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关于GBT3480-1997渐开线圆柱齿轮轮缘系数YB的探讨

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2024年3月27日发(作者:虞冠宇)

维普资讯

50・ 煤矿机 电 2008年第4期 

关于GB/T3480.1997渐开线圆柱齿轮 

轮缘系数 的探讨 

冒维鹏,江耕华,袁敏 

(煤炭科学研究总院上海分院,上海200030) 

摘 要: 行星齿轮传动中,薄轮缘齿根弯曲强度常用库氏(B.H.Ky|ⅡP见BUEB)算法进行计算,通 

过实例计算表明,新国标GB/T3480—1997计算结果与库氏算法计算结果基本一致。 

关键词: 轮缘系数;齿根弯曲疲劳强度;薄轮缘;计算方法 

中图分类号:TH132.41 文献标识码:B 文章编号:1001—0874(2008)04—0050—03 

Discussion on Rim Coefficient of National Standard GB/T3480-1997 

MAO Wei-peng,JIANG Gen—hua,YUAN Min 

(Shanghai Branch of China Coal Research Institute,Shanghai 200030,China) 

Abstract:The tooth bending strength of thin rim gear is usually calculated by Ku,s method in planet gear 

transmission.The calculations of GB/T3480—1997 and Kug method are consistent for examples. 

Keywords: rim coefifcient;bending fatigue strength of tooth root;thin rim;calculation method 

新国标GB/T3480—1997与GB3480—1983相比, 线的拉伸侧(图1b)。 

强调了弯曲强度的重要性,在附录中,给出了较大的 

弯曲强度安全系数参考值(见表1),还以“提示的附 

录c”给出了薄轮缘齿根弯曲应力的计算方法。轮 

缘系数 的计算使齿轮弯曲强度计算方法更趋完 

整。本文探讨“提示附录C”的可信度。 

表1强度安全系数参考值 

使用要求 最小安全系数 

SF… SH… 

a)薄轮缘 b)厚轮缘 

图1轮齿破坏特性示意图 

载荷作用于单对轮齿外界点时,薄轮缘齿轮齿 

1齿轮轮缘应力的算法 

根应力的基本值为: 

由于均载与保证轴承足够寿命的需要,2k—h型 

O'FO 盖 

行星传动太阳轮、行星轮和内齿圈常设计成薄轮缘 

orF:or KAKvK吨KF 

齿轮。计算与分析表明,当齿轮的轮缘厚度s 小于 

式中:F 一端面分度圆上的名义切向力,N; 

轮齿全齿高h 时,齿根弯曲应力将明显增大,齿轮 

6一齿轮宽度,mm; 

破坏有其特殊性。图1所示,外齿薄轮缘轮齿齿根 

m 一法向模数,mm; 

产生的裂纹,方向朝轮缘的内表面,内齿的裂纹朝外 

l, 一载荷作用于单对齿啮合区外界点时的齿 

表面(图1a);而厚轮缘产生的裂纹则在齿根过渡曲 

形系数; 

维普资讯

2008年第4期 煤矿机 电 

Yr=5 4 3.63.23 2.8 2.6 2.4 

2-0 

・51・ 

载荷作用于单对齿啮合区外界点时的应 

力修正系数; 

y目一螺旋角系数; 

1-8 

轮缘系数; 

使用系数; 

1.6 

动载系数; 

阳一

齿向载荷分布系数; 

I.4 

齿间载荷分布系数。 

与厚轮缘齿轮计算不同的是增加了轮缘系数 

1.2 

/ J|l} / /I | , | 

Il I|| I}{ . | } } 

2.2 

|| jil / / / { ? 

J 

’ / |f l { I 

l T , / 

, 

1 . f / 

,,f / / / 

/ / /。 

 |

 .

