齿轮传动课件

1.教学目标1.了解齿轮传动的特点、分类。2.掌握齿轮传动的失效形式和设计准则，常用的材料及热处理方法。3.掌握齿轮材料的计算载荷。4.掌握标准直齿圆柱齿轮的计算方法和主要参数的选择方法。5.掌握斜齿圆柱齿轮和圆锥齿轮的受力分析和强度计算方法。2．教学重点和难点重点：齿轮传动的失效形式和设计准则，受力分析，直齿圆柱齿轮传动的设计。难点：齿轮传动的受力分析，如何针对不同条件恰当地确定设计准则，如何选用相应的设计数据。第一节特点、类型及设计基本要求一、传动特点缺点：①制造和安装精度要求较高；③不适宜用于两轴间距离较大的传动。②低精度齿轮传动时，噪声和振动较大；③工作可靠性高，使用寿命长优点：①传动比恒定②传动效率高④结构紧凑⑤传递功率范围大⑥圆周速度可达99％。可达150m/s。可达数万千瓦。二、传动类型两轴平行的圆柱齿轮传动、两轴相交的圆锥齿轮传动、两轴交错的齿轮传动渐开线齿廓和非渐开线齿廓开式传动、闭式传动和半开式传动（一）按照两轮轴线间的相对位置不同分为：（二）按齿廓曲线分为：（三）按工作条件分为：（四）按使用情况分为：低速传动和高速传动、轻载传动和重载传动1、传动平稳——保证瞬时传动比不变，要求不同程度的工作平稳性指标，使齿轮传动中产生的振动、噪声在允许的范围内，保证机器的正常工作；2、承载能力高——即要求齿轮尺寸小、重量轻，能传递较大的力，有较长的使用寿命。也就是在工作过程中不折齿、齿面不点蚀，不产生严重磨损而失效。在齿轮设计、科研中，有关齿廓曲线、齿轮强度、制造精度、加工方法以及热处理工艺等，基本上都是围绕这两个基本要求进行的。三、设计基本要求第二节齿轮传动的失效形式

和设计准则2.齿面疲劳点蚀(pitting)1．轮齿折断(breakage)3．齿面磨损(abrasivewear)4.齿面胶合(gluing)5.齿面塑形变形(ridging)齿轮传动的失效主要是指齿轮轮齿的破坏。分为5种：一、失效形式（Failure）（一）轮齿折断全齿折断—常发生于齿宽较小的直齿轮局部折断—常发生于齿宽较大的直齿轮和斜齿轮1、损伤原因★疲劳折断★过载折断（1）轮齿就好象一个悬臂梁，在受外载作用时，在其轮齿根部产生的弯曲应力最大。（2）在齿根过渡部位尺寸发生急剧变化，以及加工时沿齿宽方向留下加工刀痕而造成应力集中的作用。（3）由于轮齿材料对拉应力敏感。2、损伤部位疲劳裂纹往往从齿根受拉一侧开始发生。3、措施（1）减小应力集中，增大齿根圆角半径,消除加工刀痕；（2）提高表面硬度，如喷丸、碾压处理；（3）提高内部材料的韧性，如采用合适的热处理；（4）增大齿根厚度，如采用正变位齿轮;（5）保持接触线上的受力均匀性，增加轴和轴承的刚度

