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3
锥齿轮的设计指导
1范围
本文件给出了锥齿轮和准双曲面齿轮的设计建议，涉及到的几何学、承载能力和精度公差分别依据ISO23509、ISO10300（所有部分）和ISO17485。
本文件还给出了广义锥齿轮的应用、制造、强度和效率的有关资料，供设计者参考。
“广义锥齿轮”包括直齿锥齿轮、弧齿锥齿轮、零度齿锥齿轮和准双曲面齿轮等形式。当本文件中的内容只与其中的一种或多种（非全部）形式相关时会有具体说明。
本文件描述的目标齿形的加工过程并不暗指某种具体的工艺，可采用各种方法。
本文件适合于经验丰富的齿轮设计者使用，他们能够依靠其知识和背景为所需数值做到合理的选择。本文件不适合一般的技术人员。
2规范性引用文件
本文件没有规范性引用文件。
3术语和定义
本文件没有需要界定的术语和定义。
4符号、描述和单位
本文件中使用的符号和说明尽可能与锥齿轮的其他国际标准保持一致。由于某些局限性，有关直齿轮和斜齿轮传动的一些符号和描述与类似文献不同。
表1符合与单位应用
符号
描述
单位
Ag
排列系数
av
当量圆柱齿轮的中心距
mm
beff
有效齿宽
mm
C1
常数
—
D
大端回转外径
mm
dae1，dae2
大端外径
mm
dv1，dv2
当量圆柱齿轮的分度圆直径
mm
dva1，dva2
当量圆柱齿轮的齿顶圆直径
mm
fg
齿轮浸油系数
ham1，ham2
中点齿顶高
mm
jet
大端端面侧隙
mm
jen
大端法向侧隙
mm
K
计算摩擦系数的载荷强度
N/mm2
4
L
旋转单元长度
mm
mt
轮齿端面模数
mm
n
轴转速
r/min
P
设计功率
kW
PGWi
各部分的功率损失
kW
Rm1，Rm2
中点锥距
mm
Rf
粗糙度系数
T1
小轮转矩
Nm
To2
大轮单位力输出转矩
mm
Ti1，Ti2
小轮、大轮单位力输入转矩
mm
tB1，tB2
小轮、大轮背角距
mm
tE1，tE2
小轮、大轮轮冠距
mm
tF1，tF2
小轮、大轮面角距
mm
v，vk
工作温度下润滑油的运动黏度，润滑油40°C标称的运动黏度
mm2/s(或cst)
vet
大端节圆线速度
m/s
Z1，Z2
小轮、大轮齿数
αn
根据ISO23509标准选取的展成压力角
°
αvat1，αvat2
当量圆柱齿轮顶端的压力角
°
αvt
当量圆柱齿轮端面压力角
°
βe
按ISO23509确定的大端螺旋角
—
βm1，βm2
中点螺旋角
°
βv
当量圆柱齿轮的螺旋角
°
Δαt1，Δαt2
大端相对节点压力角变化量
°
δa1，δa2
面锥角
°
δ1，δ2
节锥角
°
ΣPGWi
总搅油功率损失
kW
?
摩擦角
°
ηffc
搅油总效率（见6.1.6）
ηffl
螺旋线方向滑动效率（见6.1.5）
ηffp
齿廓方向滑动效率（见6.1.4）
μm
摩擦系数（见6.1.6）
5应用
5
5.1几何参数
本文件中，假定锥齿轮副和准双曲面齿轮副的几何参数计算按照ISO23509完成。这些计算至少需要一组初始数据。如果这些初始数据没有全部给定，又无例可循，可按齿轮副的传递功率来估算其几何参数（见ISO23509:2006的附录B）。
在任何情况下，需要首先完成齿轮全部的几何参数计算，才可考虑本章以下的问题。
5.2评价
5.2.1通则
评价一对锥齿轮副的承载能力，首先应做到几何参数设置准确（见5.1），保证设计人员能够在目标转矩范围内通过更详细的计算完成这个工作。此外，还应考虑弯曲强度和接触强度的附加评价标准。ISO10300（所有部分）阐述了锥齿轮的弯曲强度和接触强度的计算方法，但不针对准双曲面齿轮。
5.2.2弯曲强度
弯曲强度是锥齿轮和准双曲面齿轮承载能力的一个评价指标，可以定义为齿轮副在额定载荷下断续或连续运转时齿根抗拒弯曲疲劳断裂的能力。它是悬臂梁中弯曲(拉伸)应力的函数，与施加的荷载成正比，此外它还与齿轮材料的疲劳极限和齿廓形状有关。因此，无论大、小齿轮都可能成为齿轮副的强度薄弱点。
5.2.3接触强度
接触强度是锥齿轮和准双曲面齿轮承载能力的另一个评价指标。可以定义为齿轮副在额定载荷下断续或连续运转时齿面抗拒破坏性点蚀的能力。经验丰富的齿轮设计人员能在齿轮副运行初期识别出轻微的、非破坏性点蚀。特别是在非硬化或整体硬化的齿轮上，随着齿面继续磨合点蚀会停止发展。这就是初始点蚀，它不会影响到齿轮的寿命。
虽然破坏性点蚀和初始点蚀产生的机理相同，但点蚀扩展到一定程度，可以破坏齿面的几何形状，最终
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