新旧 ISO 齿轮精度、强度标准对比

【摘要】对 ISO 最新圆柱齿轮精度、强度标准与旧标准进行了对比。

一、概述

　　齿轮的质量依据是标准。齿轮强度和精度两项标准提供的是保证齿轮产品的性能、质量和可靠性的最重要的基础数据的计算方法。齿轮设计是决定和制约齿轮产品的水平、质量、可靠性和成本的关键环节。近百年来，为研究和摸索齿轮的设计和制造规律，国内外许多齿轮工作者都付出了毕生的精力。他们的成果都凝聚在有关著作和不断更新的相关标准中。 ISO/TC60 齿轮技术委员会经过 20 多年的努力，以德国的 DIN 标准为母型，吸收美国 AGMA 等标准的先进成分，不断修订完善，并最终于 90 年代正式颁布了 ISO1328 —九十年代国际齿轮精度标准（包括 ISO1328-1:1995 ， ISO1328-2:1997 两个标准及 ISO/TR10064-1 ∽ 4:1992 ∽ 1998 四个相关技术报告）和 ISO6336-1 ∽ 5:1996 渐开线圆柱齿轮强度标准。

　　改革开放以来，尽管我国在采用国际标准方面作了大量的卓有成效的工作，但仍赶不上世界齿轮技术发展的步伐。相比之下，我国近年来一直执行的 GB10095-88 精度标准是参照 ISO1328-1975 制订的， GB3480-83 强度标准是参照 ISO/DP6336-1980 制订的，均为国际 70 年代以前的技术水平，且这 2 个参照标准已经 过时和废止 。已修订的 GB/T3480-1997 虽已等效采用 ISO6336-1 ∽ 3:1996 标准 （ 未能达到等同，如精度标准仍然引用 GB10095-88 标准，而 ISO6336 ： 1996 的引用标准为 ISO1328-1 ： 1995 ） ，但由于宣传没跟上等种种原因，尚未推广开。

　　我们在贯彻 GB10095 标准中发现存在的齿形误差最难达到要求，齿形的齿顶部规定不够合理，在采用 GB3480 作强度计算时经常遇到对软齿面或中硬齿面齿轮因计算的 KHβ 值过大而使强度通不过等问题，在 ISO 新标准中都作了有效的改进。

二．新旧齿轮标准对比   

1 、圆柱齿轮精度新旧标准的主要差别见表 1         

表 1.  ISO1328-1:1995 、 ISO1328-2:1997 及相关技术报告组成的精度标准 和 GB10095-88( 等效于 ISO1328:1975) 标准的对比 GB10095-88 ( 等效于 ISO1328:1975 )
ISO1328-1:1995 、 ISO1328-2:1997 两个标准及四个相关技术报告组成的精度标准体系

1 ．有关精度的内容全含于一个标准中
1 ．把轮齿同侧齿面偏差、径向综合偏差与径向跳动的定义和允许值分开列成两个标准，以适用于单件小批生产和批量生产的检验需要。对检验实施规范给出四个技术报告。

2 ．齿轮精度理论是比较全面的，但缺乏考虑齿轮的商品特性
2 ．齿轮精度以齿轮啮合传动理论为依据，突出对承载能力和噪声振动的影响。

3 ．检验项目多，主次不清，不明确。
3 ． ISO1328-1 明确 fpt ， Fpk ， Fp ， F α， F β   五项 ( 一般齿轮为四项 ) 为检验项目，其余项目不是强制性的；并明确 fpt ， Fpk ， Fp ， F α为端平面上的数值。

