GB/T 10062.1-2003 锥齿轮承载能力计算方法 第1部分：概述和通用影响系数

GB/T10062.1-2003/ISO10300-1:2001

NO吕

GB/T10062-2003!锥齿轮承载能力计算方法》分为三部分:

—第1部分:概述和通用影响系数;

—第2部分:齿面接触疲劳(点蚀)强度计算;

—第3部分:齿根弯曲强度计算。

本部分为GB/T10062-2003的第1部分，对应于ISO10300-1:2001((锥齿轮承载能力计算方法

第1部分:概述和通用影响系数)}(英文版)。

本部分代替GB/T10062-1998,

本部分等同采用ISO10300-1:2001。为方便使用本部分作了下列编辑性修改:

—按照汉语习惯对一些编排格式进行修改;

—用小数点‘’代替作为小数点的逗号，‘’;

—删除了ISO10300-1的前言和引言。

本部分的附录A为规范性附录，附录B、附录C为资料性附录。

本部分由中国机械工业联合会提出。

本部分由全国齿轮标准化技术委员会归口。

本部分起草单位:郑州机械研究所。

本部分主要起草人:张元国、王琦、杨星原、陈爱闽、王长路。

本部分所代替标准的历次版本发布情况为:

-GB/T10062-1988

GB/T10062.1-2003/ISO10300-1:2001

锥齿轮承载能力计算方法

第1部分:概述和通用影响系数

范围

GB/T10062中的计算公式为直齿、斜齿、零度齿和弧齿锥齿轮(除准双曲面齿轮外)的接触和弯曲

强度的计算提供了一个统一的适用方法。适用于等高齿、收缩齿

计算公式考虑了已知的影响轮齿点蚀与在齿根圆角处断裂的各主要系数。计算公式不适用于轮齿

的下述损坏形式:塑性变形、微点蚀、表层压碎、焊合、磨损等。弯曲强度的计算公式适用于齿根圆角的

断裂强度计算，但不适用于轮齿工作表面的弯曲强度计算，也不适用于轮缘或辐板、轮毅失效的强度计

算。对于特种类型的锥齿轮的抗点蚀与弯曲强度承载能力可用恰当选择通用计算式中的各系数的数值

来进行计算。GB/T10062不适用于接触不良的锥齿轮。

GB/T10062适用于当量圆柱齿轮端面重合度。,.<2的锥齿轮。对于大小齿轮的齿高变位系数总

和为零(即啮合齿轮副的法向工作压力角等于基本齿条的法向压力角)的齿轮，本标准中给出的各种关

系式是有效的。

注:准双曲面齿轮的承载能力的计算方法由切齿机床的制造厂家提供。

注意:当这个方法用于大的螺旋角、大的压力角和大的齿宽b>10m.。时，GB/T10062的计算结果

应经过验证确定。

2规范性引用文件

下列文件中的条款通过GB/T10062的本部分的引用而成为本部分的条款，凡是注日期的引用文

件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成

协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本

部分。

GB/T1356-2001通用机械和重型机械用圆柱齿轮标准基本齿条齿廓(idtISO53:1998)

GB/T2821-2003齿轮几何要素代号(ISO701:1998,IDT)

GB/T3374-1992齿轮基本术语(neqISO/R1122-1:1983)

GB/T3480-1997渐开线圆柱齿轮承载能力计算方法(eqvISO6336-1--6336-3:1996)

GB/T8539-2000齿轮材料及热处理质量检验的一般规定(eqvISO6336-5:1996)

GB/丁10062.2-2003锥齿轮承载能力计算方法第2部分:齿面接触疲劳(点蚀)强度计算

(ISO10300-2:2001,IDT)

GB/T10062.3-2003锥齿轮承载能力计算方法第3部分:齿根弯曲强度计算(ISO10300-3:

2001,IDT)

GB/T10095.1-2001渐开线圆柱齿轮精度第1部分:轮齿同侧齿面偏差的定义和允许值

(idtISO1328-1.1997)

3术语与定义

GB/T10062的本部分使用GB/T1356和GB/T3374中给出的名词术语和定义

4代号与缩写词

GB/T10062的本部分的代号是基于GB/T2821的代号基础之上的，同时也包括了GB/T10095.1

GB/T10062.1-2003八SO10300-1:2001

给出的代号。GB/T10062中使用的代号与缩写词见表1.

