ISO 6336-5 2003正齿轮和斜齿轮载荷能力的计算 第五部分(中文)

ISO 6336正齿轮和斜齿轮载荷能力的计算第5部分：材料的强度和质量目录前言说明1范围2参考标准3术语、定义和符号4容许应力数值的测定方法4.1概述4.2方法A4.3方法B4.4方法B k4.5方法B p5标准容许应力数值——方法B5.1应用5.2容许应力数值（触点），σH lim5.3σF lim和σFE的弯曲应力数值5.4σH lim和σF lim以及σFE的曲线图5.5σH lim和σF lim的计算5.6表面硬化齿轮的渗碳层深度6材料质量和热处理要求6.1总体内容6.2正火低碳或铸钢，普通碳素、非合金钢（见图1和图2）6.3黑心可锻铸铁（见图3和图4）6.4其他材料（见图5和图16）6.5试样附录A（标准）通过淬火的齿轮装置的控制断面的尺寸的考虑附录B（资料）硬度换算表附录C（资料）用锉刀测试表面硬度参考书目1范围ISO 6336的本部分描述了接触和齿根应力，并为两套限定应力数都给出了数字值。

它规定了材料质量和热处理的要求并评价了它们对两套限定应力数的影响。

符合ISO 6336本部分的值适于同ISO 6336-2和ISO 6336-3以及工业、高速公路和海运齿轮的应用标准中提供的计算程序一起使用。

它们适用于评测伞齿轮的载荷能力的ISO 10300中提供的计算程序。

ISO6336的本部分适用于所有包含在那些标准中的齿轮装置，基本齿廓、齿廓的尺寸、设计等。

所得结果符合ISO 6336-1范围里说明的其他范围使用的方法得出的结果。

2参考标准以下参考文件对于本文件的应用是必不可少的。

对于有时效性的参考标准，只适用于引用的版本。

对于无时效性的参考标准，适用于参考文件的最新版（包括任何增补）。

ISO 53:1998，通用和重型机械制造业圆柱齿轮——标准基本齿条齿廓ISO 642:1999，钢——端淬火可淬硬性试验（乔米尼淬透性试验）ISO 643:—1)，钢——铁素体或奥氏体晶粒度的显微测定ISO 683-1:1987，可热处理钢，合金钢以及自由切削钢——第1部分：不同黑色产品形式的直接淬硬非合金和低合金可锻钢ISO 683-9:1988，可热处理钢，合金钢以及自由切削钢——第9部分：可锻自由切削钢ISO 683-10:1987，可热处理钢，合金钢以及自由切削钢——第10部分：可锻氮化钢ISO 683-11:1987，可热处理钢，合金钢以及自由切削钢——第11部分：可锻表面硬化钢ISO 1122-1:1998，齿轮术语词汇——第1部分：几何形状相关的定义ISO 1328-1:1995，圆柱齿轮——精确度的ISO体系——第1部分：规定和允许的关于对应齿轮齿根面的偏差值ISO 2639:2002，钢材——碳化以及表面渗碳硬化有效深度的测定和检验ISO 3754:1976，钢材——煅烧后淬火或感应淬火有效深度的测定ISO 4948/2:1981，钢材——分类——第2部分：根据主要质量等级和主要性能或应用特性对非合金及合金钢的分类ISO 4967:1998，钢材——非金属夹杂物含量的测定——使用标准图表的显微法ISO 6336-1:—2)，正齿轮和斜齿轮载荷能力的计算—第1部分：基本原理，说明和一般影响因素ISO 6336-2:—2)，正齿轮和斜齿轮载荷能力的计算—第2部分：表面耐久性计算（点蚀）ISO 6336-3:—2)，正齿轮和斜齿轮载荷能力的计算—第3部分：齿弯曲强度计算ISO9443:1991，可热处理和合金钢——热轧圆钢条和盘条的表面质量等级——技术交付条件ISO10474:1991，钢材和钢产品——检测文件ISO14104:1995，齿轮——磨加工后表面回火腐蚀剂检测ASTM3)A388-01，重钢锻件超声波检测的标准方法ASTM E428-00，超声波检测中使用的钢材参考试块的制作和控制的标准方法ASTM A609-91，浇注、碳素、低合金以及马氏体不锈钢、超声波检验的标准方法ASTM E1444-01，磁粉检验的标准方法注1)即将发布（ISO 643：1983的修订版）。

注2)准备中（分别为ISO 6336-1:1996，ISO 6336-2:1996和ISO 6336-3:1996的修订版）注3)美国试验和材料协会3术语、定义和符号出于本文件的目的，使用ISO 1122-1中提供的术语和定义以及ISO 6336-1中提供的符号。

4容许应力数值的测定方法4.1概述应测定每种材料和材料环境的容许应力数值，最好通过齿轮运行试验的方法。

试验条件和部件尺寸应（尽量切实可行的）与待测齿轮的运行条件和尺寸相同。

当对由现场试验得到的实验结果或数据进行评估时，总是有必要确定是否已经包括了对容许应力的专项影响以及评估过的数据比如在表面耐久的情况中，润滑的效果、表面粗糙度和齿轮的几何形状；在测量齿抗弯强度的情况中，内圆角半径、表面粗糙度和齿轮几何形状。

