直齿轮和斜齿轮承载能力计算 第22部分：微点蚀承载能力计算

ICS21.200

CCSJ17

中华人民共和国国家标准化指导性技术文件

GB/Z3480.22—XXXX/ISO/TS6336-22:2018

直齿轮和斜齿轮承载能力计算

第22部分：微点蚀承载能力计算

Calculationofloadcapacityofspurandhelicalgears—Part22:Calculationof

micropittingloadcapacity

(ISO/TS6336-22:2018,IDT)

（征求意见稿）

在提交反馈意见时，请将您知道的相关专利连同支持性文件一并附上。

XXXX-XX-XX发布XXXX-XX-XX实施

GB/Z3480.22—XXXX/ISO/TS6336-22:2018

目次

前言................................................................................III

引言.................................................................................IV

1范围...............................................................................1

2规范性引用文件.....................................................................1

3术语、定义和符号...................................................................1

3.1术语和定义.....................................................................2

3.2符号和单位.....................................................................2

4微点蚀.............................................................................5

5基本公式...........................................................................5

5.1通则...........................................................................5

5.2防止微点蚀安全系数（Sλ）........................................................5

5.3局部特定油膜厚度（λGF,Y）.......................................................6

5.4许用特定油膜厚度（λGFP）........................................................7

5.5对防止微点蚀的最小安全系数（Sλ,min）的建议.......................................7

6材料参数（GM）.....................................................................8

6.1概述...........................................................................8

6.2复合弹性模量（Er）..............................................................8

6.3本体温度下的压-黏系数（αθM）...................................................9

7局部速度参数（UY）.................................................................9

7.1概述...........................................................................9

7.2切向速度之和（v,Y）...........................................................10

7.3本体温度下的动力黏度（ηθM）...................................................10

8局部载荷参数（WY）................................................................11

8.1概述..........................................................................11

8.2方法A得出的局部赫兹接触应力（pdyn,Y,A）.........................................11

8.3方法B得出的局部赫兹接触应力（pdyn,Y,B）.........................................12

9局部滑动参数（SGF,Y）..............................................................12

9.1概述..........................................................................12

9.2局部接触温度下的压-黏系数（αθB,Y）.............................................13

9.3局部接触温度下的动力黏度（ηθB,Y）..............................................13

10啮合路径上的接触点Y的定义.......................................................14

11载荷分担系数（XY）...............................................................16

11.1概述.........................................................................16

11.2齿廓未修形的直齿轮...........................................................16

11.3经过齿廓修形的直齿轮.........................................................17

GB/Z3480.22—XXXX/ISO/TS6336-22:2018

11.4局部支撑系数（Xbut,Y）..........................................................19

11.5εβ≤0.8的齿廓未修形斜齿轮.....................................................20

11.6εβ≤0.8经齿廓修形的斜齿轮.....................................................21

11.7εβ≥1.2的未经齿廓修形的斜齿轮.................................................22

11.8εβ≥1.2经齿廓修形的斜齿轮.....................................................22

11.90.8＜εβ＜1.2的斜齿轮..........................................................24

12局部接触温度（θB,Y）...............................................................24

13局部闪温（θfl,Y）...................................................................25

14本体温度（θM）....................................................................25

14.1概述..........................................................................25

14.2平均摩擦系数（µm）............................................................26

14.3载荷损失系数（Hv）............................................................27

14.4齿顶修缘系数（XCa）...........................................................28

14.5润滑系数（XS）................................................................30

附录A（资料性）根据FVA-信息表54/7，对发生微点蚀试验结果的油品进行许用特定油膜厚度的计

算....................................................................................31

附录B（资料性）λGFP的参考值.........................................................33

参考文献..............................................................................35

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引言

GB/T3480系列采标自ISO6336系列，总标题为“直齿轮和斜齿轮承载能力计算”，各部分名称

及采标对应关系见表1。

表1GB/T3480系列的各个部分(截至本标准出版日期的状态)