。(二)齿面疲劳点蚀在润滑良好的闭式软齿面（HBS≤350或HRC≤38）齿轮传动中，由于齿面材料在交变接触应力作用下，因为接触疲劳产生贝壳形状凹坑的破坏形式称为点蚀，是一种常见的齿面破坏形式。1、损伤部位点蚀常发生于偏向齿根的节线附近。1）节线附近常为单齿对啮合区，轮齿受力与接触应力最大；2）当轮齿在靠近节线处啮合时，相对滑动速度低，带油效果差，不易形成油膜，摩擦力较大；3）润滑油挤入裂纹，使裂纹扩张。2、损伤原因3、措施1）限制齿面接触应力；2）提高齿面硬度和齿面质量；3）采用粘度较高的润滑油。（高速时润滑油粘度要低）（三）齿面磨损是开式、半开式传动的主要失效形式。措施：1）提高齿面硬度；2）降低表面粗糙度；3）降低滑动系数；4）改善润滑和密封条件、经常清洁润滑油（闭式）磨粒磨损研磨磨损（四）齿面胶合对于某些高速重载的齿轮传动（如航空发动机的主传动齿轮），齿面间的压力大，瞬时温度高，油变稀而降低了润滑效果，导致摩擦增大，发热增多，将会使某些齿面上接触的点熔合焊在一起，在两齿面间相对滑动时，焊在一起的地方又被撕开。于是，在齿面上沿相对滑动的方向形成沟痕（齿顶部分），这种现象称作胶合。低速重载传动时，摩擦热虽不大，但也不易形成油膜，也可能因重载而出现冷焊粘着现象。措施：1）采用特殊的高粘度齿轮油，或在润滑油中添加抗胶合剂；2）通过冷却限制齿面接触温度；3）选用抗胶合性能好的齿轮副材料；4）材料相同时，使大、小齿轮保持适当的硬度差。（五）齿面塑性变形措施：提高齿面硬度，采用粘度较大的润滑油若轮齿的材料较软，载荷及摩擦力又都很大时，齿面材料就会沿着摩擦力的方向产生塑性变形，这种情况常发生在低速重载、频繁启动、过载时。由于在主动轮齿面的节线两侧齿顶和齿根的摩擦力方向相反，因此在节线附近形成凹槽；从动轮则相反，由于摩擦力方向相对，在节线附件形成凸脊。1、对于闭式软齿面齿轮传动（encasedsofttoothsurfacegearing）中（硬度≤350HBS或HRC<38），由于齿面抗点蚀能力差，润滑条件良好，齿面点蚀将是主要的失效形式。在设计计算时，通常先按齿面接触疲劳强度确定传动的尺寸，再校核其齿根弯曲疲劳强度；2、对于闭式硬齿面齿轮传动(encasedhardtoothsurfacegearing)（硬度>350HBS或HRC>38），齿根折断是主要的失效形式。在设计计算时，通常先按齿根弯曲疲劳强度确定，再校核其齿面接触疲劳强度；3、对于开式、半开式齿轮传动(opengearing)，其的失效形式是齿面磨损。由于齿面磨损后造成轮齿变薄，产生断齿，故按弯曲疲劳强度计算进行设计。为了补偿因齿面磨损减薄而造成强度削弱，通常将计算得到的模数加大10％～15％。二、设计准则（DesignCriteria

）第三节齿轮传动的受力分析

(ForcesAnalysis)一、直齿圆柱齿轮传动的受力分析(forcesonspurgearteeth)

在驱动力矩T1作用下，主动轮齿沿啮合线受到来自从动轮齿的法向力Fn1作用。由于直齿圆柱齿轮法面与端面重合，因此，在端面内Fn1可分解成圆周力Ft1和径向力Fr1。径向力radialforce

圆周力tangentialforce

②各力的方向：=①各力关系：作用在主动轮和从动轮上的对应力等值反向，即各作用力方向判断Ft1与主动轮回转方向相反Ft2与从动轮回转方向相同Fr1、Fr2分别指向各自齿轮的轮心21n2n1Fr2Fr1Ft1Ft2n1n2注意：各力应画在啮合点上！Ft2Ft1Fr1Fr2二、斜齿圆柱齿轮传动的受力分析(forcesonhelixgearteeth)根据图中力的关系，有：

圆周力径向力轴向力F'法向力由于轴向载荷Fa与螺旋角的正切成正比，为了不使轴向力过大而使（齿轮）轴的轴承设计发生困难，通常规定β＝8º～20º。对于人字齿轮，β＝15º～40º各作用力方向的判断圆周力Ft在主动轮上上阻力，与其回转方向相反；在从动轮上上驱动力，与其回转方向相同。径向力Fr分别沿直径方向指向各自的轮心。Ft2Ft1Fr2Fr1轴向力Fa取决于齿轮的回转方向和轮齿的螺旋线方向，用“主动轮左右手法则”判别。Fa2Fa1当主动轮为右旋时，右手四指的的弯曲方向代表主动轮的回转方向，大拇指的方向表示轴向力的方向；当主动轮为左旋时，相反。口诀：周相切（主反从同），径向心，轴向力按主动轮“左右手法则”进行。1主动2Ft2Ft1Ft1Ft2Fr1Fr21主动2n11主动2n1n24

