朱自未

摘要：齒輪機構是當代機械中最為廣泛應用的傳動機構，空間中任意兩軸、多軸之間的動力和運動都是通過齒輪傳遞的。齒輪傳動并不是全是好的，是優(yōu)點和缺點共存的。其優(yōu)點主要有：傳動效率高、緊湊的結構、工作極其可靠、壽命相對較長以及其準確的傳動比。了解其優(yōu)點的同時，其缺點也不容忽視。齒輪傳動的缺點主要有：要求較高的制造和安裝精度、昂貴的價格以及不適宜用于兩軸間距離較大的情形。文章主要講述了圓柱型齒輪傳動設計以及承載能力的設計。嚙合原理、嚙合特點、基本參數(shù)以及幾何尺寸等是運動設計的主要內(nèi)容；而齒輪失效、設計計算準則、力分析和強度計算等屬于承載能力設計的內(nèi)容。

關鍵詞：齒輪傳動；運動設計；承載能力

齒輪傳動是機械傳動中最常見的傳動之一，其中強度計算是齒輪傳動設計的核心與難點。齒輪設計計算公式很多，較有影響的有：①國際標準化組織（ISO）公式；②美國齒輪制造協(xié)會（AGMA）公式；③德國工業(yè)標準（DIN）計算法；④日本齒輪工業(yè)協(xié)會（J GMA）公式；⑤英國標準（BS）公式；⑥前蘇聯(lián)國家標準（ГOCT）公式；⑦尼曼（Nieman）公式；⑧白金漢（Buck2ingham）公式等。各種公式的基本理論是相同的，且都以計算齒面接觸應力和齒根彎曲應力為主，但其形式上存在一定的差異，對影響齒輪強度的因素的考慮也不盡相同。我國國家標準（GB/ T19406 —2003）漸開線直齒和斜齒圓柱齒輪承載能力計算方法工業(yè)齒輪應用是等同采用ISO 9085 ：2002?？紤]到上述繼承性并便于比較，本文稱之為ISO/ GB 標準。

1齒輪傳動設計的主要內(nèi)容

① 齒輪齒廓設計；

② 漸開線標準直齒圓柱齒輪；

③ 齒輪的切削加工原理；

④ 漸開線直齒圓柱齒輪傳動的設計；

⑤ 斜齒圓柱齒輪傳動的運動設計；

⑥ 齒輪傳動設計中的幾項工作概要；

⑦ 圓柱齒輪傳動的受力分析和計算荷載；

⑧ 圓柱齒輪傳動的強度計算；

⑨ 直齒錐齒輪傳動設計；

⑩ 齒輪的結構設計。

2傳動的基本要求

傳動平穩(wěn) 在傳動中保持瞬時傳動比不變，沖擊、振動以及噪聲盡量小

承載能力大 在尺寸小、重量輕的前提下，要求齒輪的強度高、耐磨性好以及壽命長

3齒輪齒廓設計

①齒輪嚙合基本定律：一對齒輪在任何位置嚙合時，過接觸點作齒廓公法線，必通過節(jié)點，她們的傳動比與連心線被節(jié)點所分成兩個線段成反比。

②漸開線齒廓

③漸開線齒廓的嚙合特性

4計算荷載和荷載系數(shù)

在計算齒輪傳動的強度時，用荷載系數(shù)K對名義荷載進行修正。名義荷載與荷載系數(shù)的乘積稱為計算荷載。

Fnc=KFn

K=KAKVKαKβ

其中KA—考慮齒輪嚙合時外部因素引起的附加動荷載的影響系數(shù)；

KV—考慮齒輪副自身嚙合誤差引起的內(nèi)部附加動荷載的影響系數(shù)；

Kα—考慮同時嚙合的各對齒輪間載荷分配不均勻影響的系數(shù)；

Kβ—考慮沿齒寬方向載荷分布不均勻對齒輪強度影響的系數(shù)。

5直齒圓柱齒輪傳動的強度計算

齒輪接觸疲勞強度應滿足的關系：齒面接觸應力σH≤許用接觸應力σHP。

其中：

σH—接觸應力（MPa）；

Fn—法向力（N）；

L—接觸線長度（mm）；

ρΣ—綜合曲率半徑（mm），ρΣ=，正號用于外接觸，負號用于內(nèi)接觸；

ZE—材料彈性系數(shù)（），

ZE=，其中E1，E2分別為圓柱體材料的彈性模量（MPa）；μ1，μ2分別為兩圓柱體材料的泊松比。

6齒輪的結構設計

齒輪結構設計主要確定以下幾個方面內(nèi)容：齒輪輪緣，腹板的結構形式以及尺寸大小。結構設計一般考慮齒輪的以下因素：幾何尺寸，材料，使用要求，工藝性和經(jīng)濟性。確定適合的結構型式，再按照設計手冊推薦的經(jīng)驗數(shù)據(jù)確定結構尺寸。