/ 

..| 

1.0 

0 0.4 0.8 

/ 

1.2 1.6 2.0 2.4 

Y8≥1的影响。标准附录推荐,轮缘厚度与齿高比 

m 与轮缘系数 分布如图2所示。由以m =1和 

m =1.56为折点的三段直线组成。轮缘系数未考 

虑加工台阶、缺口、键槽等结构对弯曲应力的影响。 

cr0 .H/ffF 

a)外齿轮 

当mB 41 Y8_1_6l ), 

当1 <1.56 -0.656l ) 

当mB≥1.56时,Y8=1 

/ 

』 

/ 

, 

6q8.H/6F 

b)内齿轮 

}}} 

8 7 6 5 4 3 2 1 O 

图3弯曲应力修正系数曲线图 

合度系数 =1,齿形系数 =3.42,啮合角 = 

25。41 。具体尺寸见图4。 

图2轮缘系数 

曲线图 

前苏联库特略夫采夫推荐薄轮缘齿根弯曲应力 

的计算方法,以光弹实验与计算为依据。在工程设计 

计算中轮缘弯曲应力修正系数 由图3曲线确定。 

图中: ∞一轮缘最小截面上的名义弯曲应力; 

,一

厚轮缘(刚性)轮齿弯曲应力; 

y_齿形系数。 

强度验算条件为: 

r一 ] 

= ,

= 

用库氏计算法: 

102 38’0.242 

…●一 

● 

或[ ] = 

l ∞ 

> , 

H=0.5d 一P=36.379 

式中: 一薄轮缘计算时,齿根弯曲应力; 

薄轮缘计算时,齿根许用弯曲应力; 

厚轮缘计算时,齿根许用弯曲应力。 

当 <0.28时,按下式计算轮缘应力与轮齿弯 

曲应力比: 

2实例 

I I 6( +0.318tg ,)p2mK 

『 『: 一 (———— p+0

5h ) 

(1)功率2800kW水泥磨设备的行星齿轮减速 

器第1级行星轮,模数m=10,变位系数 =0.5,重 

:0.86 

一‘ 

(下转第54页) 

维普资讯

54・ 煤矿机 电 2008年第4期 

下拉电阻R9一R16和位选电阻R17一R18是必须 

电平,该低电平加到第1脚,使MAX813产生复位输 

的,它们之间的比例关系在5:1到50:1之间,典型 

出,使单片机有效复位,摆脱死循环的困境。另外, 

值是10:1。下拉电阻取值范围在10—100kll,位选 当电源电压低于限值4.65V时,MAX813也产生复 

电阻取值范围在1—10kfl。 位输出,使单片机处于复位状态,不执行任何命令, 

2)语音芯片控制电路。由ISD4002片选信号 直至电源电压恢复正常,可有效防止因电源电压较 

ss连接P1.1;串行输入信号MOSI连接P3.0,可以 低时单片机产生错误的动作。 

向语音芯片发送放音地址以及操作命令;串行时钟 

输入端SCLK连接P3.1,为语音芯片提供时钟输入; 

3结语 

中断引脚INT连接P3.3,以便及时捕获语音芯片发 本食物加热装置体积小、成本低、无需专用电 

出的中断信号。本系统中,语音芯片没有用到外部 

源,控制简单,保护功能较多,软、硬件实现容易,性 

时钟,XCLK引脚必须接地。ISD4002语音芯片的工 

价比较高,是一种实用价值高的新型装置。 

作电压是3V,需要连接电压变换电路。当定时时间 

参考文献: 

到时,语音信号通过AUDOUT端送到音频功率放大 

[1]王兆安,黄俊.电力电子技术[M].北京:机械工业出版社, 

电路。调节可调电阻RB可以实现功放电路20— 

2004 

[2] 王振红,李洋,郝承祥.ISD4004语音芯片的工作原理及其在智 

200DB的放大范围调整。 

能控制系统中的应用[J].电子器件,2002(25) 

3)看门狗电路。看门狗电路的电源监控芯片 

[3]梁子伊.ISD4004系列语音芯片的单片机控制技术[J].单片机 

MAX813是一块体积小、功耗低、性价比高的带看门 

与嵌入式系统,2002(2) 

