ISO與AGMA漸開線圓柱齒輪強(qiáng)度計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)的比較

吳昌林 呂云霏

華中科技大學(xué),武漢,430074

ISO與AGMA漸開線圓柱齒輪強(qiáng)度計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)的比較

吳昌林 呂云霏

華中科技大學(xué),武漢,430074

分析和比較了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)標(biāo)準(zhǔn)與美國(guó)齒輪制造者協(xié)會(huì)(AGM A)標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于漸開線圓柱齒輪強(qiáng)度計(jì)算方法的差異,采用分類比較和實(shí)例對(duì)比的方法分析了兩種標(biāo)準(zhǔn)的修正系數(shù)在含義和取值上的差異,以及齒輪的參數(shù)和修正系數(shù)對(duì)齒輪強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果的影響。研究結(jié)果表明,兩種標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算結(jié)果不存在其中一種比另一種更為保守的關(guān)系;AGMA標(biāo)準(zhǔn)的彎曲強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果對(duì)齒輪的幾何參數(shù)的變化更為敏感;參數(shù)和修正系數(shù)的取值不同是導(dǎo)致兩種標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生差異的原因,其中疲勞極限、載荷、幾何參數(shù)和壽命對(duì)接觸強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果的影響較大;試驗(yàn)齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)、載荷和幾何參數(shù)對(duì)彎曲強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果的影響較大。

ISO標(biāo)準(zhǔn);AGMA標(biāo)準(zhǔn);齒輪強(qiáng)度;比較

0 引言

關(guān)于漸開線圓柱齒輪的強(qiáng)度計(jì)算方法,國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)和各主要工業(yè)國(guó)家都頒布了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn),當(dāng)前使用較多的是ISO標(biāo)準(zhǔn)與美國(guó)齒輪制造者協(xié)會(huì)(AGM A)標(biāo)準(zhǔn)[1]。我國(guó)現(xiàn)行的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 3480-1997《漸開線圓柱齒輪承載能力計(jì)算方法》是等效采用的 ISO 6336-1～6336-3:1996標(biāo)準(zhǔn)。

國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者對(duì)ISO標(biāo)準(zhǔn)與AGMA標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行過(guò)比較與分析,日本機(jī)械學(xué)會(huì)在1979年對(duì)幾種主要的齒輪強(qiáng)度計(jì)算方法進(jìn)行了較為詳細(xì)的比較[2],但近年來(lái),許多計(jì)算公式已經(jīng)隨著技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行了修改,其比較結(jié)果有待更新;周長(zhǎng)江等[1]對(duì)ISO標(biāo)準(zhǔn)和AGMA標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)步驟、公式和系數(shù)含義進(jìn)行了比較,并將分別采用兩種標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算的齒根應(yīng)力與有限元分析的結(jié)果進(jìn)行比較,認(rèn)為兩種標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算結(jié)果均偏大,即偏保守,且ISO標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算結(jié)果更為保守;Kawalec等[3]的研究結(jié)果則表明,按有限元方法計(jì)算得到的齒根應(yīng)力大于AGM A標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算結(jié)果,小于ISO標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算結(jié)果;Cahala等[4]根據(jù)6組齒輪的許用應(yīng)力計(jì)算結(jié)果,用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法得出了一個(gè)簡(jiǎn)化的從ISO標(biāo)準(zhǔn)到AGMA標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換公式;Labath等[5]的研究表明,隨著齒形、螺旋角、壓力角等參數(shù)的變化,ISO標(biāo)準(zhǔn)和AGMA標(biāo)準(zhǔn)的強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果呈現(xiàn)不同的變化趨勢(shì)。以上研究對(duì)于齒輪設(shè)計(jì)與研究有著重要的參考價(jià)值,但均未明確分析導(dǎo)致兩種標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算結(jié)果之間存在較大差異的原因。

本文分析和比較ISO標(biāo)準(zhǔn)與AGMA標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于漸開線圓柱齒輪的強(qiáng)度計(jì)算方法的差異,著重比較兩種標(biāo)準(zhǔn)的修正系數(shù)的含義和取值的差異,并分析齒輪的參數(shù)和修正系數(shù)對(duì)齒輪強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果的影響。

1 計(jì)算公式比較

1.1 接觸強(qiáng)度計(jì)算公式比較

1.1.1 強(qiáng)度條件

ISO 6336-2標(biāo)準(zhǔn)中,接觸強(qiáng)度計(jì)算的基本公式為[6]