齒輪軸

齒輪結構設計實心齒輪

腹板式齒輪

輪輻式齒輪

7齒輪傳動的潤滑設計

齒輪的潤滑特殊性 輪齒形成油楔的條件差

嚙合齒面間壓力大，而且相對滑動的大小和方向變化大，輪齒常處于邊界潤滑和混合潤滑狀態(tài)

每次嚙合都要重新建立油膜，潤滑是斷續(xù)的

載荷大，摩擦熱也大，易使油溫上升，加速油膜破壞

齒輪的材料、熱處理、加工和裝配精度及齒面粗糙度等影響因素

參考文獻

[1] 周長江.齒輪傳動設計兩種計算標準的比較研究[R].百度文庫.

[2] 吳克強.于曉紅.機械設計[M].高等教育出版社,2003年3月第一版第一次印刷.

摘要：齒輪機構是當代機械中最為廣泛應用的傳動機構，空間中任意兩軸、多軸之間的動力和運動都是通過齒輪傳遞的。齒輪傳動并不是全是好的，是優(yōu)點和缺點共存的。其優(yōu)點主要有：傳動效率高、緊湊的結構、工作極其可靠、壽命相對較長以及其準確的傳動比。了解其優(yōu)點的同時，其缺點也不容忽視。齒輪傳動的缺點主要有：要求較高的制造和安裝精度、昂貴的價格以及不適宜用于兩軸間距離較大的情形。文章主要講述了圓柱型齒輪傳動設計以及承載能力的設計。嚙合原理、嚙合特點、基本參數(shù)以及幾何尺寸等是運動設計的主要內(nèi)容；而齒輪失效、設計計算準則、力分析和強度計算等屬于承載能力設計的內(nèi)容。

關鍵詞：齒輪傳動；運動設計；承載能力

齒輪傳動是機械傳動中最常見的傳動之一，其中強度計算是齒輪傳動設計的核心與難點。齒輪設計計算公式很多，較有影響的有：①國際標準化組織（ISO）公式；②美國齒輪制造協(xié)會（AGMA）公式；③德國工業(yè)標準（DIN）計算法；④日本齒輪工業(yè)協(xié)會（J GMA）公式；⑤英國標準（BS）公式；⑥前蘇聯(lián)國家標準（ГOCT）公式；⑦尼曼（Nieman）公式；⑧白金漢（Buck2ingham）公式等。各種公式的基本理論是相同的，且都以計算齒面接觸應力和齒根彎曲應力為主，但其形式上存在一定的差異，對影響齒輪強度的因素的考慮也不盡相同。我國國家標準（GB/ T19406 —2003）漸開線直齒和斜齒圓柱齒輪承載能力計算方法工業(yè)齒輪應用是等同采用ISO 9085 ：2002。考慮到上述繼承性并便于比較，本文稱之為ISO/ GB 標準。

1齒輪傳動設計的主要內(nèi)容

① 齒輪齒廓設計；

② 漸開線標準直齒圓柱齒輪；

③ 齒輪的切削加工原理；

④ 漸開線直齒圓柱齒輪傳動的設計；

⑤ 斜齒圓柱齒輪傳動的運動設計；

⑥ 齒輪傳動設計中的幾項工作概要；

⑦ 圓柱齒輪傳動的受力分析和計算荷載；

⑧ 圓柱齒輪傳動的強度計算；

⑨ 直齒錐齒輪傳動設計；

⑩ 齒輪的結構設計。

2傳動的基本要求

傳動平穩(wěn) 在傳動中保持瞬時傳動比不變，沖擊、振動以及噪聲盡量小

承載能力大 在尺寸小、重量輕的前提下，要求齒輪的強度高、耐磨性好以及壽命長

3齒輪齒廓設計

①齒輪嚙合基本定律：一對齒輪在任何位置嚙合時，過接觸點作齒廓公法線，必通過節(jié)點，她們的傳動比與連心線被節(jié)點所分成兩個線段成反比。

②漸開線齒廓

③漸開線齒廓的嚙合特性

4計算荷載和荷載系數(shù)