狗和电源监控功能的复位芯片,其第1脚和第8脚 

作者简介:高建朝(1976一),男,工程师,在读硕士研究生。毕业于 

相连,在软件设计中,AT89S51的P1.7引脚不断输 

石家庄煤炭工业学校,现在河北金能金牛股份公司邢东煤矿从事技 

术工作。 

出脉冲信号,若因某种原因单片机进入死循环,则无 

(收稿日期:2008—03—17;责任编辑:姚克) 

脉冲输出。经1.6s后在MAX813的第8脚输出低 

(上接第51页) 

由图3a曲线得: :1.22 

! 二 

按新国标计算: 

 【F l h ×YF× 

0.617 

m : m : — L 03 

由图3b曲线得: =1.04 

式中: 一行星轮数系数,当a =3时, =0.189; 

再算得:Ye=0.65ln( )=1.26 

K 一浮动环系数,取KM:1。 

两种方法计算结果基本相同。 

以新国标计算: 

(2)上述减速器的内齿圈:模数m=10,齿数z 

SR

mB: 

: 

乏 

1.71>1.56 ・ >‘ 

=72,变位系数 =0.903,啮合角Ot =22。31 。具 

体尺寸见图5。 

则:Y8:1 

计算结果:基本相同。 

3结语 

薄轮缘齿轮考虑到弯曲应力增大影响到计算结 

果,在新国标发布前,常按库氏计算法进行设计,多 

年实际应用证明可行。现经初步对比两种方法,计 

算结果基本一致。国标推荐计算较库氏法简捷,应 

以国标计算为准。 

作者简介:冒维鹏(1976一),男,工程师。1998年毕业于中国矿业 

图5内齿圈尺寸示意图 

大学机电学院,现在煤炭科学研究总院上海分院从事带式输送机的 

用库氏计算法: 

设计和研制工作,发表论文3篇。 

(收稿日期:2008—03—05;责任编辑:陶驰东) 

2024年3月27日发(作者:虞冠宇)

维普资讯

50・ 煤矿机 电 2008年第4期 

关于GB/T3480.1997渐开线圆柱齿轮 

轮缘系数 的探讨 

冒维鹏,江耕华,袁敏 

(煤炭科学研究总院上海分院,上海200030) 

摘 要: 行星齿轮传动中,薄轮缘齿根弯曲强度常用库氏(B.H.Ky|ⅡP见BUEB)算法进行计算,通 

过实例计算表明,新国标GB/T3480—1997计算结果与库氏算法计算结果基本一致。 

关键词: 轮缘系数;齿根弯曲疲劳强度;薄轮缘;计算方法 

中图分类号:TH132.41 文献标识码:B 文章编号:1001—0874(2008)04—0050—03 

Discussion on Rim Coefficient of National Standard GB/T3480-1997 

MAO Wei-peng,JIANG Gen—hua,YUAN Min 

(Shanghai Branch of China Coal Research Institute,Shanghai 200030,China) 

Abstract:The tooth bending strength of thin rim gear is usually calculated by Ku,s method in planet gear 

transmission.The calculations of GB/T3480—1997 and Kug method are consistent for examples. 

Keywords: rim coefifcient;bending fatigue strength of tooth root;thin rim;calculation method 

新国标GB/T3480—1997与GB3480—1983相比, 线的拉伸侧(图1b)。 

强调了弯曲强度的重要性,在附录中,给出了较大的 

弯曲强度安全系数参考值(见表1),还以“提示的附 

录c”给出了薄轮缘齿根弯曲应力的计算方法。轮 

缘系数 的计算使齿轮弯曲强度计算方法更趋完 

整。本文探讨“提示附录C”的可信度。 

表1强度安全系数参考值 

使用要求 最小安全系数 

SF… SH… 

a)薄轮缘 b)厚轮缘 

图1轮齿破坏特性示意图 

载荷作用于单对轮齿外界点时,薄轮缘齿轮齿 

1齿轮轮缘应力的算法 

根应力的基本值为: 