4 ．精度等级仅以偏差数值大小为依据，因而造成偏差数值小的齿轮性能有时反而不如偏差较大而形状位置较好的齿轮。
4 ．综合考虑了偏差的数值和形状位置等因素

5 ．参数范围按直径 d 、齿宽 b 分档较粗。
5 ．参数范围按直径 d 、齿宽 b 分档更细

6 ．标准中考虑制造者的经济性不够。
6 ．在保证齿轮传动性能的基础上充分考虑了齿轮制造的经济性，如齿廓偏差放宽，齿廓和螺旋线计值范围减小等。

7 ．对齿坯精度要求偏低。
7 ．强调了收紧齿坯公差比加工高精度齿轮要经济。

8 ．没有齿面粗糙度项目。
8 ．给出了齿面粗糙度 Ra 、 Rz 的推荐值。

9 ．接触斑点的计值不够合理，没明确检测方法。
9 ．规定了更合理的接触斑点值，明确了检测方法。


2 、圆柱齿轮强度新旧标准的主要差别   

GB3480-83 ( 等效于 ISO/DP6336:1980 ) 标准
ISO6336:1996 ( GB/T3480-1997 等效 ) 标准

1 ．对接触和弯曲安全系数取值未加区分。
1 ．明确弯曲安全系数要大于接触安全系数。

2 ．使用系数 KA 分 3 档。
2 ．使用系数 KA 分 4 档

3 ．齿向载荷分布系数 KH β考虑不周，对软齿面和中硬齿面算得的值太大，不适用
3 ． KH β计算作了改进，计算值比原前减小，增加了 C1 算法，按实际情况采用不同的公式。

4 ．对变载荷没给出计算方法
4 ．增加了变载荷时的强度核算方法

5 ．单齿啮合刚度 C '计算考虑不足
5 ．单齿啮合刚度 C '计算考虑因素更全面

6 ．材料疲劳极限给出的是方框图，使用时无法确定具体取值
6 ．材料疲劳极限给出 ME 、 MQ 、 ML 三条线，可按不同材料热处理控制水平进行取值

7 ．循环次数 N 大于持久寿命后， 寿命系数取 1
7 ．寿命系数中增加了 N 大于持久寿命循环次数时的计算公式

8 ．弯曲应力以齿轮端面参数计算
8 ．弯曲应力以当量直齿法向参数计算


9 ．增加了单对齿啮合系数 ZB 和 ZD


三、讨论和建议     

　　最新齿轮国际标准从齿轮传动动态性能和承载能力出发，结合齿轮制造规律综合在标准文本和技术报告中，使标准更科学合理。我国即将加入 WTO ，我国的齿轮产品要和国际接轨同样是大势所趋，而采用先进的国际标准，是产品和国际接轨的第一步。国家鼓励要求技术进步迫切和有条件的齿轮制造企业直接采用国际最新标准。建议加快宣传贯彻 ISO1328 和 ISO6336 齿轮精度和强度两项九十年代国际新标准。

参考文献：

•  全国齿标委秘书处等单位编： ISO1328 -- 九十年代国际齿轮精度标准

•  ISO/TC60   ISO6336-1 ～ 3 ： 1996 （ E ）    Calculation of load capacity of spur and helical gear

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http://www.wanfangdata.com.cn/qi ... 000/0003/000303.htm
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照片是当年在南京高速齿轮箱厂 ，1999-11月 率先执行最新ISO 精度、强度标准验收会议以及XTGDES  齿轮专家系统评审会合影。
评议组长 北矿大  孟惠荣 （前排左7 ）
CGMA 秘书长 王声堂 （前排右4）
齿标委 秘书长 张元国 （中排左1）

《齿轮手册》主编 许洪基 （前排左5）
GB10095-88  主要起草人,也参加了GB/T10095-2001 厉始忠（前排左4）
北钢院（北科大）朱孝录（前排左3
杭州大学、武汉科技大学、太原理工大学，苏州冶金，泰隆。。。
中船总703所最年轻的博导常山（后排右3）
南高齿总工欧阳葆 （前排右1）---2006-04 因突发原因去世了 ！
南高齿副总李钊刚 （中排右6）本人与李工在一起，在中排右7位置 。

对于齿面粗糙度的我有话说：
按照最新的粗糙度标准，Rz是粗糙度轮廓的最大高度（即老标准的Ry）在GB/Z18620.4-2002中的3.2.3.1中对Rz的定义也是轮廓的最大高度，而在同一标准的8.2中表3标题为微观不平度十点高度Rz，两者矛盾。可见18620.4-2002的编者，并未真正理解该标准的含义，还是按照原来心中记忆Rz为微观不平度十点高度。实际上在GB/T3505-2000中已经明确了微观不平度十点高度这个参数已经取消了。
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看了一下 原标准（ISO/TR10064-4:1998 与GB/Z18620-4:2992 对应)，确实有这个问题 。
GB3480-83 & GB/T3480-1997 应用的 都是 Rz ≈ 6Ra (微观不平度十点高度)，也就是这个标准的表3和表4 。
      现在太晚了（都快 24点了），明天打电话咨询一下老厉 ！
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2006-07-31 上午9：25 打电话，老厉一行四人目前在宁波 （回来在杭州、上海、南京都要停留）要8月中才能回北京 ！同行有化工版《机械设计手册》主编 成大先 等。老厉家里，一会儿告我联系方式 ！