ANSI/AGMA 2101-D-2004標(biāo)準(zhǔn)中,接觸強(qiáng)度計(jì)算的基本公式為[7]

需要注意的是,ISO標(biāo)準(zhǔn)中的σHP與AGM A標(biāo)準(zhǔn)中的σHP含義不同,前者為許用應(yīng)力,后者為疲勞極限;ISO標(biāo)準(zhǔn)中的S H與AGMA標(biāo)準(zhǔn)中的S H含義也不同,前者為計(jì)算安全系數(shù),后者為最小安全系數(shù)。

ANSI/AGMA 2101-D-2004標(biāo)準(zhǔn)中并未定義接觸強(qiáng)度的計(jì)算安全系數(shù),為了便于比較,參照ISO 6336-1標(biāo)準(zhǔn)[8],定義接觸強(qiáng)度的計(jì)算安全系數(shù)為S H AGMA,則有強(qiáng)度計(jì)算公式:

式(1)和式(3)的左右兩端皆由計(jì)算得來(lái),不易對(duì)兩種標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較;式(2)和式(4)左端的計(jì)算安全系數(shù)由計(jì)算得來(lái),右端的最小安全系數(shù)的取值由齒輪設(shè)計(jì)制造者與用戶經(jīng)過(guò)協(xié)商人為規(guī)定,對(duì)于同一對(duì)齒輪,最小安全系數(shù)確定后,比較分別用兩種標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算得到的計(jì)算安全系數(shù)的大小,即可對(duì)兩種標(biāo)準(zhǔn)的強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較,因此本文采用比較計(jì)算安全系數(shù)的方法來(lái)比較兩種標(biāo)準(zhǔn)的強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果。

1.1.2 計(jì)算安全系數(shù)公式比較

ISO 6336-2標(biāo)準(zhǔn)的接觸強(qiáng)度計(jì)算安全系數(shù)公式為[6]

ANSI/AGMA 2101-D-2004標(biāo)準(zhǔn)的接觸強(qiáng)度計(jì)算安全系數(shù)公式為

分析式(5)和式(6)可知,對(duì)于接觸強(qiáng)度計(jì)算,ISO標(biāo)準(zhǔn)和AGMA標(biāo)準(zhǔn)的公式均是基于Hertz提出的兩個(gè)彈性圓柱體接觸面上的載荷分布公式,并引入若干修正系數(shù),公式形式上具有一定的相似性,ISO標(biāo)準(zhǔn)引入的修正系數(shù)較多,考慮的影響因素較為全面,計(jì)算較為復(fù)雜,兩種標(biāo)準(zhǔn)的修正系數(shù)含義的比較見2.1節(jié)。

1.2 彎曲強(qiáng)度計(jì)算公式比較

1.2.1 強(qiáng)度條件

ISO 6336-3標(biāo)準(zhǔn)中,彎曲強(qiáng)度計(jì)算的基本公式為[9]

ANSI/AGMA 2101-D-2004標(biāo)準(zhǔn)中,彎曲強(qiáng)度計(jì)算的基本公式為[7]

需要注意的是,ISO標(biāo)準(zhǔn)中的σFP與AGMA標(biāo)準(zhǔn)中的σFP含義不同,前者為許用應(yīng)力,后者為疲勞極限;ISO標(biāo)準(zhǔn)中的S F與AGMA標(biāo)準(zhǔn)中的S F含義也不同,前者為計(jì)算安全系數(shù),后者為最小安全系數(shù)。

ANSI/AGMA 2101-D-2004標(biāo)準(zhǔn)中并未定義彎曲強(qiáng)度的計(jì)算安全系數(shù),為了便于比較,參照ISO 6336-1標(biāo)準(zhǔn)[8],定義彎曲強(qiáng)度的計(jì)算安全系數(shù)為S F AGM A,則有強(qiáng)度計(jì)算公式:

對(duì)于彎曲強(qiáng)度計(jì)算,本文同樣采用比較計(jì)算安全系數(shù)的方法來(lái)比較兩種標(biāo)準(zhǔn)的強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果,原因見1.1.1節(jié)。

1.2.2 計(jì)算安全系數(shù)公式比較

ISO 6336-3標(biāo)準(zhǔn)的彎曲強(qiáng)度計(jì)算安全系數(shù)公式為[9]

