材料的强度值可从试验获得，或从参考文献中查阅。
许用弯曲疲劳极限由无缺口试件的试验得到。分析试验结果时应注意4.4中所述事项。考虑到缺口敏感性的影响，计算中应包括实际缺口形状及缺口系数，此试验结果又受到这些极不可靠的因素影响，各种材料的许用弯曲疲劳极限可按公认试验方法获取或从文献中查阅（见参考文献）。5B法的接触疲劳极限和许用弯曲疲劳极限值5.1应用
图1图16所示接触疲劳极限和许用弯曲疲劳极限是建立在材料成分、热处理工艺及检测方法同齿轮尺寸相匹配的基础上。
对于某些材料，如果有可用的试验数据，可用这些数据代替图1～图16中的值。GB/T3480的本部分中所含数据全部经过试验和实际验证。本部分中的数据是在1%失效概率下得到的。其他失效概率下的数据，可在此基础上通过统计分析处理进行修正。
如要得到其他失效概率（可靠度），须对Hlim、OFlm和Ope以适宜的“可靠度系数”进行修正。进行修正2
GB/T3480.5—2008/ISO6336-5:2003时，在符号下加角标以表示相应的失效概率（例如10%失效概率时的应力值表示为Hlim1o）。图9和图10给出的接触疲劳极限和许用弯曲疲劳极限是基于有效硬化层深度为0.15m，～0.2m的精加工齿轮。
对于沿齿廓表面感应淬火、渗氮、碳氮共渗及氮碳共渗齿轮，其表面硬度值对于强度的影响还不能准确判定。其他与材料和热处理有关的表面因素对强度的影响是很明显的。在某些情况下，并未包括全部硬度范围。图1～图16中图线的长度标明的便是其硬度范围。表面硬化钢（图9～图16)，以HV硬度刻度为基准坐标，而以HRC刻度坐标作为参考坐标。附录B为维氏和洛氏两种硬度值的换算关系。5.2接触疲劳极限0im
在某一接触应力下运转到规定的应力循环次数而未发生扩展性点蚀，即可得到疲劳极限Hlim。对于某些材料，5×10°应力循环次数可作为持久寿命强度范围的起始点（见ISO6336-2中寿命系数）。图1、图3、图5、图7、图9、图11、图13和图15中的6lm值是基于下列基准试验条件和基准试验齿轮参数\）：
中心距
-螺旋角
齿面粗糙度
一节圆线速度
润滑剂黏度
相同材料的配对齿轮
一齿轮精度等级
载荷影响系数
a=100mm;
β=0(Zg=1);
m=(3~5)mm(Zx=1);
Rz=3μm(ZR=1);
u=10m/s;
Vso=100mm/s(Z=1);
(2w=1);
GB/T10095.1的（4～6)级；
6=(10~20)mm;
KA=Kv=KH=KH=1。
当满足上述条件时，以轮齿齿面点蚀面积比率作为齿轮失效判据：调质齿轮2%总工作齿面，表面硬化齿轮0.5%总工作齿面或单齿的4%工作齿面。该面积比率只用于试验分析，而不是对齿轮产品的判据。
5.3弯曲疲劳极限Olim和OyE
5.3.1弯曲疲劳极限6mlim
弯曲疲劳极限のplim通过基准试验齿轮（见ISO6336-3)的试验获得，它是在考虑了材料、热处理工艺、试验齿轮齿根圆角处表面粗糙度等因素后的弯曲应力极限值。5.3.2许用弯曲疲劳极限6yE
许用弯曲疲劳极限のre（见ISO6336-3中定义）是无缺口试件的基本弯曲强度，它假设材料（包括热处理工艺)为完全弹性状态：
OPE=Olim·YST
（1）
基准试验齿轮的应力修正系数YsT=2.0。对于大多数材料，3×105应力循环次数可作为持久寿命疲劳强度范围的起始点（见ISO6336-3中寿命系数）。图2、图4、图6、图8、图10、图12、图14和图16中的Gflim和のFe是基于下列基准试验条件及如下基准试验齿轮参数（见5.2脚注1)：一螺旋角
B=0(Y=1);
m=(3~5)mm(Yx=1);
在不同试验条件下得到的数据可根据基准条件修正。应注意的是，不是连续载荷下的接触压力，而是ISO6336-2规定的载荷循环次数下非扩展性点蚀损伤的接触压力上限。3