齿轮4旋向2已知二级齿轮减速器如图，要求II轴轴向力尽可能小。试确定1)各轴的转向；2)各齿轮的螺旋线方向；3)各齿轮所受力的方向。n11234ⅠⅡⅢFa31.转向：2.齿轮2旋向：3.齿轮1受力n4n21n1圆周力Ft1径向力Fr1Fr1轴向力Fa1Fa14.齿轮2受力圆周力Ft2径向力Fr2轴向力Fa2Ft1Fa2Fr2Ft25.齿轮3受力圆周力Ft3径向力Fr3轴向力Fa3圆周力Ft4径向力Fr4轴向力Fa47.齿轮3旋向Fr3Fa4Fr4Ft3n33Ft4二级斜齿圆柱齿轮的受力分析解：6.齿轮4受力实际上，大端处单位齿宽上的载荷比小端处单位齿宽上的载荷要大，通常近似地将法向力简化为作用于齿宽中点节线处的集中载荷Fn。即作用在分度圆锥平均直径dm1处。若忽略接触面的摩擦力，则作用在平均分度圆直径dm1处的法向剖面N－N的法向力，可以分解成三个互相垂直的空间分力：圆周力Ft、径向力Fr和轴向力Fa，如图所示。三、直齿圆锥齿轮传动的受力分析(forcesonbevelgearteeth)根据几何和平衡关系有：

dm1可根据分度圆直径d1、锥距R和齿宽b确定，即

圆周力法向力径向力轴向力ψR——齿宽系数，一般取值为0.25~0.35口诀：周相切（主反从同），径向心，轴向力分别指向各齿轮的大端。②各力的方向：①主从动轮各力关系：nⅡnⅠFa3Fr4Fr3例：如图所示为一对直齿圆锥齿轮与一对斜齿圆柱齿轮传动机构，动力从轴Ⅰ输入，从轴Ⅲ输出，输出轴（轴Ⅲ）转向如图所示。试求：（1）在图上画出其余各轴的转向。（2）为使轴Ⅱ的轴承所受的轴向力最小，在图上标出齿轮3、4的螺旋线方向。（3）分别画出4个齿轮的受力方向。Ft4Ft3Fa4Ft2Ft1Fr1Fr2Fa1Fa2第四节齿轮传动的计算载荷计算载荷：考虑原动机和工作机的不平稳，轮齿啮合时产生的动载荷，载荷沿齿面接触线分布不均匀及载荷在同时啮合齿间分配不均匀等因素对齿轮强度的不利影响，应对名义载荷进行修正，即给名义载荷乘以一个修正系数，称为载荷系数K。名义载荷的修正值称为计算载荷。

如

Pc、Tc、Fnc

等。即Fnc=KFnK=KAKvKαKβ一般计算可以查表P193表9-5。1）使用系数(Applicationfactor)KA计算载荷：考虑原动机和工作机的不平稳，轮齿啮合时产生的动载荷，载荷沿齿面接触线分布不均匀及载荷在同时啮合齿间分配不均匀等因素对齿轮强度的不利影响，应对名义载荷进行修正，即给名义载荷乘以一个修正系数，称为载荷系数K。名义载荷的修正值称为计算载荷。

如

Pc、Tc、Fnc

等。即Fnc=KFnK=KAKvKαKβ一般计算可以查表P193表9-5。1）使用系数(Applicationfactor)KA2）动载系数(Dynamicfactor)

Kv用以考虑齿轮副在啮合过程中因啮合误差（齿距误差、齿形误差、轮齿变形等）和运转速度不均匀而引起的内部动载荷，所以，Kv决定于齿轮的制造精度及圆周速度，可以由P194图9-13中查出。为了减小动载荷，可将轮齿进行齿顶修缘，即把齿顶的小部分齿廓曲线（分度圆压力角α=20°的渐开线）修正成α>20°的渐开线。3）齿间载荷分布系数(Loadpartitionfactor)

