5齒面接觸強度計算
5.1基本計算式
進行齒輪齒面接觸強度驗算時，須分別計算大、小齒輪的許用傳遞功率，其值必須大于要求的當量功率，即
5.2系數(shù)CH1
CH1是考慮小齒輪轉(zhuǎn)速n1和齒數(shù)比u對接觸疲勞強度的影響。
CH1=52.4×10-3n1u/(u±1)……………………（9）
式中的“+”用于外嚙合傳動，“-”用于內(nèi)嚙合傳動。
CH1的圖解線圖見圖1、圖2。圖1用于外嚙合傳動，圖2用于內(nèi)嚙合傳動。
5.3系數(shù)CH2
CH2是考慮節(jié)點區(qū)域系數(shù)ZH、重合度系數(shù)Zε及螺旋角系數(shù)Zβ對接觸疲勞強度的影響。
CH2=1/（ZHZεZβ）2……………………（10）
當αn=20時，CH2的圖解線圖見圖3。
圖1系數(shù)CH1（外嚙合）
圖2系數(shù)CH1（內(nèi)嚙合）
圖3系數(shù)CH2
5.4系數(shù)CH3
CH3是考慮齒輪的主要尺寸齒寬b、小輪的分度圓直徑d1和齒向載荷分布系數(shù)KHβ及齒間載荷分配系數(shù)KHα對接觸強度的影響。
CH3=bd1210-3/(KHβKHα)……………………（11）
CH3的圖解線圖見圖4至圖7。
圖4和圖5適用于KAKVFt/b≥400N/mm的軟齒面齒輪及軟硬齒面配對齒輪；當KAKVFt/b＜400N/mm時，應(yīng)將由圖中查得的CH3值乘以修正系數(shù)CK、CK由圖8查取（圖中齒輪精度為第Ⅱ公差組5、6、7、8、9級精度）。
圖6和圖7適用于KAKVFt/b≥800N/mm的硬齒面齒輪；當KAKVFt/b＜800N/mm時，應(yīng)將由圖中查得的CH3值乘以修正系數(shù)CK、CK由圖9查取（圖中齒輪精度為第Ⅱ公差組5、6、7、8、9級精度）。KHα按表5查取。
表5齒間載荷分配系數(shù)KHα
圖4用于軟齒面齒輪及軟、硬功夫齒面配對齒輪的CH3
實線——5級精度經(jīng)跑合；虛線——8級精度未經(jīng)跑合；
其他精度等級的齒輪需用插值法確定；若大、小齒輪精度
等級不同，則按兩者中較低的精度等級查圖
圖5用于軟齒面齒輪及軟、硬齒面配對齒輪的CH3值
實線——5級精度經(jīng)跑合；虛線——8級精度未經(jīng)跑合；
其他精度等級的齒輪需用插值法確定；若大、小齒輪精度等級不同，
則按兩者中較低的精度等級查圖
圖6硬齒面齒輪的CH3值
實線——5級精度經(jīng)跑合；虛線——8級精度未經(jīng)跑合；
其他精度等級的齒輪需用插值法確定；若大、小齒輪精度等級不同，
則按兩者中較低的精度等級查圖
圖7硬齒面齒輪的CH3值
實線——5級精度經(jīng)跑合；虛線——8級精度未經(jīng)跑合；
其他精度等級的齒輪需用插值法確定；若大、小齒輪精度等級不同，
則按兩者中較低的精度等級查圖
圖8 CH3修正系數(shù)CK（軟齒面及軟硬齒面配對齒輪）
圖9 CH3的修正系數(shù)CK（硬齒面齒輪）
5.5系數(shù)CH4
齒面間的潤滑狀況影響齒面的承載能力。CH4是考慮潤滑油的粘度、節(jié)點線速度和齒面粗糙度對形成潤滑油膜的影響。
CH4=（ZLZVZR）2………………………………（12）
CH4的圖解線圖見圖10，圖11、圖10用于硬齒面齒輪；圖11用于軟齒面和短時間氣體或液體氮化齒輪。圖10及圖11中齒輪精度為Ⅱ組精度。
圖10硬齒面齒輪的CH4值
圖11軟齒面和短時氣體或液體氮化齒輪的CH4值
5.6試驗齒輪的接觸疲勞極限σHlim
試驗齒輪的接觸疲勞極限σHlim可按圖12查取。圖中的σHlim值是試驗齒輪在持久壽命期內(nèi)失效概率為1%時的齒面接觸疲勞極限。圖中
ML表示對用于齒輪的材料和熱處理質(zhì)量的量低要求；
