JB-T 9837-1999 拖拉机圆柱齿轮承载能力计算方法

ICS65.060.10T63JB/T9837－1999拖拉机圆柱齿轮承载能力计算方法Calculationmethodsofloadcapacityofcylindricalgearsfortractors1999-08-06发布2000-01-01实施国家机械工业局发布()I前言本标准是对ZBT63009—89《拖拉机圆柱齿轮承载能力计算方法》的修订。本标准与ZBT63009—89相比，在以下主要技术内容上有所改变：——对计算齿轮的名义载荷与有关标准协调并用公式表示。本标准自实施之日起代替ZBT63009—89。本标准的附录A是提示的附录。本标准由全国拖拉机标准化技术委员会提出并归口。本标准起草单位：洛阳拖拉机研究所。本标准主要起草人：孙维恭、于瑞玺。JB/T9837－1999()11范围本标准规定了拖拉机圆柱齿轮齿面接触强度和齿根弯曲强度的校核计算方法。本标准适用于基本齿廓符合GB/T1356和其它非20°齿形角的拖拉机内、外啮合直齿和斜齿渐开线圆柱齿轮，齿轮应符合JB/T5615的要求。本标准也适用于类似拖拉机的车辆传动装置的相对齿轮。2引用标准下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。GB/T1356—1988渐开线圆柱齿轮基本齿廓GB/T2979—1991农业轮胎系列GB/T3480—1997渐开线圆柱齿轮承载能力计算方法JB/T5615—1991拖拉机传动齿轮技术条件3代号、术语本标准采用表1所列代号、术语。表1代号术语或含义单位a´bbcalCrC´d1；d2da1；da2db1；db2df1；df2EFbnFtFβFβx角度变位齿轮中心距齿宽计算齿宽啮合刚度（轮齿单位齿宽总刚度平均值）单对齿刚度（一对轮齿的单位齿宽的最大刚度）小、大轮分度圆直径小、大轮齿顶圆直径小、大轮基圆直径小、大轮齿根圆直径弹性模量（杨氏模量）刀尖圆心至刀齿对称线的距离法面内基圆周上的名义切向力端面内分度圆周上的名义切向力齿向公差初始啮合齿向误差mmmmmmN/(mm·μm)N/(mm·μm)mmmmmmmmMPammNNμmμm国家机械工业局1999-08-06批准中华人民共和国机械行业标准拖拉机圆柱齿轮承载能力计算方法CalculationmethodsofloadcapacityofcylindricalgearsfortractorsJB/T9837－1999代替ZBT63009—892000-01-01实施JB/T9837－19992表1(续)代号术语或含义单位fpbhhFehaoKAKFαKFβKHαKHβKPLKVmnmtqsRardSFSFminSHSHminSFnT1；T2TbjTuVWmxYFYRrelTYS；YSTYβYδrelTyαyβZBZEZHZLZRZV基节极限偏差齿高载荷作用于单对齿啮合区外界点时的弯曲力臂刀具基本齿廓齿顶高使用系数弯曲强度计算的齿间载荷分配系数弯曲强度计算的齿向载荷分配系数接触强度计算的齿间载荷分配系数接触强度计算的齿向载荷分配系数行星齿轮均载系数动载系数法向模数端面模数齿根圆角参数轮廓表面算术平均偏差驱动轮半径弯曲强度的计算安全系数弯曲强度的最小安全系数接触强度的计算安全系数接触强度的最小安全系数危险截面上的齿厚小、大轮的名义转矩发动机标定转矩拖拉机轮胎（履带）的附着转矩齿数比（u=z2/z1≥1）线速度，分度圆圆周速度单位齿宽平均载荷变位系数载荷作用于单对齿啮合区外界点时的齿形系数相对齿根表面状况系数载荷作用于单对齿啮合区外界点时的应力修正系数和试验齿轮的应力修正系数，YST=2弯曲强度计算的螺旋角系数相对齿根圆角敏感系数齿廓跑合量齿向跑合量单齿啮合系数弹性系数节点区域系数润滑油系数粗糙度系数速度系数μmmmmmmmmmmmμmmmmN·mN·mN·mm/sN/mmμmμm21MPaJB/T9837－19993表1(完)代号术语或含义单位ZβZεz1；z2zv1；zv2αFenαFetαenαetαnαtα´tαsββbεαεβεγνμρaoρfσFσFoσFpσFLimσHσHoσHpσHLim接触强度计算用的螺旋角系数接触强度计算用的重合度系数小、大轮的齿数斜齿轮的小、大轮的当量齿数单对齿啮合区外界点处法向载荷作用角单对齿啮合区外界点处端面载荷作用角单对齿啮合区外界点处的法向压力角单对齿啮合区外界点处的端面压力角法向分度圆压力角端面分度圆压力角端面啮合角相似齿形角分度圆螺旋角基圆螺旋角端面重合度纵向重合度总重合度润滑油运动粘度泊桑比基本齿条齿顶圆角半径危险截面处齿根圆角半径计算齿根弯曲应力齿根基本强度许用齿根应力试验齿轮的弯曲疲劳极限计算接触应力计算接触应力基本值许用接触应力试验齿轮的接触疲劳极限（°），rad（°），rad（°），rad（°），rad（°），rad（°），rad（°），rad（°），rad（°），rad（°），radmm2/smmmmMPaMPaMPaMPaMPaMPaMPaMPa4基本公式4.1齿面接触强度4.1.1按式（1）计算计算接触应力σH：abebsHHVA1tEBHH1KKKKuubdFZZZZZ±×=·························(1)4.1.2按式（2）计算许用接触应力σHp：HEVLHLimHpSZZZss=············································(2)JB/T9837－199944.1.3按式（3）、式（4）校核承载能力：σH≤σHp···················································(3)HEVLHLimHssZZZS=≥SHmin········································(4)4.2齿根弯曲强度（小齿轮、大齿轮分别计