ANSI/AGMA 2101-D-2004標(biāo)準(zhǔn)的彎曲強(qiáng)度計(jì)算安全系數(shù)公式為

分析式(11)和式(12)可知,對(duì)于彎曲強(qiáng)度計(jì)算,ISO標(biāo)準(zhǔn)和AGM A標(biāo)準(zhǔn)的公式均是基于由拋物線梁理論推導(dǎo)出的Lew is公式,并引入若干修正系數(shù),公式形式上具有一定的相似性,ISO標(biāo)準(zhǔn)引入的修正系數(shù)較多,考慮的影響因素較為全面,計(jì)算較為復(fù)雜,兩種標(biāo)準(zhǔn)的修正系數(shù)含義的比較見2.2節(jié)。

ISO標(biāo)準(zhǔn)在計(jì)算公式中采用了法面模數(shù)m n,而AGMA標(biāo)準(zhǔn)的公式中采用的是端面模數(shù)m t,為便于比較,本文將AGMA公式中的m t轉(zhuǎn)化為mn,即

2 修正系數(shù)含義比較

2.1 接觸強(qiáng)度計(jì)算的修正系數(shù)含義比較

由1.1.2節(jié)可知,ISO標(biāo)準(zhǔn)和AGMA標(biāo)準(zhǔn)的齒輪強(qiáng)度計(jì)算公式所引入的修正系數(shù)不完全相同。為了便于比較,本文根據(jù)修正系數(shù)所考慮的影響因素,將接觸強(qiáng)度計(jì)算的修正系數(shù)分為六大類,將每一類的系數(shù)分別進(jìn)行比較,比較結(jié)果如表1所示。

表1 接觸強(qiáng)度計(jì)算的修正系數(shù)含義比較

分析表1可知,對(duì)于接觸強(qiáng)度計(jì)算,ISO標(biāo)準(zhǔn)比AGMA標(biāo)準(zhǔn)考慮的影響因素更為全面,尤其是關(guān)于幾何參數(shù)、材料特性和表面狀況類影響因素,ISO標(biāo)準(zhǔn)引入的修正系數(shù)較多;AGMA標(biāo)準(zhǔn)雖然比ISO標(biāo)準(zhǔn)多考慮了溫度和不同可靠性對(duì)齒輪強(qiáng)度的影響,但在一般的設(shè)計(jì)和使用條件下,Yθ、Y Z均取單位值,對(duì)結(jié)果沒有影響。

2.2 彎曲強(qiáng)度計(jì)算的修正系數(shù)含義比較

由1.2.2節(jié)可知,ISO標(biāo)準(zhǔn)和AGMA標(biāo)準(zhǔn)齒輪強(qiáng)度計(jì)算公式所引入的修正系數(shù)不完全相同。為了便于比較,本文根據(jù)修正系數(shù)所考慮的影響因素,將彎曲強(qiáng)度計(jì)算的修正系數(shù)分為五大類,將每一類的系數(shù)分別進(jìn)行比較,比較結(jié)果如表2所示。

表2 彎曲強(qiáng)度計(jì)算的修正系數(shù)含義比較

分析表2可知,對(duì)于彎曲強(qiáng)度計(jì)算,ISO標(biāo)準(zhǔn)比AGM A標(biāo)準(zhǔn)考慮的影響因素更為全面,尤其是關(guān)于幾何參數(shù)、材料特性和表面狀況類影響因素,ISO標(biāo)準(zhǔn)引入的修正系數(shù)較多;AGMA標(biāo)準(zhǔn)雖然比ISO標(biāo)準(zhǔn)多考慮了輪緣厚度、溫度和不同可靠性對(duì)齒輪強(qiáng)度的影響,但在一般的設(shè)計(jì)和使用條件下,KB、Yθ、YZ均取單位值,對(duì)結(jié)果沒有影響。

3 齒輪實(shí)例計(jì)算與分析

3.1 實(shí)例參數(shù)與強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果

為了比較ISO和AGMA兩種標(biāo)準(zhǔn)的修正系數(shù)和強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果,對(duì)表3所示的兩組齒輪進(jìn)行計(jì)算,其強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果如表4、表5所示。