在計算齒輪傳動的強度時，用荷載系數(shù)K對名義荷載進行修正。名義荷載與荷載系數(shù)的乘積稱為計算荷載。

Fnc=KFn

K=KAKVKαKβ

其中KA—考慮齒輪嚙合時外部因素引起的附加動荷載的影響系數(shù)；

KV—考慮齒輪副自身嚙合誤差引起的內(nèi)部附加動荷載的影響系數(shù)；

Kα—考慮同時嚙合的各對齒輪間載荷分配不均勻影響的系數(shù)；

Kβ—考慮沿齒寬方向載荷分布不均勻對齒輪強度影響的系數(shù)。

5直齒圓柱齒輪傳動的強度計算

齒輪接觸疲勞強度應滿足的關系：齒面接觸應力σH≤許用接觸應力σHP。

其中：

σH—接觸應力（MPa）；

Fn—法向力（N）；

L—接觸線長度（mm）；

ρΣ—綜合曲率半徑（mm），ρΣ=，正號用于外接觸，負號用于內(nèi)接觸；

ZE—材料彈性系數(shù)（），

ZE=，其中E1，E2分別為圓柱體材料的彈性模量（MPa）；μ1，μ2分別為兩圓柱體材料的泊松比。

6齒輪的結構設計

齒輪結構設計主要確定以下幾個方面內(nèi)容：齒輪輪緣，腹板的結構形式以及尺寸大小。結構設計一般考慮齒輪的以下因素：幾何尺寸，材料，使用要求，工藝性和經(jīng)濟性。確定適合的結構型式，再按照設計手冊推薦的經(jīng)驗數(shù)據(jù)確定結構尺寸。

齒輪軸

齒輪結構設計實心齒輪

腹板式齒輪

輪輻式齒輪

7齒輪傳動的潤滑設計

齒輪的潤滑特殊性 輪齒形成油楔的條件差

嚙合齒面間壓力大，而且相對滑動的大小和方向變化大，輪齒常處于邊界潤滑和混合潤滑狀態(tài)

每次嚙合都要重新建立油膜，潤滑是斷續(xù)的

載荷大，摩擦熱也大，易使油溫上升，加速油膜破壞

齒輪的材料、熱處理、加工和裝配精度及齒面粗糙度等影響因素

參考文獻

[1] 周長江.齒輪傳動設計兩種計算標準的比較研究[R].百度文庫.

[2] 吳克強.于曉紅.機械設計[M].高等教育出版社,2003年3月第一版第一次印刷.

摘要：齒輪機構是當代機械中最為廣泛應用的傳動機構，空間中任意兩軸、多軸之間的動力和運動都是通過齒輪傳遞的。齒輪傳動并不是全是好的，是優(yōu)點和缺點共存的。其優(yōu)點主要有：傳動效率高、緊湊的結構、工作極其可靠、壽命相對較長以及其準確的傳動比。了解其優(yōu)點的同時，其缺點也不容忽視。齒輪傳動的缺點主要有：要求較高的制造和安裝精度、昂貴的價格以及不適宜用于兩軸間距離較大的情形。文章主要講述了圓柱型齒輪傳動設計以及承載能力的設計。嚙合原理、嚙合特點、基本參數(shù)以及幾何尺寸等是運動設計的主要內(nèi)容；而齒輪失效、設計計算準則、力分析和強度計算等屬于承載能力設計的內(nèi)容。