Kα

是为了考虑载荷在同时啮合的各对齿轮之间分配不均匀的影响系数。可以从P195表9-6中查取。轮齿变形倾斜1主动2TT4）齿向载荷分布系数(Loaddistributionfactor)Kβ传动工作时，由于轴的弯曲变形和扭转变形、轴承的弹性位移以及传动装置的制造和安装误差等原因，将导致齿轮副相互倾斜及轮齿扭曲，从而导致载荷沿齿宽方向分布不均匀，可以由P196表9-7查出。第五节齿轮传动的强度计算计算时将轮齿看作为悬臂梁，危险截面用30º切线法确定。作与轮齿对称中心线成30º夹角并与齿根圆角相切的斜线，两切点连线则是危险截。轮齿长期工作后，受拉一侧先产生裂纹，所以齿根弯曲疲劳强度应以受拉一侧为计算依据。一、直齿圆柱齿轮的齿根弯曲疲劳强度计算sh法向力Fn分解为与轮齿圆周方向相一致的F1和与径向方向相一致的径向力F2。弯矩：M=

F1·h危险截面的弯曲截面系数：W=b·s2/6（矩形截面）hs将M、W的结果代入危险截面的弯曲应力公式得：令：——齿形系数，正常齿制标准齿轮YFa见P198表9-10。计入载荷系数K、应力修正系数YSa得到齿根弯曲强度的校核公式：YSa——应力修正系数。用于综合考虑齿根过渡曲线处的应力集中和除弯曲应力外其余的应力对齿根应力的影响，可查P198表9-10。注意：所以，两齿轮都需校核：1、计算中，代入YFa1YSa1/[σF1]和YFa2YSa2/[σF2]中比值较大值。引入齿宽系数可推导出齿根弯曲强度设计公式：则：注意：2、计算后的模数应圆整为标准模数值。其中σFlim失效概率为1%时的齿根弯曲疲劳极限，由P203-P205图9-22查取；当轮齿为双侧工作的齿轮时，将数据乘以0.7；SFmin为轮齿弯曲疲劳强度的最小安全系数，一般取SFmin

=1.25~1.5。KFN为弯曲疲劳强度计算的寿命系数，可由P202图9-20查取。弯曲许用应力计算式：斜齿轮的齿根弯曲应力通常按法面当量直齿圆柱齿轮进行计算，分析的应为法向截面，模数应为法向模数mn。考虑接触线倾斜对弯曲强度的影响，再引入一个螺旋角系数。查P217图10-28。2．斜齿圆柱齿轮传动齿根弯曲疲劳强度计算引入齿宽系数，得到设计公式：校核公式为：

利用当量直齿圆柱齿轮受法向载荷作用于齿顶的模型，可以得到齿根弯曲疲劳强度的校核和设计公式分别为：3、直齿圆锥齿轮传动齿根弯曲疲劳强度计算齿形系数YFa值按当量齿数zv＝z/cosδ查P200表10-5，应力修正系数YSa值按当量齿数zv查P200表10-5

。二、齿面接触疲劳强度计算(ContactFatigueStrengthofSpurGearTeeth)两平行圆柱体在未受载荷时，沿其母线相接触，这时我们称作初始线接触。在受载荷后，由于材料的弹性变形，接触线变成宽度为2a，长度为b的矩形接触带。显然，在此接触面积内，接触应力的分布是不均匀的，在初始接触线上有最大的压应力，我们称为接触应力。一般用σH表示，其大小的值就是著名的赫兹公式。（一）齿面接触应力的计算

赫兹公式：

式中：代表两接触圆柱体的半径（接触点曲率半径）； 分别代表材料的弹性模量和泊桑比； 号中的“+”用于外接触，“-”号用于内接触。

前面我们在分析齿轮失效时，已经说过，点蚀往往先发生在靠近节线的齿根面上，所以可以把在节点P处的接触应力值作为计算的依据。

所以：在节点处齿廓的曲率半径分别为：其中故减速传动时，u＝i；增速传动时u＝1/i。——啮合齿面上啮合点的综合曲率半径代入赫兹公式有：令

所以：（MPa）节点区域系数(zonefactor)，对于标准直齿轮，。ZE称作弹性影响系数(elasticcoefficient)，查P200表9-11。强度校核公式为：注意：（二）齿面接触强度的校核

所以：将校核公式变形可得到设计计算公式：——齿宽系数（三）许用接触应力[σH]其中σHlim为失效概率为1%时齿轮的接触疲劳极限，通过实验获得，可查P205-P207图9-23。SHmin为接触强度的最小安全系数，一般SHmin=1