由表4和表5可知,對(duì)于實(shí)例1中的軟齒面齒輪,ISO標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算安全系數(shù)比AGMA標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算安全系數(shù)小,而對(duì)于實(shí)例2中的硬齒面齒輪則相反,因此不能得出其中一種標(biāo)準(zhǔn)比另一種標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算結(jié)果更為保守的結(jié)論;另外對(duì)于實(shí)例1,接觸強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果的差異較大,而對(duì)于實(shí)例2,彎曲強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果的差異較大。

表3 實(shí)例齒輪參數(shù)

表4 實(shí)例1強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果及比較

表5 實(shí)例2強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果及比較

3.2 接觸強(qiáng)度計(jì)算的系數(shù)比較與分析

由1.1.2節(jié)可知,接觸強(qiáng)度的計(jì)算安全系數(shù)的公式可分解為齒輪材料的接觸疲勞極限、工作齒寬、名義切向力等參數(shù)和各類修正系數(shù)的乘積。為了分析導(dǎo)致兩種標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算結(jié)果的差異的原因,本文將兩種標(biāo)準(zhǔn)的修正系數(shù)按2.1節(jié)的方法進(jìn)行分類,根據(jù)這些系數(shù)在式(5)和式(6)中所起的作用,分別比較各類修正系數(shù)對(duì)接觸強(qiáng)度的計(jì)算安全系數(shù)的影響,同理將兩種標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算公式中的參數(shù)進(jìn)行分類比較。

表6 各類參數(shù)和修正系數(shù)對(duì)接觸強(qiáng)度計(jì)算安全系數(shù)的影響(代數(shù)式)

表7 各類參數(shù)和修正系數(shù)對(duì)接觸強(qiáng)度計(jì)算安全系數(shù)的影響(實(shí)例1)

表8 各類參數(shù)和系數(shù)對(duì)接觸強(qiáng)度計(jì)算安全系數(shù)的影響(實(shí)例2)

分析表7和表8可知,分別由ISO標(biāo)準(zhǔn)和AGMA標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算得到的彈性系數(shù)相同,而疲勞極限以及載荷、幾何參數(shù)、壽命、材料特性與表面狀況類修正系數(shù)的不同是導(dǎo)致兩種標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生差異的原因;對(duì)于實(shí)例1的軟齒面齒輪,疲勞極限和載荷、幾何參數(shù)、壽命類修正系數(shù)的差異較大;對(duì)于實(shí)例2的硬齒面齒輪,壽命類修正系數(shù)的差異較大。

3.3 彎曲強(qiáng)度計(jì)算的系數(shù)比較與分析

由1.2.2節(jié)可知,彎曲強(qiáng)度的計(jì)算安全系數(shù)的公式可分解為齒輪材料的彎曲疲勞極限、工作齒寬、名義切向力等參數(shù)和修正系數(shù)的乘積。為了分析導(dǎo)致兩種標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算結(jié)果的差異的原因,本文將兩種標(biāo)準(zhǔn)的修正系數(shù)按2.2節(jié)的方法進(jìn)行分類,根據(jù)這些系數(shù)在式(11)和式(13)中所起的作用,分別比較各類修正系數(shù)對(duì)彎曲強(qiáng)度的計(jì)算安全系數(shù)的影響,同理,將兩種標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算公式中的參數(shù)進(jìn)行分類比較。

由于式(11)中的 F t/(bm n)與式(13)中的F t/(bm n)相等,不需進(jìn)行比較;為了便于比較,將ISO標(biāo)準(zhǔn)公式中的cosβ并入幾何參數(shù)類的修正系數(shù)中。

具體的比較方法如表9所示,比較結(jié)果如表10和表11所示。

表9 各類參數(shù)和修正系數(shù)對(duì)彎曲強(qiáng)度計(jì)算安全系數(shù)的影響(代數(shù)式)

表10 各類參數(shù)和修正系數(shù)對(duì)彎曲強(qiáng)度計(jì)算安全系數(shù)的影響(實(shí)例1)

分析表10和表11可知,分別由ISO標(biāo)準(zhǔn)和AGM A標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算得到的疲勞極限以及各類修正系數(shù)的不同,是導(dǎo)致兩種標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生差異的原因。其中差異最大的是其他類修正系數(shù),這是由于ISO標(biāo)準(zhǔn)引入了試驗(yàn)齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)

