【正文】 的線圖，這比 ISO 是進(jìn)了一步。 I 型貝氏體球鐵的基體組織為上貝氏體 +下貝氏體，等溫淬火溫度為 C?310 ， 北京航空航天大學(xué) 第 28 頁(yè) HRC= 型貝氏體球鐵的基體組織為下貝氏體，等溫淬火溫度為 C?280 ， HRC=41。如果將 OCT? 的 bFlim? 值除以集中系數(shù)，則與ISO 的 limF? 就比較接近了。不過也要注意到 OCT? 雖然對(duì) limF? 不作鑄鍛之分，但其安全系數(shù)的取值卻有鑄鍛之別。此 ?N 值是根據(jù)試驗(yàn)得到的疲勞曲線確定的，和 ISO201E 的數(shù)據(jù)（ 60 103??N )有差別。 彎曲疲勞極限值的分析比較 圖 920 是 ISO 和 AGMA 的球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵和灰鑄鐵的 limF? HB 線圖。由于可靠度與 bFlim? 不同，因此安全系數(shù)的取值就比較大了。在數(shù)理統(tǒng)計(jì)上，平均值得可靠度為 50%，因此可以認(rèn)為 OCT? 的 bFlim? 的失效概率為 50%。此外， limF? 數(shù)值的可靠度也要充分注意。會(huì)田俊夫還用 0m （ =脈動(dòng)壓縮極限 /脈動(dòng)拉伸極限）與 r） =壓縮側(cè)彎曲應(yīng)力 /拉伸側(cè)彎曲應(yīng)力）的相對(duì)關(guān)系來區(qū)別各種齒輪彎曲破壞的情況。要注意， OCT? 式中的齒形系數(shù) FY 中包含了應(yīng)力集中系數(shù)，因此由式（ 915）確定的 bFlim?值必然高于其它計(jì)算式的相應(yīng)值（見圖 921）。如果取壽命系數(shù)為 1，安全系數(shù)為 1，過載、使用系數(shù)為 1，則各家用實(shí)驗(yàn)確定的彎曲疲勞極限值得計(jì)算式如下。這是“比較應(yīng)力”的一個(gè)特點(diǎn)。 比較彎曲疲勞極限值的前提條件 目前，齒根彎曲應(yīng)力 F? 和一定材料的許用彎曲應(yīng)力或彎曲疲勞極限 limF? 與接觸應(yīng)力一樣，也屬于“比較應(yīng)力”范疇。試件氮化層厚為 ，齒面超聲測(cè)定硬度 HRC=63（ HV=785)。因 此， JGMA 的數(shù)據(jù)比較集中，很便于實(shí)際中采用，可以說， JGMA 給出的氮化齒輪 limH? 值時(shí)比較完善的。 ISO 給出的 limH? 值范圍很寬， 曾經(jīng)解釋過這一點(diǎn)。但 的試驗(yàn)研究表明：對(duì)感應(yīng)淬火齒輪，其抗點(diǎn)蝕和抗磨損性能受表面硬度的影響很大，而幾乎不受試驗(yàn)中合金元素種類和含量的影響。值得注意的是 JGMA 的鋼齒面硬度為 HV=655 時(shí)，limH? 值最高。 OCT? 取值接近于 ISO 下限，而 AGMA 超過 ISO 值甚多，硬度越高，這種差別越大。 北京航空航天大學(xué) 第 20 頁(yè) 圖 917 是硬度小于 HB360（圖中 HV10 與 HB 值按近似關(guān)系處理）的鋼齒輪的 limH?值?；诣T鐵也有類似情況。曲線中 limH? 的循環(huán)基數(shù)70 105??N ，數(shù)據(jù)已經(jīng)過統(tǒng)計(jì)處理，其可靠度為 99%，此曲線從趨勢(shì)上來看，略高于 ISO區(qū)域圖的上限。 為了看到 ISO、 AGMA、 OCT? 和 JGMA 給出的原始接觸疲勞極限 值得概貌，現(xiàn)在暫不考慮前提條件，按照不同材料和熱處理分別作圖比較如下。 在 JGMA 的計(jì)算法中，既沒有說明給出的 limH? 值具有失效概率，有沒有說明安全系數(shù)與可靠度的系數(shù)，因此是一種粗糙的處理方法。相反，如果齒面允許有較大的點(diǎn)蝕面積率，即允許齒面有較大的失效概率，則安全系數(shù)可選擇較小一些（有時(shí)可小于 1）。 第三是極限應(yīng)力數(shù)據(jù)的可靠度（失效概率）問題。 