在設(shè)計齒輪傳動裝置的各零件時，要適當考慮運行中所有可能施加的載荷祥国。這些載荷不僅包括通過齒輪傳動作用在零件上的轉(zhuǎn)矩載荷，還要考慮外載荷，即懸臂載荷荒典、外加的推力載荷、動載荷（例如來自懸臂小齒輪）等吞鸭。這些組件的設(shè)計寺董，還要能承受可能超過運行載荷的任何裝配作用力。在設(shè)計時刻剥，應(yīng)考慮到運行載荷出現(xiàn)在最壞可能的荷組合遮咖，包括200%的瞬時尖峰起動載荷。
零件的計算應(yīng)該在本指導性技術(shù)文件所規(guī)定的限定范圍內(nèi)造虏。在用戶要求或技術(shù)規(guī)范規(guī)定了不同的設(shè)計標準時御吞，例如較高的軸承壽命，這要用協(xié)議來取得一致漓藕。
另一種根據(jù)試驗數(shù)據(jù)或現(xiàn)場經(jīng)驗的零件計算方法是允許的陶珠。齒輪的制造商應(yīng)指出并以文件形式表明所作的全部變動。
齒輪箱的功率還可包括許用懸臂載荷值享钞，此值通常被指作用在從箱體或外殼零件的表面至一個軸徑的距離處揍诽，由這些懸臂載荷所引起的相關(guān)零部件中的應(yīng)力也必須在本指導性技術(shù)文件要求的范圍內(nèi)。
齒輪箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)將齒輪慧菜、軸與軸承的綜合裝配封閉起來，并保證必要的剛度意苞，使齒輪能夠正常的嚙合祖匕。該箱體在規(guī)定的內(nèi)部和外部載荷作用的條件下應(yīng)保持齒輪齒向的一致性。
閉式齒輪傳動裝置的基本計算公式應(yīng)依照GB/T19406-2003。每一齒輪的計算系數(shù)的計算方法有可能被修改杭厘，齒輪設(shè)計者必須指明使用GB/T19406-2003時的所有變動酣殊。
接觸強度是兩曲面或齒面間赫茲接觸（壓）應(yīng)力來測一的。是與同樣的輪齒載荷成正比隶丁。在輪齒表面與在齒根上引起的應(yīng)力性質(zhì)的不同反映在同樣材料與載荷強度上锡移，接觸應(yīng)力極限和彎曲應(yīng)力極限有相應(yīng)的區(qū)別。
“齒輪失效”術(shù)語是其主觀上的概念漆际，也是很多意見不一致的來源淆珊。一個觀察者的“失效”可以是另一個觀察者的“磨合”。較完整的敘述見GB/T3481奸汇。
軸承制造商所用的壽命計算方法是建立在導致碎裂的次表層疲勞損傷上的酒危。其他型式的軸承損傷的存在應(yīng)包括而不是限于因潤滑劑污染所產(chǎn)生的擦傷引起的表面碎裂似靖、保持架的交效、塑性變形败旋，由于極度的瞬時過載導致的剝落录切，以及由于瞬時失去油膜而引起的嚴重擦傷或膠合炎剿。
軸的設(shè)計應(yīng)足夠承受得起內(nèi)部載荷（齒輪嚙合產(chǎn)生的）與外部載荷。軸的強度與剛性兩者是很重要的并徘。足夠的軸強度將避免疲勞或塑性變形，而足夠的剛性將保持齒輪與軸承的軸向?qū)χ行浴?/DIV>
5.5.2軸的應(yīng)力計算
軸的名義應(yīng)力按以下公式計算扰魂。公式（6）與公式（7）可應(yīng)用于薄壁軸的設(shè)計麦乞，這里比值dshi/dshe＜0.9是不允許的。
式中：σs——軸的計算扭轉(zhuǎn)應(yīng)力劝评，單位為牛每平方毫米（N/mm2）姐直；
T——軸的轉(zhuǎn)矩，單位為牛米（N·m）蒋畜；
dshe——軸的外徑声畏，單位為毫米（mm）；
dshi——軸的內(nèi)徑姻成，單位為毫米（mm）淤点；
σb——軸的計算彎曲應(yīng)力，單位為牛每平方毫米（N/mm2）能盈；
M——彎曲扭矩揉远，單位為牛米（N·m）。
對實心軸接寥，公式（6）與公式（7）簡化為：
5.5.3許用應(yīng)力
由彎曲與扭轉(zhuǎn)產(chǎn)生的計算應(yīng)力不應(yīng)超過從公式（10）～公式（15）所確定的許用應(yīng)力值衰件，這些公式是DIN743的簡化形式并受到以下的限制。
（1）公式（10）～公式（15）適用于以下范圍的軸徑：
在此范圍以外的軸徑季础，按下列條件選用：
25mm≤dshe≤150mm
在此范圍以外的軸徑擅盏，按下列條件選用：
如dshe≤25，取dshe=25mm谦选；
