直齿轮和斜齿轮承载能力计算 第4部分：齿面断裂的承载能力计算-编制说明

一、标准任务来源、主要工作过程、主要参加单位等

1．任务来源

本项目根据2022年12月30日国家标准化管理委员会关于下达2022年第四

批推荐性国家标准计划（国标委发〔2022〕51号）进行，计划号为20221817-Z-469，

项目名称是“直齿轮和斜齿轮承载能力计算第4部分：齿面断裂的承载能力计

算”（等同采标ISO/TS6336-4:2019Calculationofloadcapacityofspurand

helicalgears—Part4:Calculationoftoothflankfractureloadcapacity），项目牵

头单位为郑州机械研究所有限公司，本标准为制定标准，计划完成时间是2024

年4月。

GB/T3480系列标准采标ISO6336系列。当前，ISO6336在“直齿轮和斜

齿轮承载能力计算”的总标题下包括11个部分：

——第1部分：基本原理、概述及通用影响系数；

——第2部分：齿面接触强度（点蚀）计算；

——第3部分：轮齿弯曲强度计算；

——第4部分：齿面断裂承载能力计算；

——第5部分：材料的强度和质量；

——第6部分：变载荷条件下的使用寿命计算；

——第20部分：胶合承载能力计算闪温法；

——第21部分：胶合承载能力计算积分温度法；

——第22部分：微点蚀承载能力的计算；

——第30部分：使用GB/T3480第1、2、3、5部分的算例；

——第31部分：微点蚀承载能力的算例。

以上各部分目前采标发布的情况为：

——GB/T3480.1—2019（ISO6336-1:2006,IDT）；

——GB/T3480.2—2021（ISO6336-2:2019,IDT）；

——GB/T3480.3—2021（ISO6336-3:2019,IDT）；

——GB/T3480.5—2021（ISO6336-5:2016,IDT）；

——GB/T3480.6—2018（ISO6336-6:2006,IDT）。

2．工作过程

第2页共11页

起草（草案、调研）阶段：标准立项后，郑州机械研究所有限公司协同全国

齿轮标准化技术委员会走访我国齿轮生产和使用单位，征集采标意见，组织标准

编制工作。

2023年3月22日，标准编制工作组正式成立并召开了首次全体会议。齿标

委秘书长王志刚传达了国标委对本标准制修订工作的立项批复以及2023年2月

10日关于标准制定周期管理的最新通知，详细介绍了本标准的工作路线图及后

期的工作进度安排（见附件1），建议参编单位分为小组进行讨论，并选出组长

单位具体负责。随后，郑州机械研究所有限公司、西安法士特汽车传动有限公司

分别对ISO6336-4:2019的技术背景进行了介绍。

第一次工作组视频会议照片

第3页共11页

2023年4月17日~4月28日，工作组各小组以视频会议的方式召开了讨论

会，对标准讨论稿的内容进行了梳理，对部分名词术语（如“稳准态残余应力”）

的概念进行了交流和讨论。主要修改点为：

1)符号Er建议翻译为“复合弹性模量”，且全文统一；

2)图17图题中“≥900N/mm2”建议改为“=900N/mm2”；

3)第4章“cracklens”建议翻译成“贝壳状”，与学术上的表达相一致。

工作组小组讨论会视频会议照片

2023年5月16日，工作组以视频会议的方式召开了第二次全体会议，对标

准的讨论稿内容进行了交流和讨论。根据分工，会上各小组介绍了主要修改点，

对存疑问题进行了意见交流。

第4页共11页

第二次工作组视频会议照片

2023年6月9日，工作组以视频会议的方式召开了第三次全体会议，对标

准内容进行逐句梳理，重点讨论了第4章齿面断裂的概念和发生机理。各参与企