表1GB/T10062中的第1,2,3部分的代号与缩写词

代号意义单位

a丫当量圆柱齿轮中心距mm

a切当量圆往齿轮在法截面上的中心距刀lm

b齿宽mm

b计算有效齿宽mm

b,有效齿宽n】n】

Ab,大端齿宽的增加量mm

么b,'大端有效齿宽的增加量们】m

Ab;小端齿宽的增加量mm

4b‘小端有效齿宽的增加量mm

C.无量纲参数

C了啮合刚度N/(mm·),m)

‘四平均啮合刚度N/(mm·,am)

户‘单对齿刚度(见GB/T3480)N/(mm·tm)

co'单对齿刚度N/(mm·p.)

d大端节圆直径n】rll

d中点节圆直径了盯nl

d当量圆柱齿轮分度圆直径幻飞m

d当量圆柱齿轮顶圆直径mm

d-当量圆柱齿轮在法截面上的顶圆直径n」n】

4e当量圆柱齿轮基圆直径们】幻1

dA.当量圆柱齿轮在法截面上的基圆直径mm

d,当量圆柱齿轮在法截面上的分圆度直径nlll】

f至接触线的距离盯】nl

f至中间接触线的距离

ff.齿廓形状偏差拜m

几xa至中间接触线的最大距离mm

九齿距偏差拜m

faii有效齿距偏差卜m

介载荷修正系数

g句确定最薄弱截面的设定的距离mm

g钧当量圆柱齿轮啮合线长度mm

K"e}当量圆柱齿轮在法截面上的啮各线长度mm

gxL刀具刃边半径的中心与齿轮中心线(沿刀具的分度面测量)之间的距离nln1

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表1(续)

代号意义单位

gyb刀齿顶刃半径的中心至冠轮节面(垂直干节面方向测量)的距离mm

9-‘计算接触强度系数的中间变量mm

9.b计算接触强度系数的中间变量nl们)

g1计算接触强度系数的中间变量mn】

g,}计算接触强度系数的中间变量mm

gk瞬时接触线在齿长方向的投影长度mm

g,在接触椭圆内啮合线长度刀」们飞

go冠轮(刀具)齿槽中心线至刀具顶刃圆弧半径中心的距离(在中点法截面内测量)nll】1

go"从中点截面至压力中心的距离(沿齿长方向测量)n】rll

h..大端齿顶高mn:

h.m中点齿顶高nl】n

h.,基本齿条齿廓的齿顶高mm

h刀具齿顶高mm

h,大端齿根高nlnl

h,,基本齿条齿廓的齿根高刀、m

h.:中点齿根高mm

h.刀具齿根高ninl

人“齿根应力的弯矩力臂(载荷作用于齿顶》m:n

h"载荷距危险截面的高度】飞lrn

k累加的索引号

k'定位常数

to接触线的长度m们1

!n..中点接触线的长度mm

h。二中点接触线的投影长度mn】

刀之曰大端端面模数mm

力盆mn中点法向模数mm

刀汗mt中点端面模数mm

刀才.d诱导质量(转化到动态等效圆柱齿轮啮合线上每毫米齿宽的质量)kg/mm

执甘单个齿轮转化到啮合线上的单位齿宽当量质量kg/mm

”转速r/min

月El小齿轮临界转速r/min

P尖峰载荷N/mm

Pr刀具的凸台nlnl

P...最大尖峰载荷:J/mm

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表1(续)