對(duì)于氮化和滲碳淬火齒輪，以及在有較大齒距誤差時(shí)，點(diǎn)蝕坑只在少數(shù)齒上出現(xiàn)，這時(shí)的失效判據(jù)可取單齒面積率 或取大小齒輪點(diǎn)蝕面積率之和 其極限循環(huán)次數(shù)可取表 94 中 ISO（ GB)的 ?N 值。應(yīng)該說，一個(gè)合理的、明確的失效判據(jù)，是現(xiàn)代齒輪承載能力計(jì)算法中，用齒輪試驗(yàn)來確定疲勞極限應(yīng)力所必需的。其中，以采用點(diǎn)蝕面積率的為多，但其具體數(shù)據(jù)上有差別。在工廠中，這種失效判據(jù)上的分歧往往成為鑒定齒輪傳動(dòng)設(shè)備優(yōu)劣時(shí)引起爭(zhēng)論的焦點(diǎn)。根據(jù)目前 ISO 中給出的 LZ VZ , RZ 的數(shù)據(jù)來看，是否考慮潤(rùn)滑因素的影響，可以使 limH? 與 aeS 之間產(chǎn)生約 1520%的誤差，這是值得重視的。 從表中可以看到：在實(shí)際上最經(jīng)常使用的亞臨界區(qū)， ISO 與 AGMA 方法計(jì)算出來的接觸應(yīng)力的差別約為 3%，這可以說是相當(dāng)一致的了。有了轉(zhuǎn)矩 T（或分度圓上圓周力、節(jié)圓上圓周力或單位齒寬上的圓周力等），就可以用一定的公式計(jì)算出該齒輪所受的接觸應(yīng)力 H? 或壽命為 N 的條件疲勞極限 HN? ，然而此H? 和 HN? 值 將隨所使用的計(jì)算公式的不同而又很大差別。從表 33 中數(shù)據(jù)可見，隨著齒面硬度的增加（除鑄鐵外）， p 值也增加，如 ISO，而 AGMA 卻有相反的趨勢(shì)。其二是試驗(yàn)數(shù)據(jù)不足，因而使各家根據(jù)有限的試驗(yàn)數(shù)據(jù)得到的回歸曲線差別很大。 表 32 由上表可以得到： AGMA 和 JGMA 的數(shù)據(jù)基本上是一致的，并且，其壽命系數(shù)值（ CL 和 KHL）普遍比ISO 的小。在處理上，只要是 SN 在坐標(biāo)紙上具有線性關(guān)系，那么任何 ?N 下的極限值都可通過外延法得到。因此，按材料和熱處理的情況分別確定 p 值是比較合理的。目前，世界各國(guó)的齒輪承載能力計(jì)算法中之所以采用冪函數(shù)式，主要是由于它的表達(dá)式比較簡(jiǎn)單，?? ?? ?? Nlog baS ?? log 北京航空航天大學(xué) 第 10 頁(yè) 并且也比較符合疲勞試驗(yàn)結(jié)果的緣故。圖中 N∞ .、 N0 分別為三部分線段轉(zhuǎn)折處的循環(huán)次數(shù)， Slim 是疲勞極限。以上，都是對(duì)中間曲線而言的。 對(duì)于給定的樣本，抗拉強(qiáng)度的范圍，用 ab 表示，而疲勞極限范圍，用 cd(N=N∞ )表示。 上式的壽命吸收也可理解為試驗(yàn)齒輪在有限壽命下的疲勞極限和無限壽命時(shí)的疲勞極限的比值，即 ZN（或 YNT ） = ISO 的疲勞曲線采用了包括 N=1 的 PSN 曲線（取失效概率 P= ）。小齒輪材料應(yīng)比大齒輪好些 , 硬度比大齒輪 北京航空航天大學(xué) 第 6 頁(yè) 高些。近年來在閉式傳動(dòng)中 , 采用球墨鑄鐵 QT600) QT500) 7 代替鑄鋼制造齒輪的趨勢(shì)越來越大。常用的鑄鋼有 ZG270（ 500、 ZG310) 570 等。近十幾年來 , 隨著鑄造技術(shù)的發(fā)展 , 鑄造精度有了很大的提高 , 某些鑄造齒輪已經(jīng)可以直接用于具有一定傳動(dòng)精度要求的機(jī)械中。在該工藝過程中 , 正火處理的目的也是消除鍛造應(yīng)力 ,均勻組織 , 使同批坯料硬度相同 , 利于切削加工 , 改善齒輪表面加工質(zhì)量。對(duì)于中等承載能力的高精度 齒輪 , 也可選用 38CrM nA l等 專用滲氮鋼 , 進(jìn)行滲氮處理。其工藝路線一般為 : 備料 鍛造 正火 機(jī)械粗加工 調(diào)質(zhì) 機(jī)械半精加工 高頻感應(yīng)淬火 + 低溫回火 磨削 該工藝路線中熱處理工序的作用 : 正火處理的目的是消除鍛造應(yīng)力 , 均勻組織 , 使同批坯料硬度相同 , 利于切削加工 ,改善齒輪表面加工質(zhì)量 。 