如150≤dshe≤500纹硼，取dshe=150mm。
（2）公式（14）和公式（15）僅應(yīng)用于：
dshe0.36×σB＞2600N/mm2率偏。
（3）基于以下條件導出許用應(yīng)力的計算公式：
a）利用軸的現(xiàn)代設(shè)計方法脱睛，應(yīng)使用效應(yīng)力集中系數(shù)保持在每一公式所列的量大值以下；
b)交變扭轉(zhuǎn)應(yīng)力（0到最大）和交變彎曲應(yīng)力浙于；
c)公式（11）與公式（13）僅應(yīng)用于幾乎沒有應(yīng)力集中效果的軸的斷面
d)采用選用系數(shù)Ksf來考慮變載荷的影響护盈；
e)對于應(yīng)力循環(huán)次數(shù)不超過10000時挟纱，瞬時過載不超過200%Pmc；
f)材料的要求見5.4.3條中的規(guī)定腐宋。
對于調(diào)質(zhì)材料：
若0.09×(σB)0.4＜βr≤0.113×(σB)0.4
σsa=[2.22-0.35×log(dshe)]×σB0.6…………………………（10）
若βr≤0.09×(σB)0.4
σsa=[2.61-0.35×log(dshe)]×σB0.6…………………………（11）
若0.10×σB0.6＜βσ≤0.175×σB0.6
σba=[1.88-0.30×log(dshe)]×σB0.63…………………………（12）
若βσ≤0.10×(σB)0.4
σba=[2.40-0.31×log(dshe)]×σB0紊服。66…………………………（13）
對于滲碳與表面硬化材料：
若βσ≤0.113×(σB)0.4
σsa=[1.43-0.36×log(dshe)]×σB0.68…………………………（14）
若βσ≤0.175×(σB)0.4
σba=[6.02-1.58×log(dshe)]×σB0.57…………………………（15）
上述式中：
σB——材料的抗拉強度，單位為牛每平方毫米（N/mm2）胸竞；
σsa——許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力欺嗤，單位為牛每平方毫米（N/mm2）；
σba——許用彎曲應(yīng)力卫枝，單位為牛每平方毫米（N/mm2）煎饼；
βr——扭轉(zhuǎn)缺口系數(shù)；
βσ——彎曲缺口系數(shù)校赤。
在此范圍以外的應(yīng)用吆玖，須要求更詳細的分析。
5.5.4材料的要求
對于調(diào)質(zhì)材料马篮，規(guī)定許用應(yīng)力的基礎(chǔ)是臨界應(yīng)力截面處的最小表面硬度沾乘。臨界截面1/4半徑處深度的最小硬度應(yīng)該是此表面的最小硬度的75%。
對于表面硬化材料诽泪，規(guī)定許用應(yīng)務(wù)的基礎(chǔ)是在臨界應(yīng)力截面內(nèi)杰赴，在表面下三倍有效硬化層深度的距離上的最小心部硬度。
對于調(diào)質(zhì)與表面硬化材料兩者來說挂闺，用GB/T8539-2000中附錄C中的轉(zhuǎn)換表格可將硬度轉(zhuǎn)化為抗拉強度便金。
軸的材料應(yīng)符合GB/T8539-2000的ML等級的要求。硬度高于241BHN（255HV）的材料應(yīng)經(jīng)磁粉檢測轮贫，在臨界應(yīng)力表面不允許有長于1mm的顯示拐扛。
在臨界應(yīng)力表面，磨削過的表面不應(yīng)發(fā)生磨削回火辱窘。
給定半徑上的硬度可以通過在同樣合金楷焦，有代表性的試驗棒試樣的相同半徑上的硬度測量來確定。該合金是與產(chǎn)品軸一起經(jīng)過熱處理的膝班，在熱處理時試樣應(yīng)與軸具有相同的直徑头位，見GB/T8539-2000的6.3條。
合理的合金等級的選擇應(yīng)根據(jù)臨界截面上預定的淬火速率庇晤，臨界截面大小以及Jomin淬透來決定虱硝。詳見GB/T8539-2000附錄B。
當被制造商的經(jīng)驗證實時厕氨，可用統(tǒng)計的或其他可檢驗的過程控制方法替代詳細的質(zhì)量要求进每。詳見GB/T8539-2000的第0章和第4章及5.1和6.1。
5.5.5變形
為保證輪齒以及軸承的良好接觸命斧，不管應(yīng)力水平如何田晚，必須分析軸的變形嘱兼。
