【纺织行业标准(FZ)】 纺织机械渐开线圆柱齿轮承载能力简化计算方法

1引言
中华人民共和国纺织行业标准
纺织机械渐开线圆柱齿轮承载能力简化计算方法
FZ/T90077—95
代替FJ/Z124—8？
本文件适用于纺织机械中由钢、铸铁制造的，基本齿廊符合GB1357一87《渐开线圆柱齿轮模数》的内、外啮合直齿、斜齿和人字齿圆柱齿轮传动。本文件相对应的齿轮精度标准为GB/T10095-88《渐开线圆柱齿轮精度》及FZ/T90032--92《纺织机械渐开线圆柱齿轮精度》，对于采用其他精度标准的齿轮，应折算成相应的精度等级。本文件是以GB/T3480一83《渐开线圆柱齿轮承载能力计算方法》为基础，结合纺织机械渐开线圆柱齿轮的实际简化而成。
本文件包括齿面接触强度和轮齿弯曲强度两种计算方法。闭式齿轮传动（HB<350的软齿面或HB>350的硬齿面），按齿面接触和轮齿弯曲两种强度条件计算，开式（或半开式）齿轮传动，只按轮齿弯曲强度条件计算，但应将计算齿根应力g乘以磨损系数Km（一般Km=1.25～2.00）。对于纺织机械中载荷特别大，特别精确的圆柱齿轮传动应仍按GB/T3480一83的一般方法计算。2名义转矩及有关载荷的修正系数2.1名义转矩T免费标准bzxz.net
小齿轮的名义转矩T，（N·mm）可按式（1）计算：T, = 9.549× 106
式中：P—传递的名义功率，kW，ni—小齿轮转速，minl。
（1）)
2.2使用系数KA
K是考虑由于啮合外部因素引起的动力过载影响的系数。它取决于原动机和从动机械的特性，质量比，联轴器以及运行状态等。如有可能，使用系数应通过精密测量或对传动系统的全面分析来确定。当上述方法不能实现时，如原动机为电动机，则K可参考表1查取。表1使用系数KA
从动机械工作特性及其示例
均勾平稳
如螺杆挤压机、梳棉机、整经
机、并条机、细纱机
中等振动
如毛精梳机、平网印花机、绕
注：①本表适用于非共振速度区运转的减速齿轮装置。②对于增速传动，根据经验建议取上表值的1.1倍。中国纺织总会1995-01-24批准
严重冲击
如织机、针刺机、冲床、轧机
1995-01-24实施
FZ/T90077—95
③当外部机械与齿轮装置之间有挠性连接时，KA值可根据具体情况适当减小，但不能小于1。2.3内部载荷系数KH、Ke
内部载荷系数Kμ、K是用以考虑：a。大、小齿轮啮合振动产生的附加动载荷，b。载荷沿齿宽方向分布不均匀，c。同时啮合的各对轮齿间载荷分配不均匀等影响而引人的载荷修正系数。在齿面接触强度计算中记为K，在轮齿弯曲强度计算中记为K，。K、K，值的大小主要与齿型结构（直齿或斜齿)、齿轮精度、齿宽系数d（d。=b/d，b为齿宽，mm，d,为小齿轮分度圆直径，mm）、齿面硬度组合、齿轮布置状况等因素有关。对于一般的齿轮传动，K由图1查取，K，由图2查取。Kut
a斜齿轮（小齿轮对称支承）
b、直齿轮（小齿轮对称支承）
图1齿面接触强度计算的内部载荷系数KHKa
c．斜齿轮（小齿轮非对称支承）1.0
c。斜齿轮（小齿轮悬臂支承）
FZ/T 90077--95
续图1
d．直齿轮（小齿轮非对称支承）0.6
f．直齿轮（小齿轮悬臂支承）
FZ/T 90077-95
a：斜齿轮（小齿轮对称支承）
斜齿轮（小齿轮非对称支承）
直齿轮（小齿轮对称支承）
直齿轮（小齿轮非对称支承）
图2轮齿弯曲强度计算的内部载荷系数Kl..
