ISO 6336-1:2019

Calculation of load capacity of spur and helical gears — Part 1: Basic principles, introduction and general influence factors

This document presents the basic principles of, an introduction to, and the general influence factors for the calculation of the load capacity of spur and helical gears. Together with the other documents in the ISO 6336 series, it provides a method by which different gear designs can be compared. It is not intended to assure the performance of assembled drive gear systems. It is not intended for use by the general engineering public. Instead, it is intended for use by the experienced gear designer who is capable of selecting reasonable values for the factors in these formulae based on the knowledge of similar designs and the awareness of the effects of the items discussed. The formulae in the ISO 6336 series are intended to establish a uniformly acceptable method for calculating the load capacity of cylindrical gears with straight or helical involute teeth. The ISO 6336 series includes procedures based on testing and theoretical studies as referenced by each method. The methods are validated for: — normal working pressure angle from 15° to 25°; — reference helix angle up to 30°; — transverse contact ratio from 1,0 to 2,5. If this scope is exceeded, the calculated results will need to be confirmed by experience. The formulae in the ISO 6336 series are not applicable when any of the following conditions exist: — gears with transverse contact ratios less than 1,0; — interference between tooth tips and root fillets; — teeth are pointed; — backlash is zero. The rating formulae in the ISO 6336 series are not applicable to other types of gear tooth deterioration such as plastic deformation, case crushing and wear, and are not applicable under vibratory conditions where there can be an unpredictable profile breakdown. The ISO 6336 series does not apply to teeth finished by forging or sintering. It is not applicable to gears which have a poor contact pattern. The influence factors presented in these methods form a method to predict the risk of damage that aligns with industry and experimental experience. It is possible that they are not entirely scientifically exact. Therefore, the calculation methods from one part of the ISO 6336 series is not applicable in another part of the ISO 6336 series unless specifically referenced. The procedures in the ISO 6336 series provide rating formulae for the calculation of load capacity with regard to different failure modes such as pitting, tooth root breakage, tooth flank fracture, scuffing and micropitting. At pitch line velocities below 1 m/s the gear load capacity is often limited by abrasive wear (see other literature such as References [23] and [22] for further information on such calculation).

Calcul de la capacité de charge des engrenages cylindriques à dentures droite et hélicoïdale — Partie 1: Principes de base, introduction et facteurs généraux d'influence

Le présent document traite des principes de base, de l'introduction et des facteurs généraux d'influence pour le calcul de la capacité de charge des engrenages cylindriques à dentures droite et hélicoïdale. Associée aux autres documents de la série ISO 6336, elle fournit une méthode qui permet de comparer différentes conceptions d'engrenages. Elle n'a pas pour but de déterminer les performances d'une transmission de puissance par engrenages complète. Elle n'a pas non plus pour but d'être utilisée par des concepteurs généralistes en mécanique. En revanche, elle est destinée à être utilisée par des concepteurs d'engrenages expérimentés, capables de sélectionner, pour chacun des facteurs employés dans les formules, des valeurs raisonnables sur la base de leurs connaissances en matière de conception d'engrenages similaires et conscients des effets des points particuliers discutés. Les formules de la série ISO 6336 sont destinées à établir une méthode homogène pour le calcul de la capacité de charge des engrenages cylindriques à denture en développante droite ou hélicoïdale. La série ISO 6336 contient des modes opératoires basés sur des résultats d'essai et des études théoriques telles que celles qui sont référencées par chaque méthode. Les méthodes sont validées pour: — un angle de pression normal de fonctionnement compris entre 15° et 25°; — un angle de l'hélice de référence allant jusqu'à 30°; — un rapport de conduite apparent compris entre 1,0 et 2,5. Si ces plages sont dépassées, il est alors nécessaire de confirmer les résultats calculés au moyen d'expériences. Les formules de l'ISO 6336 ne sont pas applicables si l'une des conditions suivantes existe: — engrenages avec un rapport de conduite apparent inférieur à 1,0; — interférence de fonctionnement entre les profils en pieds de dents et les têtes de dents; — dents pointues; — jeu entre dents nul. Les formules de calcul de la série ISO 6336 ne s'appliquent pas à d'autres détériorations telles que la déformation plastique, la dislocation et l'usure, ni lorsque les conditions vibratoires sont telles qu'elles peuvent conduire à une rupture de dent imprévisible. La série ISO 6336 ne s'applique pas aux dentures réalisées par forgeage ou frittage, ni aux engrenages qui ont une mauvaise portée de denture.