5.6鍵
5.6.1應(yīng)用范圍
本計算方法可以下范圍內(nèi)應(yīng)用于鍵的連接（見圖1）：
bk/dsh≤0.36
(hk-tk)/tk≤0.81
(hk-tk)/bk≤0.45
鍵數(shù)，i≤2
此外贤徒，還必須滿足下列要求：
a)ltr≤1.3dsh(更長長度對配合強度的提高不會有明顯效果)
b)不改變轉(zhuǎn)矩的方向芹壕。
假如a)和b)不滿足時，應(yīng)用一種更精確的方法接奈，例如DIN6892：1995踢涌，方法B。
5.6.2許用轉(zhuǎn)矩
許用轉(zhuǎn)矩Ta取由公式（16）或公式（17）計算得到的轉(zhuǎn)矩中較小值序宦。
式中：
σsc0.9Remin………………………………（18）
ιps=0.379Re………………………………（19）
Tc——基于許用壓應(yīng)力的許用轉(zhuǎn)矩睁壁，單位為牛米（N·m）；
Ts——基于鍵和許用剪切應(yīng)力的許用轉(zhuǎn)矩互捌，單位為牛米（N·m）返雷；
σsc——許用壓應(yīng)力，單位赤牛每平方毫米（N/mm2）弓席；
ιps——鍵內(nèi)的許用剪切應(yīng)力，單位為牛每平方毫米（N/mm2）陌贾；
dsh——軸徑转是，單位為毫米（mm）；
Tn——被子驅(qū)動機械的名義轉(zhuǎn)矩矢盾，單位為牛米（N·m）粤段；
Ta——基于Tc與Ts中較小者的許用轉(zhuǎn)矩，單位為牛米（N·m）姚藤；
Re——鍵材料的抗拉強度幢剂，單位為牛每平方毫米（N/mm2）；
bk——鍵寬偷欲，單位為毫米（mm）凳赃；
hk——鍵高，單位為毫米（mm）附垒；
tk——軸的鍵槽深度撕贞，單位為毫米（mm）；
ltr——鍵的支承長度测垛，單位為毫米（mm）捏膨；
i——鍵數(shù)；
φ——載荷的分配系數(shù)食侮。
對于1個鍵時号涯，φ-1；對于2個鍵時锯七，φ=0.75链快。
5.6.3最大轉(zhuǎn)矩
瞬時尖峰轉(zhuǎn)矩超過用公式（16）或公式（17）計算得到的許用值時誉己，在一限定的循環(huán)次數(shù)內(nèi)運行可以允許。其最大轉(zhuǎn)矩值Tmax由下式確定：
Tmax=（fLTa）+0.8TR…………………………（20）
式中：
Tmax——最大轉(zhuǎn)矩久又，單位為牛米（N·m）巫延；
fL——載荷尖峰頻率系數(shù)（見表2）；
TR——由于過盈配合引起的傳遞轉(zhuǎn)矩地消，單位為牛米（N·m）炉峰。
如果采用過盈配合，除非實際值已知外脉执，按照公差范圍所許可的最少過盈配合來計算TR宗揣。
式中：
AR——配合的載荷，單位為牛（N）坠汹。
表2載荷尖峰頻率系數(shù)
|
轉(zhuǎn)矩尖峰循環(huán)次數(shù) |
載荷尖峰頻率系數(shù) |
|
韌性材料 |
脆性材料 |
|
≤103 |
1.50 |
1.30 |
|
＞103～104 |
1.40 |
1.15 |
|
＞104～105 |
1.25 |
1.00 |
|
＞105～106 |
1.15 |
1.00 |
|
＞106 |
1.00 |
1.00 |
AR=πPHdsheLμ………………………………（22）
式中：
PH——軸與轂公共配合面上的壓應(yīng)力芍摩，單位為牛每平方毫米（N/mm2）；
L——輪轂的長度逻烛，單位為毫米（mm）宪隅；
μ——磨擦因數(shù)。
式中：
I——實際或最小可能的過盈配合潭拖，單位為毫米（mm）赫丈；
ρs——軸材料的泊松比；
ρH——轂材料的泊松比厦螟；
Es——軸材料的彈性模數(shù)官溜，單位為牛每平方毫米（N/mm2）；
EH——轂材料的彈性模數(shù)癣二，單位為牛每平方毫米（N/mm2）牵字。
式中：
dbe——輪轂的外徑，單位為毫米（mm）哥谷；
dhi——輪轂的內(nèi)徑岸夯，單位為毫米（mm）。
5.7螺紋緊固件
5.7.1設(shè)計依據(jù)
螺紋緊固件的用途是將兩個或更多的連接件緊固在一起们妥。緊固件應(yīng)有足夠的抗拉強度和數(shù)量囱修，以承受最大的內(nèi)部與外部設(shè)計載荷和避免因緊固件的拉伸導致用夾緊力緊固的各連接件之間的位移。緊固件也可能經(jīng)受剪切載荷王悍，這種情誤解要求作進一步分析破镰，但不在本指導性技術(shù)文件范圍以內(nèi)。以下計算緊固件應(yīng)力的簡化方法是根據(jù)VDI2230-1的標準压储。