MQ表示可以由有經(jīng)驗的工業(yè)齒輪制造者以合理的生產(chǎn)成本來達到的中等質(zhì)量要求；
ME表示制造最高承載能力齒輪對材料和熱處理的質(zhì)量要求。
ML、MQ、ME級質(zhì)量要求的材料性能以及熱處理要求，見GB8539。
對于工業(yè)齒輪，通常按MQ級質(zhì)量要求選取σHlim值。
圖12試驗齒輪的接觸疲勞極限σHlim
5.7齒面工作硬化系數(shù)ZW
ZW是考慮經(jīng)光整加工的硬齒面小齒輪在運轉(zhuǎn)過程中對調(diào)質(zhì)鋼大齒輪面產(chǎn)生冷作硬化，從而使大齒輪的許用接觸應(yīng)力得到提高的系數(shù)。
對硬度范圍為130≤HB≤470的調(diào)質(zhì)鋼或結(jié)構(gòu)鋼的齒輪與齒面光滑（Ra≤1μm或Rz≤6.3μm）的硬化小齒輪相嚙合時，ZW按式（13）計算或按圖13查取。
ZW=1.2-(HB-130)/1700……………………（13）
當不符合上述條件時，取ZW=1。
圖13工作硬化系數(shù)ZW
5.8接觸強度計算的尺寸系數(shù)ZX
ZX是考慮齒輪的尺寸大小等因素對齒面接觸強度的影響。其值可按圖14查取。
圖14接觸強度計算的尺寸系數(shù)ZX
a—調(diào)質(zhì)鋼、正火鋼波勞強度，靜強度所有材料；b—短時間液體或氣體氮化、長時間氣體氮化鋼；c—滲碳淬火、感應(yīng)或火焰淬火表面硬化鋼
5.9接觸強度計算的壽命系數(shù)ZNT
ZNT是考慮當齒輪只要求有限壽命（NL＜N∞）時，齒輪許用接觸應(yīng)力可以提高的系數(shù)。
ZNT由圖15查取。
對變載荷，應(yīng)力循環(huán)次數(shù)NL應(yīng)為當量應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。見附錄A（參考件）。
圖15壽命系數(shù)ZNT
5.10彈性系數(shù)ZE
ZE是考慮材料彈性模量E和泊松比v對赫茲應(yīng)力的影響。其值見表6。
表6常用齒輪材料配對的ZE值
|
齒輪1 |
齒輪2 |
Z E，  |
|
鋼 |
鋼 |
189.8 |
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鑄鋼 |
188.9 |
|
球墨鑄鐵 |
181.4 |
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灰鑄鐵 |
162.0～165.4 |
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鑄鋼 |
鑄鋼 |
188.0 |
|
球墨鑄鐵 |
180.5 |
|
灰鑄鐵 |
161.4 |
|
球墨鑄鐵 |
球墨鑄鐵 |
173.9 |
|
灰鑄鐵 |
156.6 |
|
灰鑄鐵 |
灰鑄鐵 |
143.7～146.0 |
5.11接觸疲勞強度的最小安全系數(shù)SHlim
在使用本標準推薦的最小安全系數(shù)時，應(yīng)滿足下列條件：
5.11.1齒輪應(yīng)合乎質(zhì)量要求（齒輪精度、材料質(zhì)量及熱處理質(zhì)量）。
5.11.2應(yīng)清楚使用條件（如：實際載荷、裝配精度、驅(qū)動與被驅(qū)動之間的聯(lián)接、潤滑及維修保養(yǎng)、控制裝置）。
5.11.3齒輪的失效概率1%。
在危險性較大及可靠性要求較高的情況下應(yīng)選取較大的安全系數(shù)。
最小安全系數(shù)的確定，建議由設(shè)計制造部門與用商定。
本標準推薦取最小安全系數(shù)：
SHlim=1……………………（14）
