在变动载荷下工作的齿轮强度核算

在变动载荷下工作的齿轮应通过测定和分析计算确定其整个寿命的载荷图谱按疲劳累积假说(Miner法则)确定当量转矩Teq并以当量转矩Teq代替名义转矩T按表轮齿受力分析求出切向力Ft再分别进行齿面接触强度核算和轮齿弯曲强度核算此时取KA1。当无载荷图谱时则可用名义载荷近似校核齿轮的齿面强度和轮齿弯曲强度

当量载荷(转矩Teq)求法如下

下图是以对数坐标的某齿轮的承载能力曲线与其整个工作寿命的载荷图谱图中T1T2T3、…为经整理后的实测的各级载荷N1N2N3、…为与T1T2T3、…相对应的应力循环次数。小于名义载荷T50%的载荷(如图中T5)认为对齿轮的疲劳损伤不起作用故略去不计则当量应力循环次数Neq

式中 Ni——第i级载荷应力循环次数

ni——第i级载荷作用下齿轮的转速

k——齿轮每转一周同侧齿面的接触次数

hi——在i级载荷作用下齿轮的工作小时数

承载能力曲线与载荷图谱

根据Miner法则(疲劳累积假说)此时的当量载荷为

常用齿轮材料的p值列于下表

常用的齿轮材料的特性数

计算方法

齿轮材料及热处理方法

N0

工作循环次数NL

p

接触强度

(疲劳点蚀)

结构钢调质钢珠光体、贝氏体球墨铸铁珠光体可锻铸铁调质钢、渗碳钢经表面淬火

(允许有一定量点蚀)

6×105

6×105NL107

6.77

107NL109

8.78

109NL1010

7.08

结构钢调质钢珠光体、贝氏体球墨铸铁珠光体可锻铸铁调质钢、渗碳钢经表面淬火

(不允许出现点蚀)

105

105NL5×107

6.61

5×107NL1010

16.30

调质钢、氮化钢经氮化灰铸铁铁素体球墨铸铁

105

105NL2×106

5.71

2×106NL1010

26.20

碳氮共渗的调质钢、渗碳钢

105

105NL2×106

15.72

2×106NL1010

26.20

弯曲强度

调质钢珠光体、贝氏体球墨铸铁珠光体可锻铸铁

104

104NL3×106

6.23

3×106NL1010

49.91

调质钢、渗碳钢经表面淬火

103

103NL3×106

8.74

3×106NL1010

49.91

调质钢、氮化钢经氮化结构钢灰铸铁铁素体球墨铸铁

103

103NL3×106

17.03

3×106NL1010

49.91

调质钢、渗碳钢经碳氮共渗

103NL3×106

84.00

3×106NL1010

49.91

当计算TeqNeqN0(材料疲劳破坏最少应力循环次数)NeqN0NeqNcNeqNc

在变动载荷下工作的齿轮又缺乏载荷图谱可用时可近似地用常规的方法即用名义载荷乘以使用系数KA来确定计算载荷。当无合适的数值可用时使用系数KA可参考表使用系数KA中表1确定。这样就将变动载荷工况转化为非变动载荷工况来处理