關鍵詞：齒輪傳動；運動設計；承載能力

齒輪傳動是機械傳動中最常見的傳動之一，其中強度計算是齒輪傳動設計的核心與難點。齒輪設計計算公式很多，較有影響的有：①國際標準化組織（ISO）公式；②美國齒輪制造協(xié)會（AGMA）公式；③德國工業(yè)標準（DIN）計算法；④日本齒輪工業(yè)協(xié)會（J GMA）公式；⑤英國標準（BS）公式；⑥前蘇聯(lián)國家標準（ГOCT）公式；⑦尼曼（Nieman）公式；⑧白金漢（Buck2ingham）公式等。各種公式的基本理論是相同的，且都以計算齒面接觸應力和齒根彎曲應力為主，但其形式上存在一定的差異，對影響齒輪強度的因素的考慮也不盡相同。我國國家標準（GB/ T19406 —2003）漸開線直齒和斜齒圓柱齒輪承載能力計算方法工業(yè)齒輪應用是等同采用ISO 9085 ：2002。考慮到上述繼承性并便于比較，本文稱之為ISO/ GB 標準。

1齒輪傳動設計的主要內(nèi)容

① 齒輪齒廓設計；

② 漸開線標準直齒圓柱齒輪；

③ 齒輪的切削加工原理；

④ 漸開線直齒圓柱齒輪傳動的設計；

⑤ 斜齒圓柱齒輪傳動的運動設計；

⑥ 齒輪傳動設計中的幾項工作概要；

⑦ 圓柱齒輪傳動的受力分析和計算荷載；

⑧ 圓柱齒輪傳動的強度計算；

⑨ 直齒錐齒輪傳動設計；

⑩ 齒輪的結構設計。

2傳動的基本要求

傳動平穩(wěn) 在傳動中保持瞬時傳動比不變，沖擊、振動以及噪聲盡量小

承載能力大 在尺寸小、重量輕的前提下，要求齒輪的強度高、耐磨性好以及壽命長

3齒輪齒廓設計

①齒輪嚙合基本定律：一對齒輪在任何位置嚙合時，過接觸點作齒廓公法線，必通過節(jié)點，她們的傳動比與連心線被節(jié)點所分成兩個線段成反比。

②漸開線齒廓

③漸開線齒廓的嚙合特性

4計算荷載和荷載系數(shù)

在計算齒輪傳動的強度時，用荷載系數(shù)K對名義荷載進行修正。名義荷載與荷載系數(shù)的乘積稱為計算荷載。

Fnc=KFn

K=KAKVKαKβ

其中KA—考慮齒輪嚙合時外部因素引起的附加動荷載的影響系數(shù)；

KV—考慮齒輪副自身嚙合誤差引起的內(nèi)部附加動荷載的影響系數(shù)；

Kα—考慮同時嚙合的各對齒輪間載荷分配不均勻影響的系數(shù)；

Kβ—考慮沿齒寬方向載荷分布不均勻對齒輪強度影響的系數(shù)。

5直齒圓柱齒輪傳動的強度計算

齒輪接觸疲勞強度應滿足的關系：齒面接觸應力σH≤許用接觸應力σHP。

其中：

σH—接觸應力（MPa）；

Fn—法向力（N）；

L—接觸線長度（mm）；

ρΣ—綜合曲率半徑（mm），ρΣ=，正號用于外接觸，負號用于內(nèi)接觸；

ZE—材料彈性系數(shù)（），

ZE=，其中E1，E2分別為圓柱體材料的彈性模量（MPa）；μ1，μ2分別為兩圓柱體材料的泊松比。

6齒輪的結構設計

齒輪結構設計主要確定以下幾個方面內(nèi)容：齒輪輪緣，腹板的結構形式以及尺寸大小。結構設計一般考慮齒輪的以下因素：幾何尺寸，材料，使用要求，工藝性和經(jīng)濟性。確定適合的結構型式，再按照設計手冊推薦的經(jīng)驗數(shù)據(jù)確定結構尺寸。

齒輪軸

齒輪結構設計實心齒輪

腹板式齒輪

輪輻式齒輪

7齒輪傳動的潤滑設計

齒輪的潤滑特殊性 輪齒形成油楔的條件差

嚙合齒面間壓力大，而且相對滑動的大小和方向變化大，輪齒常處于邊界潤滑和混合潤滑狀態(tài)

每次嚙合都要重新建立油膜，潤滑是斷續(xù)的

載荷大，摩擦熱也大，易使油溫上升，加速油膜破壞

齒輪的材料、熱處理、加工和裝配精度及齒面粗糙度等影響因素

參考文獻

[1] 周長江.齒輪傳動設計兩種計算標準的比較研究[R].百度文庫.

[2] 吳克強.于曉紅.機械設計[M].高等教育出版社,2003年3月第一版第一次印刷.