Izračun nosilnosti ravnozobih in poševnozobih zobnikov - 1. del: Osnove, uvajanje in koeficienti

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 26-Nov-2019
• ICS: 21.200 - Gears
• Technical Committee: ISO/TC 60/SC 2 - Gear capacity calculation
• Drafting Committee: ISO/TC 60/SC 2/WG 6 - Gear calculations
• Current Stage: 9020 - International Standard under periodical review
• Start Date: 15-Oct-2024
• Completion Date: 15-Oct-2024
• Ref Project: SIST ISO 6336-1:2020 - Calculation of load capacity of spur and helical gears - Part 1: Basic principles, introduction and general influence factors

Relations

• Consolidated By: ISO 4264:2018 - Petroleum products — Calculation of cetane index of middle-distillate fuels by the four variable equation
• Effective Date: 06-Jun-2022
• Revises: ISO 6336-1:2006 - Calculation of load capacity of spur and helical gears — Part 1: Basic principles, introduction and general influence factors
• Effective Date: 13-Apr-2013
• Revises: ISO 6336-1:2006/Cor 1:2008 - Calculation of load capacity of spur and helical gears — Part 1: Basic principles, introduction and general influence factors — Technical Corrigendum 1
• Effective Date: 13-Apr-2013

Standards Content (Sample)

SLOVENSKI STANDARD
01-november-2020
Izračun nosilnosti ravnozobih in poševnozobih zobnikov - 1. del: Osnove, uvajanje
in koeficienti
Calculation of load capacity of spur and helical gears - Part 1: Basic principles,
introduction and general influence factors
Calcul de la capacité de charge des engrenages cylindriques à dentures droite et
hélicoïdale
Ta slovenski standard je istoveten z: ISO 6336-1:2019
ICS:
21.200 Gonila Gears
2003-01.Slovenski inštitut za standardizacijo. Razmnoževanje celote ali delov tega standarda ni dovoljeno.

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 6336-1
Third edition
2019-11
Calculation of load capacity of spur
and helical gears —
Part 1:
Basic principles, introduction and
general influence factors
Calcul de la capacité de charge des engrenages cylindriques à
dentures droite et hélicoïdale —
Partie 1: Principes de base, introduction et facteurs généraux
d'influence
Reference number
©
ISO 2019
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ii © ISO 2019 – All rights reserved