。KHN为考虑应力循环次数影响的寿命系数，可查P203图9-21。其中，j——齿轮每转一周，同一侧齿面的啮合次数；n——齿轮的转速，r/min；Lh——齿轮的设计寿命，h。设计新的齿轮传动时，若传动尺寸未知，也无法求出有关参数Kβ、Kv、Kα，所以用上式无法进行设计计算。为此，可试选一载荷系数Kt=1.2~1.4，计算出d1t，然后按d1t计算出圆周速度，查取Kβ、Kv、Kα，计算K。若K和Kt相差不多，就不必再修改原计算；若相差很大，则按下式校正。许用接触应力[σH]≈0.9σHlim或当大小齿轮均为钢制时，可采用下列简化公式：

斜齿轮传动时，利用赫兹公式计算节圆上的接触应力。此时，须按法面齿廓节点P处的曲率半径作为依据。传动比2、斜齿圆柱齿轮传动齿面接触疲劳强度计算所以

代入赫兹公式，通过推导可以得到按接触疲劳强度而定的校核公式为：其中

（弹性系数,参见P201表10-6）

（节点区域系数,参见P217图10-30）

同样地，与直齿轮相似，可以导出设计用的公式为：考虑斜齿轮倾斜接触线对载荷的影响，则上式变为：这里其中表示小齿轮的端面重合度；表示大齿轮的端面重合度。参见P215图10-26

直齿圆锥齿轮的失效形式及强度计算的依据与直齿圆柱齿轮基本相同，可近似地按齿宽中点的一对当量直齿圆柱齿轮传动来考虑。将当量齿轮的有关参数代入直齿轮公式，经过整理得到按齿面接触疲劳强度的校核和设计公式分别为：3、直齿圆锥齿轮传动齿面接触疲劳强度计算K、ZE、[σH]值与直齿圆柱齿轮相同。第六节设计步骤及基本设计

参数的选择设计：带式输送机减速器的高速级齿轮传动。已知输入功率P1=10kW，小齿轮转速n1=960r/min，齿数比u=3.2，由电动机驱动，工作寿命15年（设每年工作300天），两班制，带式输送机工作平稳，单向运转。合理不合理一、精度等级GB/T10095.1-2001对轮齿同侧齿面偏差规定了0-12级共13个精度等级，其中0级精度最高，12级精度最低。GB/T10095.2-2001对齿轮径向综合偏差规定了4-12级共9个精度等级，其中4级精度最高，12级精度最低。1、精度等级的规定及选择GB/T10095-2001规定了渐开线圆柱齿轮精度等级。（2项标准和4项国家标准化指导性技术文件）精度等级的选择常常是采用经验比较法。（参见P210表10-8）若齿轮各检验项目的精度等级不同时，则须在精度等级后面用括弧加注检验项目。例如2、标注（1）精度等级的标注8GB/T10095.1—20016（Fα）7（Fp、Fβ）GB/T10095.1—2001