采标ISO文件类型转化为国标文件类型

直齿轮和斜齿轮承载能力计算

ISOISO/TSISO/TRGB/TGB/Z

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（也适用于锥

齿轮和准双曲面齿轮）——闪温法√×

（部分代替：GB/Z6413.1—2003）

第21部分：胶合承载能力计算（也适用于锥

齿轮和准双曲面齿轮）——积分温度法√×

（部分代替：GB/Z6413.2—2003）

第22部分：微点蚀承载能力的计算√√

第30部分：应用GB/T3480第1、2、3、5

√×

部分的计算实例

第31部分：微点蚀承载能力的计算实例√×

注：“√”表示已经出版，“×”表示尚未出版。

本文件描述了外啮合渐开线直齿和斜齿圆柱齿轮的微点蚀承载能力计算方法。

齿轮副微点蚀承载能力的计算基础是特定润滑油在齿轮接触区的最小油膜厚度模型。许多因素可以

影响微点蚀的发生，包括表面形貌、接触应力水平和润滑油化学成分等。虽然已知这些影响，微点蚀类

型仍处于研究中，因为科学计算还无法全面纳入这些因素。另外，已证实正确地使用修缘和修根（渐开

线修形）可以对微点蚀有很大的改善。表面粗糙度也是一个关键因素，目前粗糙度评价使用的是Ra，

但经过观测发现，Rz或偏斜度等也对微点蚀有显著的影响。

尽管特定油膜厚度（在文献中也被称为“膜厚比”或“λ比”）的计算并不能直接用于评估微点蚀

的承载能力，但可以作为一个相对恰当的评估依据。

IV

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直齿轮和斜齿轮承载能力计算

第22部分：微点蚀承载能力计算

1范围

本文件给出了外啮合圆柱齿轮微点蚀承载能力的计算方法。本方法的设计是基于对模数3mm～

11mm、节圆线速度8m/s～60m/s的油润滑齿轮传动装置的试验和观察。只要满足以下要求，本文件也

适用于参数合适的任意齿轮副。

本文件的公式适用于齿廓符合ISO53规定的主动或从动圆柱齿轮，也适用于当量重合度（εαn）小

于2.5的与其他齿条共轭的齿轮。对于法向工作压力角不大于25°、分度圆螺旋角不大于25°、节圆线

速度大于2m/s的情况，本文件的计算结果也有很好的符合。

本文件不适用于评估非微点蚀类型的齿面损伤。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本

文件。

ISO53通用机械和重型机械用圆柱齿轮标准基本齿条齿廓（Cylindricalgearsforgeneraland

heavyengineering—Standardbasicracktoothprofile）

注：GB/T1356—2001通用机械和重型机械用圆柱齿轮标准基本齿条齿廓（ISO53:1998,IDT）

ISO1122-1齿轮术语和定义第1部分：几何学定义（Vocabularyofgearterms—Part1:Definitions

relatedtogeometry）

注：GB/T3374—2010齿轮术语和定义第1部分：几何学定义（ISO1122-1:1998,IDT）

ISO1328-1圆柱齿轮ISO齿面公差分级制第1部分：齿面偏差的定义和允许值（Cylindricalgears

—ISOsystemofflanktoleranceclassificationPart1:Definitionsandallowablevaluesofdeviationsrelevant

toflanksofgearteeth）

注：GB/T10095.1—2022圆柱齿轮ISO齿面公差分级制第1部分：齿面偏差的定义和允许值（ISO1328-1:2013,

IDT）

ISO6336-1直齿轮和斜齿轮承载能力计算第1部分：基本原理、概述及通用影响系数

（Calculationofloadcapacityofspurandhelicalgears—Part1:Basicprinciples,introductionandgeneral

influencefactors）

注：GB/T3480.1—2019直齿轮和斜齿轮承载能力计算第1部分：基本原理、概述及通用影响系数（ISO

6336-1:2006,IDT）

ISO6336-2直齿轮和斜齿轮承载能力计算第2部分：齿面接触强度（点蚀）计算[Calculationof

loadcapacityofspurandhelicalgears—Part2:Calculationofsurfacedurability(pitting)]

注：GB/T3480.2—2021直齿轮和斜齿轮承载能力计算第2部分：齿面接触强度（点蚀）计算（ISO6336-2:2019,

IDT）

3术语、定义和符号

1

GB/Z3480.22—XXXX/ISO/TS6336-22:2018

3.1术语和定义

ISO1122‑1、ISO6336‑1和ISO6336‑2界定的术语和定义适用于本文件。

3.2符号和单位

表2中的符号和缩略语适用于本文件。长度单位米、毫米和微米的选择是按照惯例进行的。这些单

位的转换已经包括在所给的公式中。

表2符号和单位

符号描述单位

a中心距mm

AISO1328-1中定义的ISO公差等级—

0.5

BM1小齿轮热接触系数N/(m·s·K)