业充分交流了各自应用领域内对齿面断裂的认识并分享了案例，对齿面单向和双

向受力条件下的齿面断裂形式进行了讨论。

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第三次工作组会议照片

2023年6与20日，工作组修改标准草案文本，形成了标准征求意见稿和编

制说明并上报秘书处。

3．主要参加单位和工作组成员及其所做的工作等

本标准由郑州机械研究所有限公司、浙江双环传动机械股份有限公司、西安

法士特汽车传动有限公司、温岭市明华齿轮有限公司、重庆齿轮箱有限责任公司、

贵州群建精密机械有限公司、河南科技大学、太原理工大学、南京高速齿轮制造

有限公司、重庆大学、金华市新华齿轮有限公司、西北工业大学、郑机所（郑州）

传动科技有限公司、重庆永达精密机械有限公司、浙江贝托传动科技有限公司等

单位共同起草。

郑州机械研究所有限公司负责总体把控并担任组长单位，组织本小组讨论工

作；浙江双环传动机械有限公司、南京高速齿轮制造有限公司、河南科技大学、

郑机所（郑州）传动科技有限公司、温岭市明华齿轮有限公司、重庆永达精密机

械有限公司、浙江贝托传动科技有限公司为小组成员，负责封面、前言、引言、

第1章～第3章、两标准全部附录、参考资料的内容。西安法士特汽车传动有限

公司担任组长单位，组织本小组讨论工作；西北工业大学、重庆大学、太原理工

大学、金华市新华齿轮有限公司、重庆齿轮箱有限责任公司、贵州群建精密机械

有限公司为小组成员，负责第4章～7章的内容。

第6页共11页

二、标准编制原则和主要内容(如技术指标、参数、公式、性能要求、试验方

法、检验规则等)的论据，解决的主要问题，修订标准时应列出与原标

准的主要差异和水平对比

1．标准编制原则

——先进原则。充分考虑国家产业发展政策，体现行业发展方向和国内齿轮

的产品质量水平。

——合理原则。综合考虑生产成本及原料资源的供应情况，应既符合生产实

际情况又能最大限度满足使用要求，提高标准的市场适应能力。

——贸易原则。为促进产品的国内外贸易创造条件。

——在结构和内容等方面依据GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：

标准的结构和编写》和GB/T1.2—2020《标准化工作导则第2部分:以ISO/IEC

标准化文件为基础的标准化文件起草规则》给出的规则进行编写。

——与国家法规、法律和有关标准相适应。

2．标准主要内容

标准描述了外啮合直齿和斜齿圆柱齿轮的齿面断裂承载能力的计算方法。该

方法中的公式适用于齿廓符合ISO53的主动和从动圆柱齿轮，也适用于实际的

端面重合度（εα）小于2.5的其他齿条的共轭齿。该方法经过验证适用于以下参

数和条件的渗碳齿轮：

——赫兹应力：500N/mm2≤pH≤3000N/mm2；

——法向相对曲率半径：5mm≤ρred≤150mm；

——在成品状态下550HV处的表面硬化深度：0.3mm≤CHD≤4.5mm。

该方法不适用于评估非齿面断裂类型的轮齿损伤，不能作为齿轮箱设计和认

证过程中的评级方法。

3．解决的主要问题

齿面断裂作为齿轮失效的一种形式，相比表面或次表面处萌生裂纹的点蚀、

微点蚀和齿根疲劳等情况更具有潜在危险性。

本标准给出了齿面断裂失效的机理、影响因素等内容，说明了基于局部材料

强度方法进行齿面断裂失效研究的方法，指出了齿面断裂失效特点，分析了影响

齿面断裂的重要因素（如残余应力），得出了评估齿面断裂失效的计算方法，为

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今后深入研究这种失效形式提供了依据，并为工程实际中防止轮齿齿面断裂失效