Contents Page
Foreword .vi
Introduction .vii
1 Scope . 1
2 Normative references . 2
3 Terms, definitions, symbols and abbreviated terms . 2
3.1 Terms and definitions . 2
3.2 Symbols and abbreviated terms. 2
4 Basic principles .11
4.1 Application .11
4.1.1 Surface durability (pitting) .11
4.1.2 Tooth bending strength .11
4.1.3 Tooth flank fracture .12
4.1.4 Strength and quality of materials .12
4.1.5 Service life under variable load .12
4.1.6 Scuffing .12
4.1.7 Wear .12
4.1.8 Micropitting . .12
4.1.9 Plastic-yielding .12
4.1.10 Specific applications .12
4.1.11 Safety factors .13
4.1.12 Testing .15
4.1.13 Manufacturing tolerances .15
4.1.14 Implied accuracy .15
4.1.15 Other considerations .15
4.1.16 Influence factors .16
4.1.17 Numerical formulae .18
4.1.18 Succession of factors in the course of calculation .18
4.1.19 Determination of allowable values of gear deviations .18
4.2 Tangential load, torque and power .18
4.2.1 General.18
4.2.2 Nominal tangential load, nominal torque and nominal power .19
4.2.3 Equivalent tangential load, equivalent torque and equivalent power .19
4.2.4 Maximum tangential load, maximum torque and maximal power .19
5 Application factor, K .19
A
5.1 General .19
5.2 Method A — Factor K .20
A-A
5.2.1 Factor K .20
A-A
5.2.2 Factor K for pitting along ISO 6336-2 .20
HA-A
5.2.3 Factor K for tooth root breakage along ISO 6336-3 .20
FA-A
5.2.4 Factor K for tooth flank fracture along ISO/TS 6336-4 .20
FFA-A
5.2.5 Factor K for scuffing along ISO/TS 6336-20/ISO/TS 6336-21 .21
ϑA-A
5.2.6 Factor K for micropitting along ISO/TS 6336-22 .21
λA-A
5.3 Method B — Factor K .21
A-B
5.3.1 General.21
5.3.2 Guide values for application factor, K .21
A-B
6 Internal dynamic factor, K .24
v
6.1 General .24
6.2 Parameters affecting internal dynamic load and calculations .24
6.2.1 Design .24
6.2.2 Manufacturing .24
6.2.3 Transmission perturbance .25
6.2.4 Dynamic response .25
6.2.5 Resonances .25
6.2.6 Application of internal dynamic factor for low loaded gears .26
6.3 Principles and assumptions .26
6.4 Methods for determination of dynamic factor .27
6.4.1 Method A — Factor K .27
v-A
6.4.2 Method B — Factor K .27
v-B
6.4.3 Method C — Factor K .27
v-C
6.5 Determination of dynamic factor using Method B: K .28
v-B
6.5.1 General.28
6.5.2 Running speed ranges .28
6.5.3 Determination of resonance running speed (main resonance) of a gear pair.29
6.5.4 Dynamic factor in subcritical range (N ≤ N ).31
S
6.5.5 Dynamic factor in main resonance range (N < N ≤ 1,15) .34
S
6.5.6 Dynamic factor in supercritical range (N ≥ 1,5) .34
6.5.7 Dynamic factor in intermediate range (1,15 < N < 1,5) .34
6.5.8 Resonance speed determination for specific gear designs .35
6.5.9 Calculation of reduced mass of gear pair with external teeth .37
6.6 Determination of dynamic factor using Method C: K .38
v-C
6.6.1 General.38
6.6.2 Graphical values of dynamic factor using Method C .39
6.6.3 Determination by calculation of dynamic factor using Method C .42
7 Face load factors, K and K .43
Hβ Fβ
7.1 Gear tooth load distribution .43
7.2 General principles for determination of face load factors, K and K .43
Hβ Fβ
7.2.1 General.
...