0.5

BM2大齿轮热接触系数N/(m·s·K)

b齿宽mm

C辅助常数mm

Ca1小齿轮齿顶修缘量µm

Ca2大齿轮齿顶修缘量µm

Ceff有效齿顶修缘量µm

cM1小齿轮的比热容J/(kg·K)

cM2大齿轮的比热容J/(kg·K)

c′一对轮齿单位齿宽的最大刚度(单齿啮合刚度)N/(mm·µm)

cγα单位齿宽啮合刚度的平均值（用于计算Kv，KHα，KFα）N/(mm·µm)

da1小齿轮齿顶圆直径mm

da2大齿轮齿顶圆直径mm

db1小齿轮基圆直径mm

db2大齿轮基圆直径mm

dw1小齿轮节圆直径mm

dw2大齿轮节圆直径mm

dY1小齿轮的Y点直径mm

dY2大齿轮的Y点直径mm

2

Er复合弹性模量N/mm

2

E1小齿轮的弹性模量N/mm

2

E2大齿轮的弹性模量N/mm

EAP有效齿廓的终点（主动小齿轮：啮合点E；主动大齿轮：啮合点A)—

Fbt啮合平面(发生面)内的名义端面载荷N

Ft每对啮合分度圆上(名义)端面切向载荷N

GM材料参数—

gY啮合线上的参数(从点A到点Y的距离)mm

gα啮合线长度mm

Hv载荷损失系数—

hY局部油膜厚度µm

2

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符号描述单位

KA使用系数—

KBγ斜齿轮载荷系数—

KHα齿间载荷分配系数———

KHβ螺旋线载荷分布系数—

Kv动载系数—

Kγ均载系数—

-1

n1小齿轮转速min

P传递功率kW

pet啮合线上的端面基距mm

2

pdyn,Y包含载荷系数K的局部赫兹接触应力N/mm

2

pH,Y局部名义赫兹接触应力N/mm

Ra（评定齿廓的）算术平均偏差粗糙度值µm

Ra1小齿轮（评定齿廓的）算术平均偏差粗糙度值µm

Ra2大齿轮（评定齿廓的）的算术平均偏差粗糙度值µm

SGF,Y局部滑动参数—

Sλ防止微点蚀的安全系数—

Sλ,min防止微点蚀所需的最小安全系数—

SAP有效齿廓起始点(主动小齿轮：啮合点A；主动大齿轮：啮合点E)—

T1小齿轮的名义转矩Nm

UY局部速度参数—

u齿数比—

VI运动黏度指数—

vg,Y局部滑动速度m/s

vr1,Y小齿轮的局部切向速度m/s

vr2,Y大齿轮的局部切向速度m/s

vΣ,C节点切向速度之和m/s

vΣ,YY点切向速度之和m/s

WW材料系数—

WY局部载荷参数—

Xbut,Y局部支撑系数—

XCa修缘系数—

XL润滑剂系数—

XR粗糙度系数—

XS润滑方式系数—

XY局部载荷分担系数—

20.5

ZE弹性系数(N/mm)

z1小轮齿数—

z2大轮齿数—

αt端面压力角°

αwt节圆工作压力角°

3

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符号描述单位

2

αθB,Y局部啮合温度下的压-黏系数m/N

2

αθM本体温度下的压-黏系数m/N

2

α3838℃下的压-黏系数m/N

βb基圆螺旋角°

εmax最大齿顶重合度—

εα端面重合度—

εαn当量重合度，当量直齿轮的端面重合度—

εβ轴向重合度—

εγ总重合度—

ε1小齿轮齿顶重合度—

ε2大齿轮齿顶重合度—

2

ηθB,Y局部啮合温度下的动力黏度N·s/m

2

ηθM本体温度下的动力黏度N·s/m

2

ηθoil进油口/油池温度下的动力黏度N·s/m

2

η3838°C下的动力黏度N·s/m

θB,Y局部接触温度°C

θfl,Y局部闪温°C

θM本体温度°C

θoil进油口/油池温度°C

λGF,min特定润滑油的啮合区最小油膜厚度—

λGF,Y局部油膜厚度—

λGFP许用油膜厚度—

λGFT试验齿轮的临界特定油膜厚度—

λM1小轮的热传导系数W/(m·K)

λM2大轮的热传导系数W/(m·K)