Y ST,當(dāng)按ISO 6336-5標(biāo)準(zhǔn)選取σF lim值時(shí),Y ST始終等于2.0。此外,對(duì)于實(shí)例1的軟齒面齒輪,載荷和幾何參數(shù)類修正系數(shù)的差異也較大,對(duì)于實(shí)例2的硬齒面齒輪,幾何參數(shù)類修正系數(shù)的差異也較大。

3.4 對(duì)比齒輪組計(jì)算與分析

分析表4和表5可知,ISO標(biāo)準(zhǔn)和AGMA標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算結(jié)果中相差最大的是實(shí)例2的彎曲強(qiáng)度的計(jì)算安全系數(shù),由3.3節(jié)可知,產(chǎn)生這一差異的主要原因是ISO標(biāo)準(zhǔn)引入的試驗(yàn)齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)Y ST和兩種標(biāo)準(zhǔn)的幾何參數(shù)類修正系數(shù)的差異。為了分析齒輪的幾何參數(shù)對(duì)彎曲強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果的影響,本文選取8組齒輪進(jìn)行對(duì)比分析,該8組齒輪的參數(shù)如表12所示,其中大齒輪齒數(shù)值固定為55,其他未列在表12中的參數(shù)與實(shí)例2相同,計(jì)算結(jié)果如表13所示。

表11 各類參數(shù)和修正系數(shù)對(duì)彎曲強(qiáng)度計(jì)算安全系數(shù)的影響(實(shí)例2)

表12 對(duì)比齒輪組參數(shù)

表13 對(duì)比齒輪組計(jì)算結(jié)果

對(duì)表13的計(jì)算結(jié)果隨小齒輪齒數(shù)、法面模數(shù)和螺旋角的變化而發(fā)生變化的情況進(jìn)行分析,分析結(jié)果如表14所示。

表14 對(duì)比齒輪組計(jì)算結(jié)果分析

由表14可知,隨著小齒輪齒數(shù)、法面模數(shù)和螺旋角的增大,ISO標(biāo)準(zhǔn)和AGMA標(biāo)準(zhǔn)的彎曲強(qiáng)度的計(jì)算安全系數(shù)均增大,而ISO/AGMA的值減小,即AGMA標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算安全系數(shù)增長(zhǎng)的幅度較大,對(duì)小齒輪齒數(shù)、法面模數(shù)和螺旋角的變化較為敏感。

3.5 兩種標(biāo)準(zhǔn)的參數(shù)和修正系數(shù)取值不同的原因分析

由以上分析可知,ISO標(biāo)準(zhǔn)和AGMA標(biāo)準(zhǔn)的參數(shù)和修正系數(shù)的取值不同是導(dǎo)致兩種標(biāo)準(zhǔn)的強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生差異的原因,而兩種標(biāo)準(zhǔn)的參數(shù)和修正系數(shù)之所以不同,主要是由于ISO標(biāo)準(zhǔn)與AGM A標(biāo)準(zhǔn)相比,前者更側(cè)重于理論公式推導(dǎo),并加入部分實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)數(shù)據(jù),而后者則在理論的基礎(chǔ)上引入了較多的來(lái)自工業(yè)實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)公式[4],兩種標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算公式并不完全相同[6-9],具體表現(xiàn)如下:

(1)雖然兩種標(biāo)準(zhǔn)的最基本的強(qiáng)度計(jì)算理論相同,但在一些具體的參數(shù)和修正系數(shù)的計(jì)算上,兩種標(biāo)準(zhǔn)所采用的強(qiáng)度理論和計(jì)算方法并不完全相同,例如動(dòng)載系數(shù)的計(jì)算、彎曲強(qiáng)度的危險(xiǎn)截面的確定等[6-9]。

(2)兩種標(biāo)準(zhǔn)的部分參數(shù)(包括修正系數(shù)計(jì)算公式中的參數(shù))來(lái)源于齒輪試驗(yàn),而在制定兩種標(biāo)準(zhǔn)時(shí)所采用的試驗(yàn)設(shè)備、溫度和潤(rùn)滑條件、鋼材制造工藝、熱處理工藝、齒輪加工工藝、試驗(yàn)齒輪的參數(shù)、對(duì)失效的判定標(biāo)準(zhǔn)等并不完全相同,因此由試驗(yàn)結(jié)果得到的參數(shù)的取值也會(huì)存在一定的差異。

