16.4.6  齿面胶合强度校核计算

16.4.6 齿面胶合强度校核计算

本计算方法适用于由于齿面载荷和滑动速度引起齿面高温，使润滑油膜破裂，导致热胶合的场合。

1.基本计算式

齿面胶合强度校核计算式见表16-39。

表16-39 齿面胶合强度校核计算式

各式中 C₁、C₂——加权数，C₁=0.7，C₂=1.5；

θ_M——本体温度（℃）；

θ_oil——工作油温（℃）；

θ_flaint——平均温升（℃）；

X_S——润滑系数，对油浴润滑X_S=1.0，对喷油润滑X_S=1.2；

v——节圆圆周速度（m/s）；

a′——中心距（mm）；

W_t——单位齿宽载荷（N/mm）；

μ_m——平均摩擦系数；

X_M——热闪系数（K·N^-0.75·S^0.5·m^-0.5·mm）；

X_BE——小轮齿顶几何系数；

X_αβ——压力角系数；

X_E——跑合系数，X_E=1+（1-φ_E）·，经满载跑合者取φ_E=1，未经跑合者取φ_E=0，R_a见式（16-24），ρ_red见式（16-24）；

X_mp——啮合轮数系数，X_mp=0.5（1+n_p），n_p为与之同时啮合的齿轮个数；

X_Q——啮入冲击系数，见表16-40；

X_Ca——齿顶修缘系数，见图16-29；

X_ε——重合度系数，见表16-41；

X_W——材料焊合系数，见表16-42；

θ_MT，θ_flaintT——试验齿轮的本体温度和平均温升（℃），见式（16-31）和式（16-32）；

S_Bmin——最小安全系数，见表16-45。

2.有关数据和系数的确定

1）单位齿宽载荷W_t。

式中 b——齿宽（mm）；

F_t——名义圆周力（N）；

K_A——使用系数，见表16-30；

K_V——动载系数，如图16-8所示；

K_Bβ、K_Bα——胶合计算的齿向载荷分布系数和齿间载荷分配系数，K_Bβ=K_Hβ，K_Hβ见式（16-8），K_Bα=K_Hα，K_Hα见表16-35；

K_Bγ——螺旋线系数，是考虑ε_γ增大时，胶合产生的危险增大而引入的系数，如图16-28所示。

图16-28 螺旋线系数KBγ

2）平均摩擦因数μ_m。μ_m是指齿廓各啮合点处摩擦因数的平均值，可近似用节点处的摩擦因数。

式中 η_oil——润滑油在工作油温下的动力粘度（MPa·s）；

v_Σ——两轮在啮合点处沿齿廓切线方向速度之和（m/s），在节点处v_Σ=2vsinα_t′，（v——节圆圆周速度，m/s，α_t′——端面啮合角）；

ρ_red——两齿廓啮合点处综合曲率半径（mm），在节点处(https://www.daowen.com)

（u——齿数比，“+”号用于外啮合，“-”号用于内啮合，β_b——基圆螺旋角）

X_R——粗糙度系数，X_R=3.8（R_a/d₁）0.25；

R_a——两轮齿面粗糙度的平均值（μm），

R_a=0.5（R_a1+R_a2） （16-24）

d₁——小轮分度圆直径（mm）；

X_L——润滑剂系数，对矿物油取1.0，对聚α-烯烃类润滑剂取0.8，对非可溶性聚乙二醇类润滑剂取0.7，对可溶性聚乙二醇类润滑剂取0.6，对液压油取1.5，对磷酸脂类润滑剂取1.3。

3）热闪系数X_M。X_M是考虑材料特性和两齿轮啮合点处齿廓切线方向速度之影响的系数。对钢制齿轮副

X_M=50K·N^-0.75·s^0.5·m^-0.5·mm （16-25）

4）小齿轮齿顶几何系数X_BE。X_BE是考虑小齿轮齿顶的几何参数对接触应力和滑动速度影响的系数。

式中，“±”号及“”号中，上面符号用于外啮合，下面符号用于内啮合。d_a1、d_b1为小齿轮顶圆和基圆直径（mm），α_t′为端面啮合角（°）。

5）压力角系数X_αβ。X_αβ是考虑压力角和螺旋角对温升影响的系数，有

6）啮入冲击系数X_Q。X_Q是考虑滑动速度较大的从动轮齿顶啮入冲击载荷之影响的系数，见表16-40。

表16-40 啮入冲击系数XQ

表中，ε₁，ε₂为小齿轮、大齿轮齿顶重合度，有

7）齿顶修缘系数X_ca。X_ca是考虑齿顶修缘（或修根）对胶合的影响系数，由图16-29查取。图中：ε取ε₁或ε₂中较大者；C_a为齿顶修缘量，不修缘时，取X_ca=1。

图16-29 齿顶修缘系数X_Ca

8）重合度系数X_ε。X_ε是将假定载荷全部作用于小齿轮齿顶时的局部瞬时温升折算成沿啮合线的平均温升的系数，见表16-41。

9）材料焊合系数X_W。X_W是考虑设计齿轮与试验齿轮的材料及表面处理不同而引入的修正系数，见表16-42。

10）试验齿轮的本体温度θ_MT和平均温升θ_flaintT。此两值可根据设计齿轮所用润滑油的粘度ν₄₀和FZG胶合载荷级由下式计算：

式中 T_1T——FZG胶合载荷级相应的试验小齿轮转矩（N·m），见表16-43；

ν₄₀——润滑油40℃时的名义运动粘度（mm²/s）。

油品的FZG胶合载荷级应以厂家提供的指标为准，在缺乏数据时，可参考表16-44选取。

表16-41 重合度系数X_ε

表16-42 材料焊合系数X_W

表16-43 试验小齿轮转矩T_1T（单位：N·m）

表16-44 油品的FZG胶合载荷级

11）最小安全系数S_Bmin的参考值见表16-45。

表16-45 胶合承载能力最小安全系数S_Bmin