µm平均摩擦因数—

2

νθB,Y局部啮合温度下的运动黏度mm/s

2

νθM主体温度下的运动黏度mm/s

ν1小齿轮材料的泊松比—

ν2大齿轮材料的泊松比—

2

ν100100°C时的运动黏度mm/s

2

ν4040°C时的运动黏度mm/s

3

ρM1小齿轮材料的密度kg/m

3

ρM2大齿轮材料的密度kg/m

ρn,C节圆直径处的法向相对曲率半径mm

ρn,YY点法向相对曲率半径mm

ρt,YY点端面相对曲率半径mm

ρt1,Y小齿轮Y点端面曲率半径mm

ρt2,Y大齿轮Y点端面曲率半径mm

3

ρθB,Y局部啮合温度下润滑油密度kg/m

4

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符号描述单位

3

ρθM本体温度下润滑油密度kg/m

3

ρ1515°C下润滑油密度kg/m

下标符号

方法A中啮合区内任一啮合点Y的参数及方法B中啮合线上的参数（含下标Y的所有参数必须用

Y

局部值计算）

4微点蚀

微点蚀是在混合弹流润滑状态或边界润滑状态下的两物体在滚滑过程中由赫兹接触时产生的一种

现象。它受载荷、速度、滑动、温度、表面形貌、特定油膜厚度和润滑油化学成分等工作条件的影响，

常见于表面高硬度材料。

微点蚀指的是齿面上生成的大量微小裂纹，这些裂纹与表面呈小角度扩展形成微坑。相对于接触面

积微坑很小，通常深度为10μm～20μm。微坑可以凝聚成一个连续的断裂表面，肉眼观察，表现为暗

淡无光的表面。

这种现象最常见被称作微点蚀，但也有被称为灰锈、灰斑、霜纹和剥落，见ISO10825。

微点蚀是可以被抑制的。如果微点蚀扩展，可以导致轮齿精度降低，动态载荷和噪声增加。如果微

点蚀不受抑制而继续扩展，则可以导致宏观点蚀和其他类型的齿轮失效。

5基本公式

5.1通则

[11]

微点蚀承载能力计算是基于接触区的局部油膜厚度（λGF,Y）和许用油膜厚度（λGFP）。当最小油

膜厚度（λGF,min）低于临界值（λGFP）时，可以产生微点蚀。小齿轮和大齿轮接触区的λGF,min和λGFP值

应分别计算。值得注意的是，应根据工况来确定最小油膜厚度和许用油膜厚度。

本文件中的公式，适用于ISO53规定齿廓的主动和从动圆柱齿轮，也适用于当量重合度（εαn）小

于2.5的与其他齿条共轭的齿轮。

齿轮本体温度是由齿轮装置的热平衡确定的。在一个齿轮装置中有众多热源，其中最主要的是轮齿

之间的摩擦和轴承的摩擦。其他如密封和搅油等产生的热源也会对齿轮本体温度有一定的影响。当节线

速度超过80m/s时，宜着重考虑啮合过程中搅油和风阻产生的热量（见方法A）。热量通过壳体的传

导、对流和辐射发散到环境中。对于喷油润滑，热量可由润滑油带入外部热交换器。

随着节线速度的降低，油膜厚度（h）和防止微点蚀产生的安全系数（Sλ）也在降低。在低速齿轮

传动中，齿面磨损可以变成主导地位。当节点处的油膜厚度hC≤0.1μm时，在试验研究中已观察到这种

现象。在此情况下，宜根据方法A或方法B典型的试验条件对与工况条件相似的油膜厚度进行测试，

以验证微点蚀是否仍占主导地位。

微点蚀承载能力可以通过最小油膜厚度和在相应的服役条件或规定的试验条件下得出的极限油膜

厚度的比值来确定。该比值用安全系数Sλ表示，应等于或高于防止微点蚀的最小安全系数（Sλ,min）。

微点蚀主要发生于负滑动比区域。负滑动比出现在沿着主动齿轮A点与C点之间和从动齿轮C点

与E点之间的啮合线上。综合考虑润滑油、表面粗糙度、齿轮的几何形状和工况条件的影响，可以计

算出接触区内每一点的特定油膜厚度（λGF,Y）。

5.2防止微点蚀安全系数（Sλ）

5

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考虑到微点蚀承载能力，根据公式（1）定义了安全系数，Sλ：

GF,min

SSλλ,min··································································