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 6336-1
Third edition
2019-11
Calculation of load capacity of spur
and helical gears —
Part 1:
Basic principles, introduction and
general influence factors
Calcul de la capacité de charge des engrenages cylindriques à
dentures droite et hélicoïdale —
Partie 1: Principes de base, introduction et facteurs généraux
d'influence
Reference number
©
ISO 2019
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Published in Switzerland
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Contents Page
Foreword .vi
Introduction .vii
1 Scope . 1
2 Normative references . 2
3 Terms, definitions, symbols and abbreviated terms . 2
3.1 Terms and definitions . 2
3.2 Symbols and abbreviated terms. 2
4 Basic principles .11
4.1 Application .11
4.1.1 Surface durability (pitting) .11
4.1.2 Tooth bending strength .11
4.1.3 Tooth flank fracture .12
4.1.4 Strength and quality of materials .12
4.1.5 Service life under variable load .12
4.1.6 Scuffing .12
4.1.7 Wear .12
4.1.8 Micropitting . .12
4.1.9 Plastic-yielding .12
4.1.10 Specific applications .12
4.1.11 Safety factors .13
4.1.12 Testing .15
4.1.13 Manufacturing tolerances .15
4.1.14 Implied accuracy .15
4.1.15 Other considerations .15
4.1.16 Influence factors .16
4.1.17 Numerical formulae .18
4.1.18 Succession of factors in the course of calculation .18
4.1.19 Determination of allowable values of gear deviations .18
4.2 Tangential load, torque and power .18
4.2.1 General.18
4.2.2 Nominal tangential load, nominal torque and nominal power .19
4.2.3 Equivalent tangential load, equivalent torque and equivalent power .19
4.2.4 Maximum tangential load, maximum torque and maximal power .19
5 Application factor, K .19
A
5.1 General .19
5.2 Method A — Factor K .20
A-A
5.2.1 Factor K .20
A-A
5.2.2 Factor K for pitting along ISO 6336-2 .20
HA-A
5.2.3 Factor K for tooth root breakage along ISO 6336-3 .20
FA-A
5.2.4 Factor K for tooth flank fracture along ISO/TS 6336-4 .20
FFA-A
5.2.5 Factor K for scuffing along ISO/TS 6336-20/ISO/TS 6336-21 .21
ϑA-A
5.2.6 Factor K for micropitting along ISO/TS 6336-22 .21
λA-A
5.3 Method B — Factor K .21
A-B
5.3.1 General.21
5.3.2 Guide values for application factor, K .21
A-B
6 Internal dynamic factor, K .24
v
6.1 General .24
6.2 Parameters affecting internal dynamic load and calculations .24
6.2.1 Design .24
6.2.2 Manufacturing .24
6.2.3 Transmission perturbance .25
6.2.4 Dynamic response .25
6.2.5 Resonances .25
6.2.6 Application of internal dynamic factor for low loaded gears .26
6.3 Principles and assumptions .26
6.4 Methods for determination of dynamic factor .27
6.4.1 Method A — Factor K .27
v-A
6.4.2 Method B — Factor K .27
v-B
6.4.3 Method C — Factor K .27
v-C
6.5 Determination of dynamic factor using Method B: K .28
v-B
6.5.1 General.28
6.5.2 Running speed ranges .28
6.5.3 Determination of resonance running speed (main resonance) of a gear pair.29
6.5.4 Dynamic factor in subcritical range (N ≤ N ).31
S
6.5.5 Dynamic factor in main resonance range (N < N ≤ 1,15) .34
S
6.5.6 Dynamic factor in supercritical range (N ≥ 1,5) .34
6.5.7 Dynamic factor in intermediate range (1,15 < N < 1,5) .34
6.5.8 Resonance speed determination for specific gear designs .35
6.5.9 Calculation of reduced mass of gear pair with external teeth .37
6.6 Determination of dynamic factor using Method C: K .38
v-C
6.6.1 General.38
6.6.2 Graphical values of dynamic factor using Method C .39
6.6.3 Determination by calculation of dynamic factor using Method C .42
7 Face load factors, K and K .43
Hβ Fβ
7.1 Gear tooth load distribution .43
7.2 General principles for determination of face load factors, K and K .43
Hβ Fβ
7.2.1 General.43
7.2.2 Face load factor for contact stress, K .44
Hβ
7.2.3 Face load factor for tooth root stress, K .44
Fβ
7.3 Methods for determination of face load factor — Principles, assumptions .44
7.3.1 General.44
7.3.2 Method A — Factors K and K .
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 6336-1
Troisième édition
2019-11
Calcul de la capacité de charge des
engrenages cylindriques à dentures
droite et hélicoïdale —
Partie 1:
Principes de base, introduction et
facteurs généraux d'influence
Calculation of load capacity of spur and helical gears —
Part 1: Basic principles, introduction and general influence factors
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ISO 2019
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Publié en Suisse
ii © ISO 2019 – Tous droits réservés

