【正文】 率半徑都有具體數(shù)據(jù)；此外，還考慮了其他的一些影響因素。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。 試驗(yàn)齒輪以鐵素體為基體，軟氮化后齒面超聲硬度為 HRC=64（ HV=820），氮化層厚度為 。根據(jù) 15 對(duì)齒輪接觸疲勞壽命試驗(yàn)數(shù)據(jù)，求得失效概率 P=1%， 70 10?N時(shí)的極限應(yīng)力 2lim /1060 mmNH ?? 。此外，還進(jìn)行了 40Cr 鋼軟氮化齒輪的接觸疲勞壽命試驗(yàn)。試件氮化層厚為 ，齒面超聲測定硬度 HRC=63（ HV=785)。試驗(yàn)結(jié)果，求 北京航空航天大學(xué) 第 22 頁 得在 P=1%， 70 10?N 時(shí)的 2lim / 0 7 7 mmNH ?? 。這兩個(gè)數(shù)據(jù)畫在圖 919 中。數(shù)據(jù)點(diǎn)（圖919 中 *點(diǎn)）均落在 JGMA 碳素鋼及合金鋼軟氮化的范圍，這說明 JGMA 的數(shù)據(jù)是可用的。 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。因?yàn)橥瑯拥囊恍?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，采用不同的計(jì)算方法，就可以得到不同的 F? 和 limF? 值。例如， 等用 ISO 和 AGMA 的方法，計(jì)算了54 個(gè)實(shí)際使用的齒輪例樣，其齒根應(yīng)力的比值如表 99 所示，從而得出： ISO 的齒根應(yīng)力要比 AGMA 的高的多、其實(shí)，在 ISO 的許用彎曲應(yīng)力中取 FST FY ?? ? ，從而提高了許用彎曲應(yīng)力值。因此， ISO 與 AGMA 在彎曲疲勞強(qiáng)度上的差別并沒有像表 99所列那么大。這是“比較應(yīng)力”的一個(gè)特點(diǎn)?；谶@一點(diǎn)，我們?cè)诜治霰容^各家計(jì)算法中的彎曲疲勞極限值時(shí)，也必須與比較 limH? 一樣， 要明確比較的前提條件。 首先，要搞清試驗(yàn)齒輪彎曲疲勞極限值得計(jì)算式。 這里暫不討論根據(jù)有、無缺口的試棒，用普通的彎曲疲勞試驗(yàn)的方法得出齒輪彎曲疲勞極限值得情況。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。 北京航空航天大學(xué) 第 23 頁 其它符號(hào)與式（ 99） ~（ 912）相同。 從式（ 914） ~（ 917）可看出，除了各式共有的一些影響因素外， OCT? 式是考慮因素最多的。相對(duì)地 JGMA 式最為簡單 ，甚至沿齒寬方向載荷分布不均勻都不考慮。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）。 北京航空航天大學(xué) 第 24 頁 關(guān)于彎曲疲勞的失效判據(jù)，目前也不完全統(tǒng)一。 ISO 明確指出：通常，齒的折斷就是齒輪壽命的終止。然而有許多資料認(rèn)為，齒輪的彎曲疲勞失效應(yīng)以齒根出現(xiàn)一定程度的裂紋為標(biāo)志。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。書的作者曾經(jīng)在齒輪彎曲疲勞試驗(yàn)中，多次觀察到從齒根出現(xiàn)裂紋到斷齒之間壽命上的差別。這種差別取決于所加載荷的大小，材料性能和熱處理工藝。因此，在計(jì)算法中，應(yīng)該像 ISO 那樣，明確齒輪彎曲疲勞的失效判據(jù)，然而， AGMA、 JGMA 和 OCT? 都沒有提到這一點(diǎn)。此外， limF? 數(shù)值的可靠度也要充分注意。 ISO 中的 limF? 區(qū)域圖數(shù)據(jù)，具有 1%的失效概率，即可靠度為 99%。在 OCT? 中，沒有明確地給出 bFlim? 數(shù)值的可靠度，但在 OCT?2135475 的表 11 中，有一個(gè)注值得我們注意。這個(gè)注說明 bFlim? 是由試驗(yàn)確定的，并用最大局部應(yīng)力表示的外嚙合漸開線圓柱齒輪疲勞極限的平均值作為 bFlim? 。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，在 OCT? 的安全系數(shù)中，有一個(gè)考慮齒輪材料性能不穩(wěn)定和齒輪傳動(dòng)重要程度的系數(shù)39。FS ，此 39。FS 值按照可靠度等于 和大于 兩檔給出。由于可靠度與 bFlim? 不同，因此安全系數(shù)的取值就比較大了。 AGMA 和 JGMA 的極限應(yīng)力，都沒有明確的可靠度概念。這種可靠度有無的不同，必然導(dǎo)致各計(jì)算法的 limF? 取值的不同。 在比較各計(jì)算法中的 limF? 時(shí)，還要注意各自應(yīng)力循環(huán)基數(shù) ?N ，否則不易真正看出彼此的高低。 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OCT? 、 JGMA 沒有類似材料的數(shù)據(jù)，故從缺。圖中我國球鐵的一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)蝕通過 13對(duì)齒輪的彎曲疲勞壽命試驗(yàn)得到的。試驗(yàn)齒輪采用我國稀土鎂球鐵，正火處理， HB=244，相當(dāng)于 GB134878 中的 ，得到當(dāng)失效概率 P= 時(shí)的2lim /207 mmNF ?? ，其相應(yīng)的循環(huán)基數(shù)取 6105???N 。此 ?N 值是根據(jù)試驗(yàn)得到的疲勞 北京航空航天大學(xué) 第 25 頁 曲線確定的，和 ISO201E 的數(shù)據(jù)（ 60 103??N )有差別。 