代号意义单位

P参考尖峰载荷

P.}当量圆往齿轮端面基圆齿距mm

4加工余量mm

q计算式中的纵向曲率因子的幂

q昌缺口参数

q,r试验齿轮的缺口参数

r困刀具半径mm

r‘中点截面的齿根圆角半径mm

rro到载荷作用点的中点端面半径mm

a',4中点的法截面内节圆至载荷作用点的距离n】rll

人l背锥端面齿厚mm

万.mn中点法向齿顶厚度n、nl

sm中点法向弧齿厚r了】rll

s刀具凸台量mm

sm(中点端面弧齿厚n)m

s价}计算截面的齿根弦长mm

万N危险截面的一半齿厚mm

u锥齿轮齿数比

U，当量圆柱齿轮齿数比

从民分锥大端的切向速度m/s

勺“m皿最大节线速度m/s

U七齿宽中点分锥的切向速度m/s

zh印齿宽中点齿高变位系数

J，n齿宽中点切向变位系数

J卜小轮接触强度系数rl】nl

1'0相对于光滑抛光试验件的齿距误差的跑合量11111、

Yi啮合线上最大弯曲应力的载荷作用点的位置mm

}，啮合线上载荷作用点的位置mm

y妞齿距偏差的跑合量um

Z齿数

Z1当量圆柱齿轮的齿数

乞nv当量圆柱齿轮在法截面上的齿数

A动载系数的辅助系数

Am载荷分配系数的辅助值mm'

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表1(续)

代号意义单位

A;载荷分配系数的辅助值mm'

A-大端齿厚允差mm

A户载荷分配系数的辅助值mm'

B动载系数的辅助系数

C质量等级

C,齿顶修缘量胖m

C,非平均条件下的轮齿刚度的修正系数

CF非平均条件下的轮齿刚度的修正系数

CZL,CZR,Cn确定油膜的系数

E弹性模量(杨氏模量)N/-m'

E,G,H齿廓形状系数的辅助系数

F中间区域系数的辅助系数

Fm齿宽中点分锥上的名义切向力N

FmH齿宽中点分锥上的作用的切向力N

HB布氏硬度

K常数，轮齿载荷系数

Kv动载系数

Kq使用系数

K}弯曲强度计算的纵向曲率系数

Kea弯曲强度计算的齿间载荷分配系数

Kea弯曲强度计算的齿向载荷分布系数

K..接触强度计算的齿间载荷分配系数

Kna接触强度计算的齿向载荷分布系数

Kxa-.支承系数

L应力修正计算公式中的经验常数

L修正系数的辅助系数

M应力修正计算公式中的经验常数

N临界转速比

N,载荷循环次数

O应力修正计算公式中的经验常数

尸名义功率kW

Pd大端径节I/in

Ra=CLA=AA算术平均粗糙度

拼m

R外锥距mm

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表1(续)

代号意义单位

Rm中点锥距mm

Rz平均粗糙度尸m

RzT试验齿轮的平均粗糙度拜m

RZ,,prtn=10mm的齿轮副的平均粗糙度拼m

SF弯曲强度的安全系数

5而n‘弯曲强度的最小安全系数

S接触强度的安全系数

SHo1接触强度的最小安全系数

丁名义转矩:Vm

Y齿形系数

Y,惯性系数

Y,应力集中与应力修正系数

Y惯性系数

YB弯曲应力系数

Yc压缩应力系数

YF载荷作用于齿顶时的齿形系数

YFS展成齿轮的复合齿形系数

Y,锥齿轮几何系数(方法B2)

YK锥齿轮系数

Y,S弯曲强度计算的载荷分担系数

YNT标准试验齿轮的寿命系数

YF复合几何系数

YR光滑试样的表面系数

YRT粗糙度RZT二10pm的试验齿轮的表面状况系数

YRrdT相对表面状况系数

Y载荷作用干齿顶时的应力修正系数

YST标准试验齿轮的应力修正系数

l

Yx齿根应力的尺寸系数

Y,实际齿轮的动态敏感系数

YxT标准试脸齿轮的动态敏感系数

Yrre,T相对敏感系数

Y弯曲强度计算的重合度系数

Z速度系数

ZF弹性系数

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表1(续)

代号意义单位

Z区域系数

ZR接触强度计算的锥齿轮系数

ZL润滑剂系数

Z:载荷分担系数

Zm-e中间区域系数

ZNT标准试验齿轮的寿命系数

ZR接触强度计算的粗糙度系数

Zx尺寸系数

Zw齿面工作硬化系数

Zo接触强度计算的螺旋角系数

an轮齿中心线上载荷作用点的法向压力角(.)

庄n法向压力角(。)

口、，当量圆往齿轮的法向压力角(一an)(.)

a丫‘当量圆柱齿轮的端面压力角C")

awt端面工作压力角(。)

口F.n当量直齿轮齿顶载荷作用角(。)

口L齿面上载荷作用于某点的法向压力角(。)

荡中点螺旋角(。)

尽e当量圆柱齿轮基圆螺旋角(。)

Y.齿形和轮齿修正系数的辅助角(。)

S节锥角(0)

S.顶锥角(.)

