式中:at——端面分度圆压力角;
βb——基圆螺旋角;
βb=arctan(tanβcos at)…………………………………………(159)
a′t——端面啮合角;
上式中“+”用于外啮合,“-”用于内啮合。
图9 an=25°时的节点区域系数ZH
7.1.2 弹性系数ZE
弹性系数ZE是用以考虑材料弹性模量E和泊桑比对赫兹应力的影响。其数值可按实际材料弹性模量E和泊桑比ν由式(161)计算得出。对于某些常用材料组合的ZE可参考表18查取。
当两齿轮材料均匀钢时,E1=E2=E,V2=V2=V,则
当两齿轮材料的弹性模量不同时,其当量弹性模量为;
表18 弹性系数ZE
齿轮 1 |
齿轮 2 |
ZE |
材料 |
弹性模量
E1(N/mm2) |
泊桑比
V1 |
材料 |
弹性模量
E2(N/mm2) |
泊桑比
V2 |
|
钢 |
206 000 |
0.3 |
钢 |
206 000 |
0.3 |
189.8 |
铸钢 |
202 000 |
188.9 |
球墨铸铁 |
173 000 |
181.4 |
灰铸铁 |
118 000~126 000 |
162.0~165.4 |
铸钢 |
202 000 |
0.3 |
铸钢 |
202 000 |
0.3 |
188.0 |
球墨铸铁 |
173 000 |
180.5 |
灰铸铁 |
118 000 |
161.4 |
球墨铸铁 |
173 000 |
0.3 |
球墨铸铁 |
173 000 |
0.3 |
173.9 |
灰铸铁 |
118 000 |
156.6 |
灰铸铁 |
118 000~126 000 |
0.3 |
灰铸铁 |
118 000 |
0.3 |
143.7~146.70 |
7.1.3重合度系数Zε
重合度系数Zε是用以考虑重合度对单位齿宽载荷的影响。Zε可由式(164)、(165)、(166)计算得出,也可根据端面重合度εa和纵向重合度εβ由图10查得。
图10 重合度系数Zε
直齿轮:
斜齿轮:
当εβ<1时,
当εβ≥1时
以上式中;εβ——端面重合度,
εβ——纵向重合度,
εβ计算式中,符号“±”和“ ”,上面的用于外啮合传动,下面的用于内啮合传动;
εβ计算式中,当大小齿轮的齿宽b不一样时,采用其中较小值。对人字齿,b=2bB,bB为单个斜齿宽度。
7.1.4螺旋角系数Zβ
螺旋角系数Zβ是考虑螺旋角造成的接触线倾斜对接触应力影响的系数。Zβ数值可由式(169)计算,也可根据分度圆螺旋角β由图11查得。
7.1.5单对齿啮合系数ZB,ZD
ZB是把节点C处的接触应力折算到小轮单对齿啮合区内界点B处的接触应力的系数;ZD则是把节点C处的接触应力折算到大轮单对齿啮合区内界点D处的接触应力的系数(参见图12)。
ZB和ZD可由下述的计算来得到。
端面重合度εa2的外啮合齿轮4)(4)对于端面重合度,2<εα<3的外啮合齿轮,ZB和ZD按两对齿啮合的外界点计算):
先计算参数M1和M2:
式中da1(da2),db1(db2),Z1(Z2)分别为小轮(大轮)的齿根圆、基圆直径和齿数;a′t为端面分度圆啮合角,见式(160);εa为端面重度,见式(167)。
直齿轮:
当M1>1时,ZB=M1;当M1≤1时,ZB=1。
当M2>1时,ZD=M2;当M2≤1时,ZD=1。
斜齿轮:
当纵向重合度εβ≥1.0时,ZB=1,ZD=1。
当纵向重合度εβ<1.0,ZB、ZD由式(172),式(173)确定。
ZB= M1-εβ(M1-1)……………………………(172)
当ZB<1时,取ZB=1。
ZD= M2-εβ(M2-1)……………………………(173)
当ZD<1时,取ZD=1。
对内啮合齿轮,取ZB=1,ZD=1。
图12 节点C及单对齿啮合区B、D处的曲率半径
4)对于端面重合度,2<εa<3的外啮合齿轮,ZB和ZD按两对齿啮合的外界点计算。