由于均载与保证轴承足够寿命的需要,2k—h型 

O'FO 盖 

行星传动太阳轮、行星轮和内齿圈常设计成薄轮缘 

orF:or KAKvK吨KF 

齿轮。计算与分析表明,当齿轮的轮缘厚度s 小于 

式中:F 一端面分度圆上的名义切向力,N; 

轮齿全齿高h 时,齿根弯曲应力将明显增大,齿轮 

6一齿轮宽度,mm; 

破坏有其特殊性。图1所示,外齿薄轮缘轮齿齿根 

m 一法向模数,mm; 

产生的裂纹,方向朝轮缘的内表面,内齿的裂纹朝外 

l, 一载荷作用于单对齿啮合区外界点时的齿 

表面(图1a);而厚轮缘产生的裂纹则在齿根过渡曲 

形系数; 

维普资讯

2008年第4期 煤矿机 电 

Yr=5 4 3.63.23 2.8 2.6 2.4 

2-0 

・51・ 

载荷作用于单对齿啮合区外界点时的应 

力修正系数; 

y目一螺旋角系数; 

1-8 

轮缘系数; 

使用系数; 

1.6 

动载系数; 

阳一

齿向载荷分布系数; 

I.4 

齿间载荷分布系数。 

与厚轮缘齿轮计算不同的是增加了轮缘系数 

1.2 

/ J|l} / /I | , | 

Il I|| I}{ . | } } 

2.2 

|| jil / / / { ? 

J 

’ / |f l { I 

l T , / 

, 

1 . f / 

,,f / / / 

/ / /。 

 |

 .

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..| 

1.0 

0 0.4 0.8 

/ 

1.2 1.6 2.0 2.4 

Y8≥1的影响。标准附录推荐,轮缘厚度与齿高比 

m 与轮缘系数 分布如图2所示。由以m =1和 

m =1.56为折点的三段直线组成。轮缘系数未考 

虑加工台阶、缺口、键槽等结构对弯曲应力的影响。 

cr0 .H/ffF 

a)外齿轮 

当mB 41 Y8_1_6l ), 

当1 <1.56 -0.656l ) 

当mB≥1.56时,Y8=1 

/ 

』 

/ 

, 

6q8.H/6F 

b)内齿轮 

}}} 

8 7 6 5 4 3 2 1 O 

图3弯曲应力修正系数曲线图 

合度系数 =1,齿形系数 =3.42,啮合角 = 

25。41 。具体尺寸见图4。 

图2轮缘系数 

曲线图 

前苏联库特略夫采夫推荐薄轮缘齿根弯曲应力 

的计算方法,以光弹实验与计算为依据。在工程设计 

计算中轮缘弯曲应力修正系数 由图3曲线确定。 

图中: ∞一轮缘最小截面上的名义弯曲应力; 

,一

厚轮缘(刚性)轮齿弯曲应力; 

y_齿形系数。 

强度验算条件为: 

r一 ] 

= ,

= 

用库氏计算法: 

102 38’0.242 

…●一 

● 

或[ ] = 

l ∞ 

> , 

H=0.5d 一P=36.379 

式中: 一薄轮缘计算时,齿根弯曲应力; 

薄轮缘计算时,齿根许用弯曲应力; 

厚轮缘计算时,齿根许用弯曲应力。 

当 <0.28时,按下式计算轮缘应力与轮齿弯 

曲应力比: 

2实例 

I I 6( +0.318tg ,)p2mK 

『 『: 一 (———— p+0

5h ) 

(1)功率2800kW水泥磨设备的行星齿轮减速 

器第1级行星轮,模数m=10,变位系数 =0.5,重 

:0.86 

一‘ 

(下转第54页) 