算）4.2.1按式（5）计算计算齿根弯曲应力σF：FFVASFntFabbsKKKKYYYmbF=··································(5)4.2.2按式（6）计算许用齿根应力σFp：FRrelTrelTSTFLimFpSYYYdss=·········································(6)4.2.3按式（7）和式（8）校核承载能力：σF≤σFp·····················································(7)FRrelTrelTSTHLimFssdYYYS=≥SFmin·····································(8)5通用计算数据和系数的确定5.1名义转矩T和名义切向力Ft在按发动机标定转矩Tb换算到计算齿轮上的转矩Tbg和按拖拉机轮胎（履带）的附着转矩jT换算到计算齿轮上的转矩gjT中，取两者中较小值作为名义转矩T。各计算公式见式（9）~式（11）：jT=2Grdj···················································(9)Tbg=Tbibgηbg··················································(10)gggjjjjhiTT=················································(11)式中：G——每个驱动轮胎承载能力（取胎内气压为0.1MPa时的承载能力，在GB/T2979中查取）或每边履带对地面的垂直作用力，N；rd——驱动轮动力半径，轮胎按名义尺寸乘以0.935；履带按驱动轮节圆半径；m；j——附着系数，轮式拖拉机取0.65；履带拖拉机取1.0；ibg，gji——分别为从发动机和从驱动轮传至计算齿轮的传动比；ηbg，gjh——分别为从发动机和从驱动轮传至计算齿轮的传动效率。其中齿轮的传动效率用下列经验值：圆柱齿轮0.98，圆锥齿轮0.97，行星齿轮0.96。对于四轮驱动拖拉机，按发动机标定转矩和按前、后驱动轮承载能力比例关系，计算前，后驱动轮转矩TF、TR，见式（12）和式（13）：FRRFFFRbF)(hrGGrGiTT+=··········································(12)RRFRRbRhGGGiTT+=···············································(13)JB/T9837－19995式中：iR——从发动机传至后驱动轮的传动比；GF，GR——分别为前、后轮胎承载能力，N；rF，rR——分别为前、后轮动力半径，m；ηF，ηR——分别为从发动机传至前、后驱动轮的传动效率。注：各代号中的参数值同前。对理论速度低于7km/h的各挡，按最接近7km/h的挡计算前、后驱动轮转矩。计算机耕船齿轮时，名义转矩按发动机标定转矩换算；计算动力输出轴齿轮时，名义转矩按发动机标定转矩的80%换算。名义切向力可按式（14）计算：zmTF2000tt×=···············································(14)式中：z——所计算齿轮的齿数。5.2使用系数KA使用系数是考虑由于啮合外部因素引起的动力过载影响的系数。使用系数应通过实际载荷测量或综合的系统分析确定[参见附录A（提示的附录）]。在上述条件不能具备时可参考表2选取。表2是根据几种拖拉机工作载荷测量的结果确定的。计算行星机构齿轮时，应考虑载荷分配不均的影响，使用系数应乘以行星齿轮均载系数，KPL=1.05~1.1；行星架轴孔距精度低者取上限值。表2拖拉机齿轮类型KA农业轮式拖拉机传动系农业履带式拖拉机传动系机耕船传动系动力输出轴齿轮（旋耕）1.20~1.301.20~1.301.25~1.351.80~2.005.3运载系数KV动载系数是考虑啮合振动产生的内部附加动载荷影响的系数。其定义为实际齿轮副啮合时的最大作用力与纯由外加载荷所产生的作用力之比值。拖拉机及类似车辆的齿轮传动系结构型式、尺寸、转速、齿轮线速度等的变化范围不是很大，制造精度在7~9级之间，大多数为8级。根据对一些现有拖拉机和类似车辆的动载系数的核算，动载系数变化范围是不大的。一般可取KV=1.03~1.06。5.4齿向载荷分配系数KHβ、KFβ齿向载荷分布系数是考虑沿齿宽载荷分配不均匀影响的系数。根据拖拉机的具体情况，齿宽与模数之比一般在5~9范围内。按式（15）或式（16）计算齿向载荷分配系数KHβ、KFβ：mxrH2)(1WYFCKbbb-+=··········································(15)KFβ=(KHβ)FN···················································(16)JB/T9837－19996式中：Fβx=fma+fsh；fma——加工、安装误差产生的啮合误差分量，μm。根据拖拉机齿轮制造情况，实际fma一般在齿向公差的43附近，故取fma=0.75Fβ，Fβ为齿向公差，μm；fsh——综合变形产生的啮合齿向误差分量，μm。对简支式支承，取fsh=0.25Fβ；对悬臂式支承，取fsh=Fβ。其中结构刚度较低者取fsh=(1.0~2.0)Fβ；Yβ——齿向跑合量，μm。Yβ=0.15Fβx≤6；bKKFWVAtm=；Cr=(0.75εα+0.25)C´；C´=14N/(mm·μm)；NF——指数，22F)/()/(1)/(hbhbhbN++=。5.5齿间载荷分配系数KHα，KFα齿间载荷分配系数是考虑同时啮合的几对轮齿间载荷分配不均匀的影响系数。对于直齿轮：KHα=KFα=1················································