4 結(jié)論

(1)從計(jì)算安全系數(shù)的比較結(jié)果來(lái)看,不能得出其中一種標(biāo)準(zhǔn)比另一種標(biāo)準(zhǔn)更為保守的結(jié)論,這與文獻(xiàn)[1]的結(jié)論不完全一致,因文獻(xiàn)[1]僅通過(guò)比較計(jì)算齒根應(yīng)力來(lái)判斷計(jì)算結(jié)果是否保,而未考慮許用應(yīng)力對(duì)強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果的影響。

(2)ISO標(biāo)準(zhǔn)比AGMA標(biāo)準(zhǔn)考慮的影響因素更為全面,引入的修正系數(shù)更多,計(jì)算更為復(fù)雜。參數(shù)和修正系數(shù)的取值不同是導(dǎo)致兩種標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生差異的原因;對(duì)于接觸強(qiáng)度計(jì)算,疲勞極限以及載荷、幾何參數(shù)、壽命類修正系數(shù)對(duì)結(jié)果的影響較大;而對(duì)于彎曲強(qiáng)度計(jì)算,試驗(yàn)齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)Y ST以及載荷、幾何參數(shù)類修正系數(shù)對(duì)結(jié)果的影響較大。

(3)用兩種標(biāo)準(zhǔn)的彎曲強(qiáng)度計(jì)算公式計(jì)算的安全系數(shù)均隨著小齒輪齒數(shù)(大齒輪齒數(shù)不變)、法面模數(shù)和螺旋角的增大而增大,其中AGMA標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算安全系數(shù)對(duì)以上幾何參數(shù)的變化更為敏感。兩種標(biāo)準(zhǔn)的彎曲強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果隨功率、轉(zhuǎn)速、齒寬、變位系數(shù)等其他參數(shù)的變化而發(fā)生變化的規(guī)律以及接觸強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果的變化規(guī)律則有待進(jìn)一步研究。

(4)兩種標(biāo)準(zhǔn)對(duì)理論推導(dǎo)、試驗(yàn)數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)公式的偏重有所不同,在一些具體的參數(shù)和修正系數(shù)的計(jì)算上采用了不同的強(qiáng)度理論和計(jì)算方法,且兩種標(biāo)準(zhǔn)所依據(jù)的試驗(yàn)結(jié)果的試驗(yàn)條件也不盡相同,這些因素導(dǎo)致了兩種標(biāo)準(zhǔn)的參數(shù)和修正系數(shù)的取值存在一定的差異。

[1] 周長(zhǎng)江,唐進(jìn)元,劉艷萍,等.齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)兩種計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)的比較研究[J].機(jī)械傳動(dòng),2006,30(3):9-10,50.

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Comparison between ISO and AGMA Gear Strength Rating Methods for Involute CylindricalGears

W u Changlin LǜYunfei
Huazhong University of Science&Technology,Wuhan,430074

Comparative analysis of involute cylindrical gear strength rating methods used by ISO standard and AGMA standard w as conducted.Gear parameters and derating factors w ere classified.Differences between themeaning and selection ofgear parameters and derating factors,aswellas their effectson gear rating results,w ere analyzed through calculations.The study indicates that neither of the two standards ismore conservative than the other one,and the bending strength rating results of AGMA standard are m ore sensitive to the change of gear geometry parameters.The study also indicates that different values of parameters and derating factors cause the differences in gear rating resu lts of the two standards.The allowab le stress number,load,geometry parameters and life have the most significanteffectson pitting resistance rating results;while the stress correction factor relevant to the test gears,load and geometry parameters have the most significant effect on bending strength rating results.

international standards organization(ISO)standard;American gear manu facturers association(AGM A)standard;gear strength;com parison

TH 12

1004—132X(2011)12—1418—06

2010—08—17

(編輯 何成根)

吳昌林,男,1951年生。華中科技大學(xué)機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院教授、博士研究生導(dǎo)師。主要研究方向?yàn)闄C(jī)械傳動(dòng)裝置熱系統(tǒng)分析的熱網(wǎng)絡(luò)方法、汽車齒輪動(dòng)態(tài)和熱態(tài)設(shè)計(jì)及三維修形、水工模型自動(dòng)控制與檢測(cè)、零部件表面自動(dòng)拋光以及多作用容積式機(jī)器的開發(fā)等。發(fā)表論文100余篇。呂云霏,女,1986年生。華中科技大學(xué)機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院碩士研究生。