5.7.2緊固件的預緊載荷
預緊載荷 是為保持夾緊力耐施加工于緊固件的最初的載荷鲜漩。應(yīng)用于閉式齒輪傳動裝置的緊固件，推薦的預緊載荷的拉應(yīng)力σM為緊固件0.2%殘余量的屈服強度σρ0.2的70%（見表3）。
σM=0.7σρ0.2…………………………（26）
表3緊固件預緊載荷的拉應(yīng)力
|
ISO特性等級a |
緊固件的最大名義直徑
dmax/mm |
0.2%殘余量的屈服強度a
σρ0.2/( N/mm2) |
預緊載荷拉應(yīng)力
σm/( N/mm2) |
|
8.8 |
29 |
640 |
448 |
|
9.8 |
16 |
720 |
504 |
|
10.9 |
39 |
940 |
658 |
|
12.9 |
39 |
1100 |
770 |
|
a按照ISO898-1的特性等級孕似。 |
70%的數(shù)值是用于因扭矩磨擦因數(shù)的變化踩娘、為獲得緊固后的裝配精度，以及允許緊固件的重復使用喉祭，而提供的一種防止過應(yīng)力保證的適當?shù)陌踩禂?shù)的數(shù)值养渴。
拉力預載荷施加在緊固件的拉伸區(qū)，并可由下式計算：
FM=AsσM………………………………（27）
As=0.785(Df-0.938Pf)2…………………………（28）
式中：
As——緊固件的應(yīng)力橫截面抛惶，單位為平方毫米（mm2）伍茎；
Df——緊固件的名義直徑，單位為毫米（mm）衡蟹；
Pf——緊固件的螺紋節(jié)距已清，單位為毫米（mm）。
一般用對緊固件施加扭矩來獲得緊固件的預緊載荷镇弄、或用其他的方法卷霜，例如液壓拉伸與加熱的方式。使緊固件產(chǎn)生預緊載荷的緊固扭矩纽肄∫旁ǎ可由式計算：
MA=KtcFMDf…………………………（29）
式中：
MA——上緊扭矩，單位為牛米（N·m）夹村；
Ktc——扭矩系數(shù)什异，一般取總的磨擦因數(shù)為0.12，Ktc=0.16×10-3岩模；
FM——拉力預緊載荷，單位為牛（N）肖粮。
5.7.3緊固件的許用應(yīng)力
許用拉抻應(yīng)力σfa:
σfa=0.35σMKJ……………………（30）
式中：
σM——預緊載荷的拉伸應(yīng)力孤页；
KJ——連接的剛度系數(shù)，見表4涩馆。
表4連接的剛度系數(shù)
|
連接的剛度系數(shù) |
連接的材料 |
|
鋼 |
鑄鐵 |
|
KJ |
1.14 |
1.26 |
許用拉伸應(yīng)力是基于以下條件（在此范圍以外的應(yīng)用場合要求詳細的分析）：
（1）金屬對金屬連接行施；
（2）拉伸預緊載荷為0.7(σρ0.2)，見表3魂那；
（3）基于在連接的開口外40%的緊固件應(yīng)力蛾号，在200%條件下規(guī)定的安全系數(shù)為1.25；
（4）lg≥4Df（見圖2）涯雅。
5.7.4緊固件的拉伸應(yīng)力
所施加的位伸載荷應(yīng)建立在齒輪傳動裝置機械功率產(chǎn)生的力的基礎(chǔ)之上鲜结。考慮到在可能的最壞方向上起作用的這些力應(yīng)包括所有內(nèi)部與外部施加的載荷活逆，即是臂載荷精刷、止推載荷等，但不應(yīng)包括拉抻預緊載荷。施加的拉伸載荷是考慮在緊固件的拉抻區(qū)起作用的怒允。緊固件的拉伸應(yīng)力可由下式計算：
式中：
σf——計算的拉伸應(yīng)力埂软，單位為牛每平方毫米（N/mm2）；
FA——施加的拉伸載荷思袋，單位為牛（N）聪供。
5.7.5緊固件的鎖緊裝置
大多數(shù)工業(yè)應(yīng)用場合，箱體與箱蓋上的緊固件不要求鎖緊裝置估骡。安裝在軸上的緊固件出于安全原因應(yīng)該鎖緊蜒且。曲型的鎖緊方法包括：
（1）鎖緊墊圈（各種型式的）；
（2）在螺紋咬合區(qū)的嵌入件院颜；
（3）自鎖型式琅沟；
（4）鎖緊組件；
（5）鎖緊突形薄片驳墓；
（6）鎖緊金屬絲区基。
5.8其他零件
關(guān)于其他應(yīng)該考慮的零件可見附件B。