的设计与制造提供了理论支撑。

三、主要试验(或验证)情况分析

本标准为方法类标准，等同转化，齿面断裂失效形式国内十分常见，有关论

文、报告等也很多。

四、标准中涉及专利的情况

本标准等同采用ISO标准，不涉及专利问题。

五、预期达到的社会效益、对产业发展的作用等情况

本标准等同采用国际先进标准，为指导性、方法类标准。

随着高速重载的发展趋势，齿轮传动对功率密度和寿命的要求逐渐提高。在

风电、航空等领域发生了很多由于齿轮失效导致的装备事故，严重危害了人机安

全。伴随现代热处理与表面硬化、精加工等工艺的应用，加上高速重载的工况场

合，齿轮接触失效的形式也呈现多样化。以风电齿轮为例，出现了宏观点蚀、微

点蚀、齿面断裂、齿面微动腐蚀等多种失效现象。在其他工业齿轮应用中，如卡

车、高速燃气轮机和透平机组用斜齿轮、水轮机和拖拉机用锥齿轮中也都发现了

齿面断裂。另外，在齿轮疲劳试验台的试验齿轮上也有齿面断裂发生。这类失效

最常见于渗碳淬火齿轮，但在氮化和表面淬火工艺的齿轮中也有发生。

对于点蚀失效，不仅有相关设计标准可以遵循，也涌现了一些考虑齿轮啮合

多轴应力状态或齿面摩擦学特性的接触疲劳寿命数值研究，使得对于其机理的认

识较为深刻。然而齿面断裂失效和胶合、点蚀等失效形式具有显著差异，目前并

没有有效设计标准考虑这种失效形式，造成工程实际中这种失效现象越来越多，

影响了我国齿轮水平和经济效益的进一步发展。

本标准的提出规范了齿面断裂失效的计算模型，为该方法的推广的应用奠定

了理论基础，为工程实践和验证提供了解决性的方法，为齿轮行业向精益化发展

提供理论支持。

六、与国际、国外对比情况

本标准等同采用国际标准ISO/TS6336-4:2019Calculationofloadcapacity

ofspurandhelicalgears—Part4:Calculationoftoothflankfractureloadcapacity。

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该标准为推荐性方法类标准，能够规范行业设计、研发和生产，缩小与国际

同类先进水平的差距。

七、在标准体系中的位置，与现行相关法律、法规、规章及相关标准，特别是

强制性标准的协调性

本标准属于齿轮标准体系中“齿轮及其传动装置”大类，“齿轮”小类，

“方法”系列，体系编号202-23-05-0248。

本标准与现行相关法律、法规、规章及相关标准协调一致。

八、重大分歧意见的处理经过和依据

无。

九、标准性质的建议说明

本标准性质属于推荐性标准。标准发布后6个月后即可实施。

十、贯彻标准的要求和措施建议(包括组织措施、技术措施、过渡办法、实施

日期等)

为加大对标准的宣传、贯彻力度，标准发布后，建议由全国齿轮标准化技术

委员会组织宣贯实施，企业可按照国家标准的规定和要求组织技术人员、检验人

员及相关部门人员接受培训，借力推进行业的快速发展。

标准发布后建议：通过齿轮相关专业平台如网站、各种专业微信群等以各种

形式进行宣传：开展专家线上视频直播讲座（受众是从事机械相关的技术人员）；

联系高校机械类专业开设相关选修课等。

十一、废止现行相关标准的建议

无。

十二、其他应予说明的事项

本标准还做了以下最小编辑性修改：：

——表2中“KHα”改为“KHα”，“KHβ”改为“KHβ”，与ISO6336-1:2019

保持一致；

——表2中“εα”和“εβ”中的下标改为正体，与ISO6336-1:2019保持一

致；

——表2中“yHV,max”下标改为正体，根据GB/T1.1—2020调整了表中符号

的排序；

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——公式（10）中等式左边“ρt,1,CP”改成“ρt1,CP”,“ρt,2,CP”改成“ρt2,CP”；

——图17中“≥900N/mm2”改为“=900N/mm2”