中等承載能力的齒輪 這類齒輪的代表是金屬切削機(jī)床齒輪。 噴丸可增大滲碳表層的壓應(yīng)力 , 提高疲勞強(qiáng)度 , 并可清除氧化皮。滲碳齒輪一般采用合金滲碳鋼 , 而不采用碳素鋼 , 因?yàn)樘妓劁摑B碳后淬火時(shí)要用水作淬火劑 , 變形量大。 在變速箱中 , 通過它來改變發(fā)動(dòng)機(jī)、曲軸和主軸齒輪的轉(zhuǎn)速 。 鍛鋼 鍛鋼應(yīng)用最廣泛 , 通常重要用途的齒輪大多采用鍛鋼制作。 作為一種齒輪承載能力計(jì)算方法，在給出 limH? 和 limF? 時(shí)，通常都應(yīng)說明齒輪的試驗(yàn)條件，如：循環(huán)基數(shù)、失效判據(jù)、可靠度、齒輪圓周速度、潤(rùn)滑油的粘度、模數(shù)、齒寬、應(yīng)力集中系數(shù)、齒面粗糙度、齒根過渡圓角表面的粗糙度等。每種材料和熱處理狀況的疲勞極限最好通過齒輪的運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)來確定，實(shí)驗(yàn)條件和實(shí)驗(yàn)齒輪的尺寸應(yīng)盡可能地同計(jì)算齒輪的條件相類似。 因此，本文的重點(diǎn)在于比較各家疲勞曲線和壽命系數(shù)在數(shù)據(jù)上的異同，從中找出一些規(guī)律性的東西。這就需要設(shè)計(jì)人員根據(jù)齒輪承載能力的不同 , 合理選擇材料和毛坯及熱處理工藝 , 并制定相應(yīng)的 工藝路線 , 用最經(jīng)濟(jì)的辦法最大限度地發(fā)揮材料的潛能 , 做到物盡其用。 2)齒面具有較高的硬度和耐磨性。 關(guān)鍵詞： 齒輪材料 ， 熱處理 ，疲勞極限， 壽命系數(shù) 北京航空航天大學(xué) 第 III 頁(yè) The material, life factor and ultimate stress of gear Abstract The gear is one of the most widely used parts in mechanical transmission, and the state of forces it suffers in the work is more plicated. In the manufacturing process of gears, the rational choice of material and heat treatment process is a necessary guarantee to improve the bearing capacity and extend the life. Choosing the rational life factor is very important. In this paper, material selection and heat treatment process of gears, as well as different calculation methods of standards monly used in life factor are analyzed. Key words: material of gears， heat treatment， fatigue limit， life factor 北京航空航天大學(xué) 第 IV頁(yè) 目錄 1 緒論 ...................................................................................................................................... 1 齒輪的材料和熱處理 .................................................................................................