7齿形系数YFa和应力修正系数Ysa——B1法
7.1概述
齿形系数YFa是考虑作用在齿顶时齿形对齿根名义弯曲应力的影响,大小齿轮的齿形系数要分别计算。
注:齿轮的齿顶和齿根修缘时,实际的弯曲力臂稍减小,上面的计算偏于安全。
一般锥齿轮是啮合线为“8”字形的齿廓,并进行齿顶和齿根修缘,虽然与渐开线齿廓有些偏差,由于齿根修缘使弯矩力臂稍减小,所以在计算齿形系数时可以忽略上述的偏差。
把当量圆柱齿轮齿廓齿根外30°切点间的距离作为危险截面弦齿厚(见图1)。
本部分的YFa和Ysa是按没有公差的名义齿轮计算的,由开轮齿侧隙使齿厚稍微减小,在承载能力计算时可以忽略。但是,当齿厚减薄量Asne>0.05mmn时应考虑尺寸的减小。
图1当量圆柱齿轮的齿根危险截面弦齿厚SFn,载荷作用于齿顶时的弯曲力臂hFa
7.2展成法加工齿轮的齿形系数YFa
7.2.1概述
式(9)用于在法截面内有或没有齿廓变位的当量圆柱齿轮,变位并满足下列假设条件:
a)30°切线切点位于用有齿顶圆角半径的刀具展成的齿根曲线上;
b)加工用的刀具带有一定的齿顶圆角半径(ρa0≠0)。
式中代号意义见图1,关于轮齿的名义载荷和齿形系数的叙述见GB/T3480。
7.2.2辅助量
为了计算齿根危险截面弦齿厚SFn和弯曲力臂hFa,首先要确定辅助值E、G、H和θ:
7.2.3齿根危险截面弦齿厚SFn
7.2.4危险截面处齿根圆角半径ρF
在法截面内,当量圆柱齿轮参数见GB/T10062.1的附录A。刀具轮齿基本齿条齿廓的尺寸见本部分的图2。对于刀具基本齿廓为
的齿轮,其齿形系数可从图3查得。其他的刀具基本齿廓参数见GB/T3480。
对于展成锥齿轮的复合齿形系数YFS=YFa Ysa见图4~图6。
图2刀具基本齿条齿廓尺寸
7.3成形法加工的齿轮的齿形系数YFa
有的鼓形齿轮右用成形法切削加工(特别在大的齿数比时),所测齿轮齿槽齿廓和刀具齿廓(齿条刀具齿廓)一致,鼓形齿轮的齿形系数可直接按刀具齿廓确定。
危险截面弦齿厚:
sFn2=πmmn-2E-2ρa02cos30°…………………………(20)
式中E按式(10)计算。
在30°切线切点处的曲率半径:
ρF2=ρa02……………………(21)
弯曲力臂:
齿形系数按式(9)计算,并取αFan=αn:
在大轮齿数比u>3时,与其相啮合的小锥齿轮是用展成法加工的,小锥齿轮的齿形系数可近似地按7.2的方法计算。
7.4应力修正系数Ysa
应力修正系数Ysa是把名义弯曲应力转换成齿根应力基本值的系数。它考虑了齿根过渡曲线处的应力集中的效应,以及弯曲应力以外的其他应力对齿根应力的影响(进一步的说明见GB/T3480)。
式中:
SFn——分别按式(14)或式(20)计算;
hFa——分别按式(19)或式(22)计算;
ρF——分别按式(15)或式(21)计算。
式(24)的有效范围是1≤qs<8。
对于刀具基本齿廓为αn=20°、ha0/mmn=1.25、ρa0/mmn=0.25、xsm=0的齿轮,应力修正系数Ysa可从图7查得。关于磨削台阶的影响见GB/T3480。
图7载荷作用在齿顶时的应力修正系数Ysa