——公式（A.3）中分母“bH”改成“bH,CP”；

22222

pypdyn,CPbH,CPy

——公式（A.5）改为“dyn,CP”。此修改由

22

Er4red,CPEbrH,CP

南高齿专家提出，得到了ISO/TC60/SC2/WG6工作组会议（2023年4月27日，

瑞士）的认可。

国家标准编制工作组

2023年6月

第10页共11页

附件1：工作进度安排

阶段名称时间地点工作内容

工作组首次2023年03月2建立工作组，各组相关工作背

线上

会1日景及任务分工

按照分工，由组长单位负责重

分组会议不限次数和形式点研究所负责部分的技术内容

，逐字逐句提出修改建议

工作组二次2023年5月上

待定形成工作组讨论稿

会议旬

按照分工，由组长单位负责重

分组会议不限次数和形式点研究所负责部分的技术内容

，逐字逐句提出修改建议

工作组三次2023年6月上

待定完成征求意见稿及编制说明

会议旬

国标委官网、CGMA

公开征求意2023年6月中官网、齿标委委员工

秘书处负责收集并整理意见

见旬～8月中旬作群、《机械传动》

期刊官网等

工作组四次2023年8月下意见处理，形成送审稿及编制

待定

会议旬说明

2023年9月上报送齿标委全体委员，开始会

旬前评审

标准审查会

2023年10月齿标委对标准文本进行技术和

议（齿标委待定

下旬格式审查；工作组答辩

年会）

2023年11月

报批稿修改线上形成报批文件及编制说明

下旬

2023年底或2秘书处归集全部文件，提交国

上报待批

024年初标委

第11页共11页

GB/Z3480.4—XXXX

直齿轮和斜齿轮承载能力计算

第4部分：齿面断裂承载能力计算

（征求意见稿）

编制说明

国家标准编制工作组

2023年6月

一、标准任务来源、主要工作过程、主要参加单位等

1．任务来源

本项目根据2022年12月30日国家标准化管理委员会关于下达2022年第四

批推荐性国家标准计划（国标委发〔2022〕51号）进行，计划号为20221817-Z-469，

项目名称是“直齿轮和斜齿轮承载能力计算第4部分：齿面断裂的承载能力计

算”（等同采标ISO/TS6336-4:2019Calculationofloadcapacityofspurand

helicalgears—Part4:Calculationoftoothflankfractureloadcapacity），项目牵

头单位为郑州机械研究所有限公司，本标准为制定标准，计划完成时间是2024

年4月。

GB/T3480系列标准采标ISO6336系列。当前，ISO6336在“直齿轮和斜

齿轮承载能力计算”的总标题下包括11个部分：

——第1部分：基本原理、概述及通用影响系数；

——第2部分：齿面接触强度（点蚀）计算；

——第3部分：轮齿弯曲强度计算；

——第4部分：齿面断裂承载能力计算；

——第5部分：材料的强度和质量；

——第6部分：变载荷条件下的使用寿命计算；

——第20部分：胶合承载能力计算闪温法；

——第21部分：胶合承载能力计算积分温度法；

——第22部分：微点蚀承载能力的计算；

——第30部分：使用GB/T3480第1、2、3、5部分的算例；

——第31部分：微点蚀承载能力的算例。

以上各部分目前采标发布的情况为：

——GB/T3480.1—2019（ISO6336-1:2006,IDT）；

——GB/T3480.2—2021（ISO6336-2:2019,IDT）；

——GB/T3480.3—2021（ISO6336-3:2019,IDT）；

——GB/T3480.5—2021（ISO6336-5:2016,IDT）；

——GB/T3480.6—2018（ISO6336-6:2006,IDT）。

2．工作过程

第2页共11页

起草（草案、调研）阶段：标准立项后，郑州机械研究所有限公司协同全国

齿轮标准化技术委员会走访我国齿轮生产和使用单位，征集采标意见，组织标准

编制工作。

2023年3月22日，标准编制工作组正式成立并召开了首次全体会议。齿标

委秘书长王志刚传达了国标委对本标准制修订工作的立项批复以及2023年2月

10日关于标准制定周期管理的最新通知，详细介绍了本标准的工作路线图及后

期的工作进度安排