S,根锥角(。)

E.a当量圆柱齿轮的端面重合度

C，.n法截面内当量圆柱齿轮的端面重合度

E.p当量圆柱齿轮的纵向重合度

E.y总重合度

eN载荷分配率

叹齿顶角(。)

6,齿根角(.)

夸确定薄弱截面的设定角(。)

弥载荷作用点处法向弧齿厚所对应圆心角的一半(。)

P密度kg/mm'

po刀刃的半径mm

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表1(续)

代号意义单位

尸,圆柱齿轮基本齿条齿根圆角半径rn幻1

P..a相对曲率半径mn飞

PF30。切线切点的圆角半径mm

P滑移层厚度mm

口B抗拉强度N/-m'

口F齿根应力N/mm'

口F砚lm试验齿轮的弯曲疲劳极限N/mm'

0FE材料的弯曲疲劳极限N/mm'

口FP许用齿根应力N/mm'

口印齿根应力基本值N/mm'

口日接触应力N/mm'

N/mm'

oxum试验齿轮的疲劳极限

口HP许用接触应力N/mm2

口曰0接触应力基本值N/mm'

002残余变形。.2%时的应力N/mm

T齿根最薄弱点的切线与轮齿中心线的夹角(。)

0齿形和轮齿修正系数的辅助系数

F泊松比

践。，Fso40℃和50℃时油的名义动态猫度mm'/s

角速度rad/s

X缺口根部相对应力差mm一]

Xi试验齿轮缺口根部的相对应力差mm-,

艺轴交角(。)

其他角标

0,1,2刀具、小齿轮、大齿轮

X动态等效的圆柱齿轮

A,B,B1,

由A,B,B1,B2和C法确定的值

B2,C

(1),(2)插值尝试法

与从mn(除，外)有关的值

5应用

5.1方法

5.1.1通则

GB/T10062主要用于计算从图纸或测量(重新计算)中获得必要数据的锥齿轮。在初步设计阶

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段，所获得的数据是有限的，对于某些系数可采用近似或经验的数值。此外，在某些应用场合或粗略计

算中，某些系数可设定为“1”或某个常数。但此时应选用保守的安全系数(见5,2)。无论何种情况，如

果A,B,C法的结果不一致，则优先选择实际尺寸、全负荷试验。如果A法的精确度与可靠度已被证

明，与B法比较优先选用A法，同样B法与C法比较则优先选用B法。

5.1.2实际尺寸、全负荷试验

齿轮传动设计实际尺寸、全负荷的试验是预测整个齿轮系统性能(齿轮承载能力)的最有效的方法。

试验方法不需要用A,B,C法中任一种计算来校验。然而，对于锥齿轮，习惯上用B法或C法进行初始

设计，然后用试验方法来改进，以达到最佳的轮齿接触、工作的平衡性以及可调节性。

5.1.3A法

从其他类似的齿轮传动结构的运行中获得丰富的经验，从试验结果或现场数据的推论中获得满意

的指导资料。包括在上述推论中的系数要用精确测试和传动系统的深人的数学分析或运行现场的经验

等来评价。为使用A法，要知道齿轮载荷的全部数据，这些数据要清楚被描述并提供全部数学分析与

试验的前提条件、边界条件、影响到结果的各种特征等。例如，这种方法的精确度要通过公认的齿轮测

试来证实。对于这种方法，用户和供应者协商一致。

5.1.4B法

从其他类似的齿轮传动结构的运行中获得丰富的经验，从试验结果与现场数据的推论中获得满意

的指导资料。推荐本计算方法用于设计方案的比较。此外，对某些系数给出了近似的方法及其评价的

相关假定。对于给定工作条件下的相关假定的有效性要予以检验。

5.1.5C法

在评价某些系数时，如不能获得适当的试验结果或类似设计的现场经验，则要采用进一步简化的计

算方法。上述简化计算方法对于特定的使用条件或某些特定的前提(例如，与验收试验相关的前提条

件)是适用的

5.2安全系数

当选择安全系数时，允许的齿轮失效概率应小心地权衡，以平衡可靠度与成本之间的关系。如果在

实际载荷条件下用试验齿轮箱的方法能精确鉴别齿轮的性能，则可采用较低的安全系数。安全系数