维普资讯

54・ 煤矿机 电 2008年第4期 

下拉电阻R9一R16和位选电阻R17一R18是必须 

电平,该低电平加到第1脚,使MAX813产生复位输 

的,它们之间的比例关系在5:1到50:1之间,典型 

出,使单片机有效复位,摆脱死循环的困境。另外, 

值是10:1。下拉电阻取值范围在10—100kll,位选 当电源电压低于限值4.65V时,MAX813也产生复 

电阻取值范围在1—10kfl。 位输出,使单片机处于复位状态,不执行任何命令, 

2)语音芯片控制电路。由ISD4002片选信号 直至电源电压恢复正常,可有效防止因电源电压较 

ss连接P1.1;串行输入信号MOSI连接P3.0,可以 低时单片机产生错误的动作。 

向语音芯片发送放音地址以及操作命令;串行时钟 

输入端SCLK连接P3.1,为语音芯片提供时钟输入; 

3结语 

中断引脚INT连接P3.3,以便及时捕获语音芯片发 本食物加热装置体积小、成本低、无需专用电 

出的中断信号。本系统中,语音芯片没有用到外部 

源,控制简单,保护功能较多,软、硬件实现容易,性 

时钟,XCLK引脚必须接地。ISD4002语音芯片的工 

价比较高,是一种实用价值高的新型装置。 

作电压是3V,需要连接电压变换电路。当定时时间 

参考文献: 

到时,语音信号通过AUDOUT端送到音频功率放大 

[1]王兆安,黄俊.电力电子技术[M].北京:机械工业出版社, 

电路。调节可调电阻RB可以实现功放电路20— 

2004 

[2] 王振红,李洋,郝承祥.ISD4004语音芯片的工作原理及其在智 

200DB的放大范围调整。 

能控制系统中的应用[J].电子器件,2002(25) 

3)看门狗电路。看门狗电路的电源监控芯片 

[3]梁子伊.ISD4004系列语音芯片的单片机控制技术[J].单片机 

MAX813是一块体积小、功耗低、性价比高的带看门 

与嵌入式系统,2002(2) 

狗和电源监控功能的复位芯片,其第1脚和第8脚 

作者简介:高建朝(1976一),男,工程师,在读硕士研究生。毕业于 

相连,在软件设计中,AT89S51的P1.7引脚不断输 

石家庄煤炭工业学校,现在河北金能金牛股份公司邢东煤矿从事技 

术工作。 

出脉冲信号,若因某种原因单片机进入死循环,则无 

(收稿日期:2008—03—17;责任编辑:姚克) 

脉冲输出。经1.6s后在MAX813的第8脚输出低 

(上接第51页) 

由图3a曲线得: :1.22 

! 二 

按新国标计算: 

 【F l h ×YF× 

0.617 

m : m : — L 03 

由图3b曲线得: =1.04 

式中: 一行星轮数系数,当a =3时, =0.189; 

再算得:Ye=0.65ln( )=1.26 

K 一浮动环系数,取KM:1。 

两种方法计算结果基本相同。 

以新国标计算: 

(2)上述减速器的内齿圈:模数m=10,齿数z 

SR

mB: 

: 

乏 

1.71>1.56 ・ >‘ 

=72,变位系数 =0.903,啮合角Ot =22。31 。具 

体尺寸见图5。 

则:Y8:1 

计算结果:基本相同。 

3结语 

薄轮缘齿轮考虑到弯曲应力增大影响到计算结 

果,在新国标发布前,常按库氏计算法进行设计,多 

年实际应用证明可行。现经初步对比两种方法,计 

算结果基本一致。国标推荐计算较库氏法简捷,应 

以国标计算为准。 

作者简介:冒维鹏(1976一),男,工程师。1998年毕业于中国矿业 

图5内齿圈尺寸示意图 

大学机电学院,现在煤炭科学研究总院上海分院从事带式输送机的 

用库氏计算法: 

设计和研制工作,发表论文3篇。 

(收稿日期:2008—03—05;责任编辑:陶驰东) 

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