Sommaire Page
Avant-propos .vi
Introduction .vii
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 2
3 Termes, définitions, symboles et termes abrégés . 2
3.1 Termes et définitions . 2
3.2 Symboles et termes abrégés . 2
4 Principes de base . 9
4.1 Application . 9
4.1.1 Résistance à la pression de contact (piqûre) . 9
4.1.2 Résistance à la flexion en pied de dent . 9
4.1.3 Rupture en flanc des dents . 9
4.1.4 Résistance et qualité des matériaux . 9
4.1.5 Durée de vie en service sous charge variable .10
4.1.6 Grippage .10
4.1.7 Usure .10
4.1.8 Microécaillages .10
4.1.9 Déformation plastique .10
4.1.10 Applications spécifiques .10
4.1.11 Coefficients de sécurité .11
4.1.12 Essais.13
4.1.13 Tolérances de fabrication .13
4.1.14 Exactitude implicite . . .13
4.1.15 Autres considérations . . .13
4.1.16 Facteurs d’influence .15
4.1.17 Formules numériques .16
4.1.18 Ordre de succession des facteurs au cours du calcul.16
4.1.19 Détermination des valeurs admissibles des écarts de roue .17
4.2 Effort tangentiel, couple, puissance .17
4.2.1 Généralités .17
4.2.2 Effort tangentiel nominal, couple nominal, puissance nominale .17
4.2.3 Effort tangentiel équivalent, couple équivalent, puissance équivalente .18
4.2.4 Effort tangentiel maximum, couple maximum, puissance maximale.18
5 Facteur d’application, K .18
A
5.1 Généralités .18
5.2 Méthode A – Facteur K .
A-A 19
5.2.1 Facteur K .
A-A 19
5.2.2 Facteur K pour les piqûres selon l’ISO 6336-2 .19
HA-A
5.2.3 Facteur K pour la rupture en pied de dent selon l’ISO 6336-3 .19
FA-A
5.2.4 Facteur K pour la rupture en flanc de dent selon l’ISO/TS 6336-4 .19
FFA-A
5.2.5 Facteur K pour le grippage selon l’ISO/TS 6336-20/ISO/TS 6336-21 .20
ϑA-A
5.2.6 Facteur K pour les microécaillages selon l’ISO/TS 6336-22 .20
λA-A
5.3 Méthode B — Facteur K .
A-B 20
5.3.1 Généralités .20
5.3.2 Guide de valeurs pour le facteur d’application, K .
A-B 20
6 Facteur dynamique interne, K .23
v
6.1 Généralités .23
6.2 Paramètres influençant les charges dynamiques internes et calcul .23
6.2.1 Conception .23
6.2.2 Fabrication .24
6.2.3 Perturbation sur la transmission .24
6.2.4 Réponse dynamique . .25
6.2.5 Résonances .25
6.2.6 Application du facteur dynamique interne pour les engrenages faiblement
chargés.25
6.3 Principes et hypothèses .26
6.4 Méthodes pour la détermination du facteur dynamique .26
6.4.1 Méthode A — Facteur K .
v-A 26
6.4.2 Méthode B — Facteur K .
v-B 27
6.4.3 Méthode C — Facteur K .
v-C 27
6.5 Détermination du facteur dynamique suivant la Méthode B: K .
v-B 27
6.5.1 Généralités .27
6.5.2 Domaines des vitesses de fonctionnement .28
6.5.3 Détermination de la vitesse de résonance (résonance principale) d’une
paire de roues dentées .29
6.5.4 Facteur dynamique dans le domaine subcritique (N ≤ N ) .31
S
6.5.5 Facteur dynamique dans le domaine de résonance principale (N < N ≤ 1,15) .34
S
6.5.6 Facteur dynamique dans le domaine supercritique (N ≥ 1,5) .34
6.5.7 Facteur dynamique dans le domaine intermédiaire (1,15 < N < 1,5) .35
6.5.8 Détermination de la vitesse de résonance pour des conceptions
d’engrenages spécifiques .35
6.5.9 Calcul de la masse réduite d’un engrenage à denture extérieure .37
6.6 Détermination du facteur dynamique suivant la Méthode C: K .
v-C 38
6.6.1 Généralités .38
6.6.2 Valeurs graphiques du facteur dynamique suivant la Méthode C .39
6.6.3 Détermination par calcul du facteur dynamique suivant la Méthode C .42
7 Facteur de distribution longitudinale de la charge K et K .43
Hβ Fβ
7.1 Distribution longitudinale de la charge .43
7.2 Principes généraux de détermination des facteurs de distribution longitudinale de
la charge, K et K .
Hβ Fβ 44
7.2.1 Généralités .44
7.2.2 Facteur de distribution longitudinale de la charge pour la pression de
contact K .
Hβ 44
7.2.3 Facteur de distribution longitudinale de la charge pour la contrainte en
pied de dent K .
Fβ 44
7.3 Méthodes pour la détermination du facteur de distribution longitudinale de la
ch
...