圖 921 是調(diào)質(zhì)、正火鋼齒輪（ HB450)的 limF? 線圖。此圖示根據(jù) ISO、 AGMA、 JGMA和 OCT? 的原始數(shù)據(jù)繪制的，沒有統(tǒng)一的循環(huán)基數(shù)和失效判據(jù)。 各計(jì)算方法對(duì)區(qū)分鋼種，區(qū)分正火、調(diào)質(zhì)和區(qū)分鑄、鍛件的考慮情況見表 看出， ISO 和 JGMA 考慮比較細(xì)。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。 由圖 921 可看到，各計(jì)算法的大部分?jǐn)?shù)據(jù)都落在 ISO 的區(qū)域里。但引人注目的是 北京航空航天大學(xué) 第 26 頁 OCT? 的數(shù)據(jù)（按 2lim /, mmNHBbF ?? 作圖）遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它值，如果 HB=350（圖中HB 與 HV10 值按近似值關(guān)系處理），則 2lim /630 mmNbF ?? ，此值是 ISO 上限值得 倍。數(shù)據(jù)高的原因，上面已經(jīng)分析過了。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。此外 JGMA 合金鋼調(diào)質(zhì)，在輪齒硬度大于 HB300 時(shí)也取較大的 limF? 值。 從圖 921 可見， ISO 碳鋼調(diào)質(zhì)的硬度只到 HB210，這可認(rèn)為是太低了，取 JGMA 得范圍較好（ HB=160~290）。 圖 921 中的數(shù)據(jù)點(diǎn) 和 ? ，分別為我國 I 型貝氏體球鐵和 II 型貝氏體球鐵的試驗(yàn) 北京航空航天大學(xué) 第 27 頁 數(shù)據(jù)。 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 ，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。圖 921 兩個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)是根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，經(jīng)統(tǒng)計(jì)處理而得到的，具有 99%可靠度，其8103???N .貝氏體球鐵雖然經(jīng)等溫淬火，但硬度并不高，屬于中等硬度齒輪，所以可歸入調(diào)質(zhì)類齒輪，其 limF? 值也大致落在 AGMA 正火、調(diào)質(zhì)鋼的 limF? 范圍內(nèi)。 圖 922 是滲碳淬火、高頻淬火、火焰淬火和整體淬火鋼齒輪的 limF? 線圖。從圖中看出，對(duì)高頻或感應(yīng)淬火齒輪， AGMA 只給出一個(gè)硬度的 limF? 值，并且部分鋼種，這是最粗糙的數(shù)據(jù)。 JGMA 分碳鋼和合金鋼給出與 HV 成單值關(guān)系的線圖，這比 ISO 是進(jìn)了一步。 對(duì)于合金鋼滲碳淬火齒輪， ISO、 OCT? 、 JGMA 和 AGMA 的數(shù)值范圍比較一致。JGMA 碳鋼滲碳淬火齒輪的 limF? 是最低的。除了 OCT? 給出合金鋼整體淬火齒輪的數(shù)據(jù)外其他計(jì)算法均從缺，這可能是整體淬火齒輪的固有缺點(diǎn)而不被推薦的緣故。 圖 923 是氮化齒輪的 limF? 的線圖。由于 JGMA 中無這類齒輪的數(shù)據(jù)，因此圖 923中從缺。 AGMA 只給出 4140 鋼氮化一個(gè)數(shù)據(jù)。 OCT? 給出的硬度范圍較寬，可高達(dá) 北京航空航天大學(xué) 第 28 頁 HV1=950。但 ISO 指出： 1）表面硬度 HV1750 時(shí)，由于脆性，疲勞強(qiáng)度降低； 2）在表面硬化和氮化齒輪中，由于不僅表面硬度，而且硬化程度與邊緣區(qū)的硬度降都有某些影響，因此幾乎顯不出表面硬度對(duì)疲勞極限的影響?？梢?， ISO 與 OCT? 在齒面硬度的取值上是不完全一致的。 以上分析比較是輪齒單向彎曲時(shí)的 limF? 值。對(duì)于雙向彎曲的齒輪，各計(jì)算法作如下處理： ISO：對(duì)于惰輪，取上述數(shù)據(jù)的 70%；對(duì)于正反轉(zhuǎn)中改變載荷方向的齒輪，允許用大于 70%的數(shù)值。 OCT? ：在 limF? 的計(jì)算公式中， 用一個(gè)雙向受載荷影響系數(shù) FCK 來考慮，即當(dāng)單向受載時(shí)， FCK =1，當(dāng)雙向受載時(shí) 北京航空航天大學(xué) 第 29 頁 北京航空航天大學(xué) 第 30 頁 結(jié)論 以上就常用齒輪材料及熱處理工藝進(jìn)行了探討，同時(shí)對(duì)齒輪的疲勞極限和壽命系數(shù)一并進(jìn)行了分析 。在齒輪的制造生產(chǎn)中 , 還會(huì)遇見一些具有特殊性能要求的齒輪 , 設(shè)計(jì)人員必須按照選材的基本原則 , 進(jìn)行全面分析及綜合考慮 , 選擇出最合適的材料及熱處理工藝方法。 同時(shí)，在選擇齒輪的各項(xiàng)參數(shù)時(shí)，也應(yīng)綜合考慮各項(xiàng)要求，從而達(dá)到事半功倍的效果。 北京航空航天大學(xué) 第 31 頁 參考文獻(xiàn) [1]朱孝錄、鄂中凱 .齒輪承載能力分析 .高等教育出版社 .1992 [2]李玉平 .常用齒輪材料的選擇及其熱處理工藝 .新余學(xué)報(bào) ,2021,32(12):108110 [3]王小寶 .齒輪的材料及熱處理 .礦冶 ,2021,32(21):3840