GB/T3480.5—2008/IS06336-5：2003应力修正系数
缺口参数
齿根圆角处的粗糙度
齿轮精度等级
基本齿条
载荷系数
5.3.3双向弯曲强度
qST=2.5(Yrelr=1);
R=10 μm(YRrelr=1);
GB/T10095.1的(4～7)级；
GB/T1356;
b=(10~50)mm;
K=Kv=K=K=1。
图2、图4、图6、图8、图10、图12、图14和图16中的许用弯曲疲劳极限值是适用于单向重复的轮齿载荷。当存在反向满载时，须减小のpE值。在最恶劣条件下（每次接触都有反向满载的中间轮），OFlin和值应乘以0.7；当反向载荷不经常出现时，可根据齿轮使用过程中预期的反向载荷情况选择一个适当的系数。这部分内容可参考ISO6336-3中附录B。5.4Olim、Olim和Oye图
对于超出图1～图16中硬度范围的接触疲劳极限和许用弯曲疲劳极限值，可由供需双方在使用经验的基础上协商确定。
5.5Omm和Orlm的计算
接触疲劳极限Hm和弯曲疲劳极限可按下列公式计算：OHlin
式中：
齿面硬度HBW或HV；
常数（见表1）。
表面硬度范围严格控制在表中最低和最高硬度值之间。表1
Olim和Flim的计算
正火低碳
钢铸钢
铸铁材料
铸铁材料
材质类型
正火态
低碳锻钢
正火态
低碳锻钢
可锻铸铁
球墨铸铁
可锻铸铁
(铸态）
(铸态）
(珠光体）
(珠光体)
·（2）
铸铁材料
调质锻钢”
调质铸钢
渗碳钢?wwW.bzxz.Net
火焰及感
应淬火锻
钢和铸钢
材质类型
球墨铸铁
合金钢
合金钢
合金钢
合金钢
心部硬度
=25HRC偏下
=25HRC偏上
=30HRC
表1(续）
(铸态）
(铸态）
(铸态）
(铸态)
GB/T3480.5—2008/ISO6336-5:2003等级
GB/T3480.5—2008/ISO6336-5:2003序号
氮化锻钢，
氮化钢”，
调质氮化钢
碳氮共渗
锻钢?
a按GB/T13304
b按ISO683-1。
按ISO683-11。
d按ISO683-10。
材质类型
氮化钢
调质钢
氮化钢
调质钢
调质钢
调质钢
e按ISO683-1，ISO638-10或ISO683-11。600
(u/N)/o
表面硬度/HBW
a）正火低碳锻钢
表1(续)
(氮化）
(氮化）
(氮化）
(氮化）
（氮化共渗）
（氮碳共渗）
(g/N)/o
正火低碳锻钢和铸钢的6m（见6.2）B
/ML=MQ
表面硬度/HBW
b）铸钢
（/N）/
(gu/N)/o
表面硬度/HBW
a）正火低碳锻钢
(gu/N)/ado
GB/T3480.5--2008/ISO6336-5:2003300
(guw/N)/
通的
表面硬度/HBW
b）铸钢
正火低碳锻钢和铸钢的0rlim和0（见6.2)图2工
(gu/N)/o
表面硬度/HBW
a）可锻铸铁（见6.3）
表面硬度/HBW
b）球墨铸铁(见表2)
(/N)/o
表面硬度/HBW
c）灰铸铁(见表2)
注：当HBW<180时，表明组织中存在较多的铁素体，不推荐作为齿轮材料。图3铸铁材料
-铸铁的0lim（见6.3和表2）
GB/T3480.5—2008/IS06336-5:2003(gww/N)/
表面硬度/HBW
a）可锻铸铁
(ga/N)/o
表面硬度/HBW
c）灰铸铁
(g/N)/34
表面硬度/HBW
b）石墨铸铁
注：当HBW<180时，表明组织中存在较多的铁素体，这不推荐作为齿轮材料。图4铸铁材料
—铸铁的Omim和6re（见6.3和表2）8
(g/N)/3f
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