5 應用

5.1方法

5.1.1通則

GB/T10062主要用于計算從圖紙或測量（重新計算）中獲得必要數(shù)據(jù)的錐齒輪。在初步設計階段，所獲得的數(shù)據(jù)是有限的，對于某些系數(shù)可采用近似或經(jīng)驗的數(shù)值。此外，在某些應用場合或粗略計算中，某些系數(shù)可設定為“1”或某個常數(shù)。但此時應選用保守的安全系數(shù)（見5，2）。無論何種情況，如果A、B、C法的結(jié)果不一致，則優(yōu)先選擇實際尺寸、全負荷試驗。如果A法的精確度與可靠度已被證明，與B法的比較優(yōu)先選用A法，同樣B法與C法比較則優(yōu)先選用B法。  

5.1.2實際尺寸、全負荷試驗

齒輪傳動設計實際尺寸、全負荷的試驗是預測整個齒輪系統(tǒng)性能（齒輪承載能力）的最有效的方法。試驗方法不需要用A、B、C法中任一中計算來校驗。然而對于錐齒輪，習慣上用B法或C法進行初始設計，然后用試驗方法來改進，以達到最佳的輪齒接觸、工作的平衡性以及調(diào)節(jié)性

5.1.3A法

從其他類似的齒輪傳動結(jié)構(gòu)的運行中獲得豐富的經(jīng)驗，從試驗結(jié)果或現(xiàn)場數(shù)據(jù)的推論中獲得滿意的指導資料。包括在上述推論中的系數(shù)要用精確測試和傳動系統(tǒng)的深入的數(shù)學分析或運行現(xiàn)場的經(jīng)驗等來評價。為使用A法，要知道齒輪載荷的全部數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)要清楚被描述并提供全部數(shù)學分析與試驗的前提條件、邊界條件、影響到結(jié)果的各種特征等。例如，這種方法的精確度要通過公認的齒輪測試來證實。對于這種方法，用戶和供應者協(xié)商一致。

5.1.4B法

從其他類似的齒輪傳動結(jié)構(gòu)的運行中獲得豐富的經(jīng)驗，從試驗結(jié)果或現(xiàn)場數(shù)據(jù)的推論中獲得滿意的指導資料。推薦本計算方法用于設計方案的比較，此外對某些系數(shù)給出了近似的方法及其評價的相關假定。對于給定工作條件下的相關假定的有效性要予于檢驗。

5.1.5C法

在評價某些系數(shù)時，如不能獲得適當?shù)脑囼灲Y(jié)果或類似設計的現(xiàn)場經(jīng)驗，則要采用進一步簡化的計算方法。上述簡化方法對于特定使用條件或某些特定的前提（例如，與驗收試驗相關的前提條件）是適用的。

5.2安全系數(shù)

當選擇安全系數(shù)時，允許的齒輪失效概率應小心的權(quán)衡，以平衡可靠度與成本之間的關系。如果在實際載荷條件下用試驗齒輪廂的方法能精確鑒別齒輪的性能，則可采用較低的安全系數(shù)。安全系數(shù)由計算強度除以工作應力來確定。

除上述總的要求以及與表面接觸疲勞強度（點蝕）和齒根彎曲強度（GB/T 10062.2、GB/T 10062.3）有關的特殊要求以外，只有當仔細考慮了材料數(shù)據(jù)的可靠度、計算所用載荷的可靠度后才能確定安全系數(shù)。在給定的失效概率條件下，用于計算的材料的疲勞極限才是有效的（GB/T8539材料的疲勞極限在失效概率為1％的情況下有效）。當安全系數(shù)增加時，則失效的危險降低，反之亦然。如果載荷或系統(tǒng)對振動的響應是估算的而不是測試所得的，則應采用較大的安全系數(shù)。

在確定安全系數(shù)時，要考慮下述的變化：

——由于制造公差引起的齒輪幾何參數(shù)變化；

——對中度的變化

——由于化學成分、純凈度與微觀結(jié)構(gòu)的變化（材料質(zhì)量與熱處理）引起的材料變化；

——潤滑與齒輪使用壽命期間維護的變化。

安全系數(shù)取值的合理性取決于計算中的假定可靠性（例如 ：計算的載荷假定）以及齒輪本身所要求的可靠性（可能發(fā)生的齒輪失效）。

齒輪產(chǎn)品應具有接觸強度的最小安全系數(shù)S_Hmin  =1，彎曲強度的最小安全系數(shù)S_Fmin=1.3(對弧齒錐齒輪)，S_Fmin=1.5（對于直錐齒輪或β_m≦5°的斜齒錐齒輪）。

對于點蝕損壞與斷齒的最小安全系數(shù)，供應者與用戶協(xié)商一致。

5.3強度系數(shù)

5.3.1試驗

對齒輪箱的性能的考驗，最有效的方法是實際尺寸、全負荷的試驗。這個方法受到高成本的限制。當類似的設計有豐富的經(jīng)驗并能獲得有關數(shù)據(jù)時，那么可從上述試驗與數(shù)據(jù)中通過推斷分析獲得滿意結(jié)果。另一方面，當不能獲得適用的測試數(shù)據(jù)與現(xiàn)場運行數(shù)據(jù)時，應保守的選取強度系數(shù)值。