如果适合，当计算容许应力时1.0应由相关影响因素代替。

4.2方法A接触和弯曲的容许应力数值从在与预计运行条件非常相近的条件下对具有与待测齿轮的尺寸非常相近的尺寸的齿轮进行的耐久性测试得出。

4.3方法B接触和弯曲的容许应力数值从在参考测试条件下对参考测试齿轮进行的耐久性测试中得出。

齿根容许应力数值也可从脉动测试得出。

应考虑实际经验。

5.2和5.3条中规定的标准容许应力基于此类试验和经验。

容许应力数值有三个不同等级（ME, MQ和ML）。

如第6项所描述的，将会根据产品类型和采取的质量控制选择恰当的等级。

4.4方法B k弯曲容许应力数值从测试缺口试件的结果得出。

试件缺口半径与厚度比最好应与内圆半径与中心部分的齿根弦长比相似且表面情况应与齿根的表面情况相似。

当评估试验数据时，应理解试件收到的弯曲应力通常是纯净且交替变化的而齿轮的齿根曲面所受到的是复合弯曲、剪应力以及压缩应力。

各种材料的有关数据可以通过自主试验、经验或文字资料中获得，4.5方法B p弯曲容许应力数值从测试无缺口试件的结果中得出。

见4.4中对测试结果评估的说明。

为了把缺口灵敏度的效果纳入考虑中，有必要对实际的缺口形式和缺口因素进行计算；因此它们的结果会受到这些因素的极限不确定性的影响。

各种材料的相关数据可以从以知的实验设备或文字资料中获得（见参考书目）。

5标准容许应力数值—方法B5.1应用图1到图16中所示的容许应力数值建立在假设所选择的材料成分、热处理和检测方法都很适合于齿轮的尺寸的基础上。

如果专门材料的实验值可用，则可以用来代替图1到图16中的值。

ISO 6336本部分中所使用的数据是通过实验和实际经验证实过的。

所选值只有1%的破坏概率。

为了与其他的破坏概率相对应统计分析可以调整这些值。

当需要其他破坏概率（可靠性）时，σH lim，σF lim，和σF E的值可以通过一个适当的“可靠性因素”进行调整。

当进行这种调整时，应增加一个脚注来说明相应的百分比（例如10%破坏概率为σH lim10）。

所得的图9和图10中说明的容许应力数值是对应于精加工齿轮上大约0.15m n到0.2m n的有效渗碳层。

表面硬度等级的范围影响经过表面轮廓硬化、渗氮、碳氮共渗和氮碳共渗的齿轮，对其进行的规定可靠性不高。

与其他表面有关的材料因素和热处理具有明显高得多的影响。

有些情况中，没有包括所有的硬度范围。

所包含的范围通过图1到图16中各线的长度来说明。

对于表面淬硬钢（图9到图16），选择HV刻度做基准轴线。

为了比较HRC刻度也包括在内。

附录B包括了定义韦氏和洛氏硬度数值之间关系的换算表。

5.2容许应力数值（接触），σH lim容许应力数值（σH lim）从一个可能为了规定的周期数且无进展性点蚀发生而维持的触点压力得出。

对于有些材料，5×107应力周期被认为是长寿命强度范围的开端（见ISO 6336-2中的寿命因素）。

图1，3，5，7，9，11，13和15中说明的σH lim值是适合于参考运行条件和参考测试齿轮的尺寸的，如下4)：——中心距α=100mm——螺旋角β=0（Zβ=1）——模件m=3mm到5mm（Z x=1）——齿根面的平均峰谷粗糙度Rz=3μm（Z R=1）——切向速度v=10m/s（Z V=1）——润滑粘度V50=100mm²/s（Z L=1）——相同材料的配套齿轮（Z W=1）——齿轮精确度等级4到6根据ISO 1328-1——齿宽b=10mm到20mm——载荷影响系数K A= K V =K Hβ =K Hα =1试验齿轮被认为应该由于点蚀而失效当满足以下条件时：当完整淬硬的齿轮的总工作齿根面面积的2%或表面硬化齿轮的总工作齿根面面积的5%或一个独齿的工作齿跟面面积的4%因点蚀而损坏时。

百分比用于实验评估参考；它们的目的不是作为齿轮产品的限制。

注4) 调整在不同测试条件下得到的数据是为了与参考条件一致。

重点应注意σH lim不是持续载荷下的触点压力而是按照ISO 6336-2得出的规定载荷周期数的触点压力的上限，该触点压力可以在没有进展性点蚀破坏的条件下保持。

5.3σF lim和σF E弯曲应力数值5.3.1名义应力数值（弯曲），σF lim名义应力数（弯曲），σF lim是由测试参考实验齿轮（见ISO 6336-3）测定的。

它是与实验齿轮齿根面的材料、热处理和表面粗糙度的影响相对应的弯曲应力限定值。

5.3.2容许应力数值（弯曲），σF E容许应力数值（弯曲），σF E（σF E的定义见ISO 6336-3）是在假设材料情况（包括热处理）为完全弹性载荷的无缺口试件的基本弯曲强度：σF E=σF lim Y ST对于参考实验齿轮，应力修正系数Y ST=2.0。

对于大多数材料，3×106应力周期被认为是耐久强度范围（见ISO 6336-3中寿命因素）的开始。

表2，4，6，8，10，12，14和16中说明的σF lim和σFE值适合于参考运行条件和参考实验齿轮的尺寸，如下所示（见5.2，脚注3）：——螺旋角β=0（Yβ=1）——模件m=3mm到5mm（YX=1）——应力修正系数Y ST=2.0——缺口参数q ST=2.5（Yδ rel T=1）——齿根过度曲面的平均峰谷粗糙度R z=10µm（Y R rel T=1）——齿轮精确度等级4到7根据ISO 1328-1——基本齿条根据ISO 53——齿宽b=10mm到50mm——载荷系数K A =K V =K Fβ =K Fα =15.3.3反向弯曲图2，4，6，8，10，12，14和16中说明的容许应力数值适合于重复的和单向的齿载荷。

当发生完全载荷反向时，要求一个减少的σFE值。

在最严重的情况（比如每个载荷周期全部载荷都发生反向的空转齿轮）中，σF 和σFE值应减少为单向值的0.7倍。