FZ/T90077-95
斜齿轮（小齿轮悬臂支承）
f．直齿轮（小齿轮悬臂支承）
续图2
注；图1和图2中的6，7，8，9等数字表示齿轮精度等级（指三个公差组中的最低等级），4
·表示硬齿面，
一表示软齿面。
当21>30时，由图1及图2查取的K，及K，值应乘以（1+）值加以修正。值见表2。表2内部载荷系数修正的8值
齿型结构
精度等级
注：表中2=2，-30。
齿面接触强度计算
3.1基本计算公式
校核公式：
设计公式：
0.0045342
0.0050842
0.0043542
0.0047042
KA·KH·T,
0.00359A2
0.002504 z
0.0020642
0.0009642
式中：H
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KA·KH·TI
计算接触应力，N/mm2，
小齿轮的名义转矩，N·m。见式（1）；齿宽，mm，
小齿轮的分度圆直径，mm，
齿宽系数，见3.2.1款，
（3）
。21、22 分别为小齿轮和大齿轮的齿数，u≥1。对于减速传动,u=2a
齿数比，u=
i（传动比），对于增速传动，u=或手动传动，有时u可达8～12，KA使用系数，见2.2条，
。对于一般减速传动，取umax6～8，开式传动KH-—齿面接触强度计算的内部载荷系数，见2.3条，ZeH
接触强度计算的螺旋角及节点区域系数，见3.2.2款；弹性系数，、/N/mm2，见3.2.3款，接触强度计算的重合度系数，见3.2.4款，许用接触应力，N/mm2，见3.2.5款；“+”号用于外啮合，“－”号用于内啮合。基本计算公式中的各参数
齿宽系数d
齿宽系数dd
一般减速器的中值可按表3的推荐值选取。表3
般通用减速器的中·推荐值
两支承相对于小齿轮对称布置
两支承相对于小齿轮不对称布置0.7~1.15
小齿轮作悬臂布置
注：大、小齿轮皆为硬齿面时，中取较小值。对于开式（或半式）齿轮传动：=0.3～0.5。在纺织机械中，因轴向位置的限制，齿宽一般选得较小，计算时可根据实际要求决定Φ的值，般邮不宜小于0.2。
3.2.2接触强度计算的螺旋角及节点区域系数ZβH210
(,) (,±
.0.025
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图3接触强度计算的螺旋角及节点区域系数ZBH（αn=20°）p,()
乙βBH是用以考虑节点齿廓曲率对接触应力影响，并将分度圆上切向力折算为节圆上的法向力，以及考虑斜齿轮接触线倾斜对接触应力影响的系数。当法面齿形角αn为20时，ZBH可从图3中，根据（2±）／（222）值查得。“+”号用于外啮合，“一”号用于内啮合，对斜齿轮，α，、为法向变位系数。3.2.3弹性系数2E
ZE是用以考虑材料弹性模量E和泊桑比对接触应力影响的系数。一些常用材料组合的乙e可从表4查取。211
球墨铸铁
灰铸铁
齿轮1
弹性模量E
206000
202000
173000
118000126000
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表4常用材料组合的ZE值
齿轮2
泊桑比
球墨铸铁
灰铸铁
球墨铸铁
灰铸铁
球墨铸铁
灰铸铁
灰铸铁
3.2.4接触强度计算的重合度系数23.2.4.1接触强度计算的重合度系数Z弹性模量E
206000
202000
173000
118000 ~126000
202000
173000
118000
173000
118000
118000
泊桑比v，
VN/mam?
162.0~165.4
143.7~146.0
Z。是用以考虑重合度对单位齿宽载荷影响的系数。Z。可根据端面重合度e和纵向重合度e：从图4中查取。当斜齿轮1时，按：=1线查取。eα、e值的计算见3.2.4.2项。
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图4接触强度计算的重合度系数Z。+0.95
3.2.4.2重合度α、p
对于法面齿形角αn=20的齿轮传动，当齿数21、z2，分度圆螺旋角β,法向变位系数a1、c2已知时，可图5查得端面啮合角αt，再由图6分别查得ea/，、α2/z，，则端面重合度α=α，+ o
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图5端面啮合角α
纵向重合度可由式（4）或式（5）求得：e=
b·sinp
元·mn
ee=0.318@d-2, ·tgB
式中：中d-—齿宽系数。
3.2.5齿轮的许用接触应力GHP
（4）
...*（5)
大、小齿轮应分别计算。在采用试验齿轮的接触疲劳极限为依据时，其值可按式（6）计算：GHLim·ZLVR
式中：HLim一
一试验齿轮的接触疲劳极限，N/mm2，见3.2.5.1项，ZtvR——润滑油膜影响系数，见3.2.5.2项，(6)
一接触强度最小安全系数。一般可靠性SHmin =1高可雍性SHmin=1.25;低可靠SHmin—
性SHmin=0.85。如有使用经验，可自行确定适当的值。214
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5060708090100
图6端面重合度eα
3.2.5.1试验齿轮的接触疲劳极限GHL im200
400500600
齿数之
αHLim是指某种材料的齿轮经长期持续的重复载荷作用（不少于50×106次）齿面保持不破坏时的极限应力。
QHLi可由图7～11根据材料和齿面硬度查取。如果在区域图的上半部取值，应特别注意材料的质量，材料试验及严格的热处理工艺和检验，并按材料性能、热处理和工艺过程进行合理设计，否则应在区域图下部取值。一般情况下，可在区域图中间取值。在纺织机械行业，根据材料的质量和热处理情况，一般应在区域图中部偏下取值。图中(HLim.值是试验齿轮在持久寿命期内，失效概率为1%时的齿面接触疲劳极限应力。215
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齿面硬度，HB
正火的结构朗
接触疲劳极限αHLim（正火结构钢和铸钢）图７
球悬铁
熟心可锻铸蚨
坑铸铁
200 -+
齿面硬度，HB
图8接触疲劳极限gHLim（铸铁）
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