5.3.2制造公差

強度核算各系數(shù)的取值應基于零部件加工的最低的規(guī)定精度。精度等級應按GB/T10095.1齒距偏差確定。

5.3.3隱含的精度

當系數(shù)的經(jīng)驗數(shù)據(jù)由曲線給出時，GB/T10062提供了曲線的擬合方程，以便編程。

注：擬合曲線的常數(shù)和系數(shù)明顯的比經(jīng)驗數(shù)據(jù)高一些。

5.4其他因素 

5.4.1綜述

除影響接觸強度和彎曲強度的各系數(shù)外，其他相關系統(tǒng)因素對整個傳動性能有也有重要影響。上述的影響在計算時必須考慮。

5.4.2潤滑

只有當運轉(zhuǎn)的齒輪輪齒配有與載荷、速度和齒面粗糙度相適應的潤滑油（有合適的黏度和添加劑），并有足夠潤滑油供給齒輪與軸承，而且保持合適的運行溫度時，GB/T10062計算公式所確定的承載能力才有效。5.4.3不對中誤差

許多齒輪傳動系統(tǒng)需外部支撐基礎（例如機器的底座）以保證齒輪嚙合的正確性。如果這些支撐基礎設計不良、存在初始的不對中誤差，或由于彈性形變或熱變形或其他影響因素，使這些支撐基礎在運行中變成不對中的狀態(tài)，對整個齒輪傳動系統(tǒng)性能將產(chǎn)生不利影響。

5.4.4變形

由于懸臂、徑向和軸向載荷造成的齒輪支撐箱體、軸與軸承的變形影響到齒輪嚙合過程的接觸。因變形是隨載荷而變化的，要在不同載荷下都獲得好的輪齒接觸是很難的。一般來說，原動機與工作機械的外載荷所引起的變形會降低齒輪的承載能力。外力與內(nèi)力引起的變形在確定輪齒實際接觸時都應充分考慮。

5.4.5材料和冶金質(zhì)量

大多數(shù)錐齒輪由表面滲碳淬火鋼制造。這種材料和其他材料的疲勞極限應在錐齒輪試驗基礎之上來確定。材料疲勞極限（基于鋼的冶金制造與熱處理的不同狀態(tài)來確定）從GB/T8539中查取。為選取材料的疲勞極限，應規(guī)范材料的硬度、拉伸強度以及質(zhì)量等級。

注高質(zhì)量等級的鋼具有高的疲勞極限，低質(zhì)量等級的鋼具有低的疲勞極限。

5.4.6殘余應力

任何一種含鐵的材料具有一中表層-心部硬度梯度這表明存在殘余應力。如果處理恰當，齒面表層將是壓應力，因此提高了輪齒彎曲疲勞強度。噴丸、表面滲碳、感應硬化（如果處理得當）是造成輪齒表面壓應力的通用方法。熱處理后的不恰當?shù)哪�齒工藝可能降低殘余壓應力導致輪齒齒根圓角處的殘余拉應力，從而降低了材料的疲勞極限。

5.4.7系統(tǒng)動力學

所使用的分析方法公式中包括動載系數(shù)K_V，由于輪齒制造誤差產(chǎn)生了附加載荷，從而降低了齒輪的承載能力。一般來說，本分析計算方法提供了簡化值，以便于應用。

由于原動機與工作機械聯(lián)結(jié)的質(zhì)量相對運動，并因此而引起的系統(tǒng)的動力響應產(chǎn)生了附加的輪齒載荷。使用系數(shù)K_A僅考慮原動機與工作機械的運行特征。但應認識到齒輪傳動副、齒輪箱體的誤差和工作機械等諸多因素在接近系統(tǒng)的固有頻率處誘發(fā)激振，共振能產(chǎn)生比正常載荷大幾倍的載荷。因此，涉及到臨界使用情況時，推薦進行整個系統(tǒng)分析。這種分析包括原動機、工作機、聯(lián)軸器、安裝條件、激振的根源等整個系統(tǒng)。必須計算自振頻率、振型、動態(tài)響應的振幅等。

5.4.8接觸斑點

為補償軸和安裝基礎的變形，在制造過程中絕大多數(shù)錐齒輪的輪齒在齒高與齒長方向是鼓形的。這樣造成了在滾動檢查時，在輕載荷下為局部接觸斑點。除另有規(guī)定外，在設計載荷下輪齒接觸斑點應分布整個齒面，不能集中于大小齒輪邊緣的斑點。對于未按鼓形齒加工的并且接觸斑點不良的錐齒輪，使用強度計算公式時需要對GB/T10062的系數(shù)修正，這些錐齒輪沒有包括在本標準內(nèi)。

5.4.9腐蝕

齒輪的腐蝕會明顯降低齒輪的彎曲強度與接觸強度。輪齒腐蝕影響的定量分析超出了GB/T10062的范圍。5.4基本計算公式中的影響系數(shù)

GB/T10062基本計算公式包括了由幾何參數(shù)確定的系數(shù)或常規(guī)方法確定的系數(shù)，上述系數(shù)都要根據(jù)他們的計算式計算。

GB/T10062的計算公式中也包括了反映制造偏差和齒輪箱工作周期的系數(shù)。考慮到眾多的影響，這些系數(shù)統(tǒng)稱為影響系數(shù)。雖然這些系數(shù)按相互獨立來處理，但在一定程度上是相互影響的（難做定量分析）。這些系數(shù)包括影響載荷的系數(shù)K_A、K_V、K_Hβ、K_Fβ、K_Hα、K_Fα和影響許用應力的諸系數(shù)。

還包括反映應力與壽命關系的系數(shù)。   

各影響系數(shù)可用不同的方法來確定。如果需要，系數(shù)帶號可加下標A、B、C等。除另有規(guī)定外（例如應用標準中有規(guī)定），對重要的傳動優(yōu)先選用更精確的方法。當計算影響系數(shù)的方法不能簡明識別時，建議使用補充下標。

對于某些應用情況，必須采用不同的方法選擇各系數(shù)（例如：確定動載系數(shù)、齒間載荷系數(shù)的不同的方法）。書寫計算報告時所采用的方法用擴展的下標注明。例如：K_V-C。