旧标准GB/T10095-1988规定：在齿轮零件图上应标注齿轮的精度等级和齿厚极限偏差的字母代号。新标准中对此无明确规定。齿轮的检验项目具有相同精度等级时，只需标注精度等级和标准号。例如：（2）齿厚偏差的标注标注在图样右上角的参数表中。1）齿面具有足够的硬度，以获得较高的抗点蚀、抗磨损、抗胶合和抗塑性流动的能力；2）齿芯部有足够的韧性，以获得较高的抗弯曲和抗冲击载荷的能力；3）具有良好的加工工艺性和热处理工艺性能使之便于加工且便于提高其力学性能；4）经济。根据轮齿失效形式的分析可以知道，齿轮材料应具备如下性能：总的要求就是：齿面硬度要高、齿芯韧性要好。二、齿轮材料及热处理方法金属材料优质碳素钢中碳合金钢铸钢低碳合金钢45钢最常用、最经济铸铁35SiMn、40Cr、42SiMn20Cr、20CrMnTi等ZG310-570、ZG340-640等HT350、QT600-3等非金属材料尼龙、夹木胶布等一般齿轮毛坯多用锻件——选可锻材料（如碳素钢、合金钢）；齿轮结构尺寸过大或形状复杂时毛坯采用铸造——选可铸材料。热处理调质正火表面淬火渗碳淬火渗氮——适于中碳钢，载荷平稳或轻度冲击——适于中碳钢，调质或正火后进行，轮齿变形小，适于中等冲击软齿面硬齿面——适于中碳钢，可用于中等冲击载荷——适于低碳钢，轮齿变形大，需磨齿，适于重载、高速、冲击载荷——表面硬度高，变形小，适于内齿轮和难于磨削的齿轮，但硬化层薄，不耐冲击，适于载荷平稳且润滑良好的齿轮2、相啮合的一对齿轮，小齿轮齿面硬度要比大齿轮齿面硬度高30～50HBS。因为当小齿轮与大齿轮的齿面具有较大的硬度差时，在运转过程中较硬的小齿轮齿面对较软的大齿轮齿面，会有显著的冷作硬化效应，提高大齿面的疲劳极限，其接触疲劳强度约可以提高20%。选择材料时具体可参考下述方法：1、依据工作条件的要求选择材料。1）软齿面齿轮：强度（载荷）、速度、精度要求均不很高的场合。精度等级一般为8级，精切时，可达到7级。2）硬齿面齿轮：载荷、速度、精度要求高的重要齿轮。精度等级可达5级甚至4级。一般先切齿，再热处理，再精加工。4、在小功率和精度要求不高的高速齿轮传动中，为了减少噪声，其小齿轮常用尼龙、夹布胶木、聚甲醛等非金属材料制造，但配对的大齿轮仍用钢或铸铁制造。3、由于锻钢的力学性能优于同类铸钢，所以齿轮材料应优先选用锻钢。对于结构复杂的大型齿轮，受锻造工艺和设备的限制，可采用铸钢制造。如低速重载的轧钢设备、矿山机械的大型齿轮等。三级或三级以上的传动适于。二级齿轮传动适于。单级闭式传动，一般。开式传动或手动机械可以达到8～12。对传动比无严格要求的一般齿轮传动，实际传动比允许有±3％～±5％的误差。三、传动比i为了提高开式传动的耐磨性要求有较大的模数，因而齿数应少一些，一般取z1=

17～20。对于闭式硬齿面齿轮传动，首先应具有足够大的模数以保证齿根弯曲疲劳强度，为减小传动尺寸，其齿数一般可取z1=17～20。四、齿数z和模数m对于闭式软齿面齿轮传动，适于小模数大齿数，通常选取z1=24～40。减速器中的齿轮传动，通常取m＝（0.007～0.02）a（a为中心距mm）。动力传动中，通常应使m≥1.5～2.0mm。

轮齿硬度齿数比小齿轮齿数200-240HBS1-1.919-602-3.919-504-819-4530-38HRC1-1.919-452-3.919-384-819-3530-38HRC1-1.919-302-3.919-26

4-819-24对于多级齿轮传动，由于转矩从高速级向低速级增大，因此设计时应使低速级的齿宽系数比高速级大些，以便协调各级的尺寸。

五、齿宽系数ψd和齿宽b齿宽系数选择参见P205表10-7。当d1一定时，齿宽系数取大值时，齿宽b增加，可提高齿轮的承载能力。当齿宽b一定时，齿宽系数取大值时，可减小两轮分度圆直径d1和中心距，进而减小传动装置的径向尺寸，所以齿宽系数不能小。但增大齿宽会使载荷沿齿宽方向分布不均匀更加严重，导致偏载发生。一般为补偿加工和制造的误差，应使小齿轮比大齿轮宽5～10mm。第七节齿轮结构设计及齿轮传动的润滑一．齿轮结构设计前面我们介绍的齿轮设计只是轮齿部分，但作为一个完整的齿轮，除了轮齿以外还必须有轮缘(flange)

、轮辐(spoke)及轮毂(hub)等部分，才能完成传递功率或运动的任务。轮缘是齿轮的工作部分。轮毂是齿轮与轴的联接部分，轮缘与轮毂则用轮辐联接成一整体。轮缘、轮辐和轮毂部分设计不当，齿轮也会在这些部位出现破坏，例如轮缘开裂、轮辐折断、轮毂破坏等。1）锻造齿轮对于齿轮齿顶圆直径小于500mm的齿轮，一般采用锻造毛坯，并根据齿轮直径的大小常采用以下几种结构形式。（1）齿轮轴

当齿轮的齿根直径与轴径很接近时，可以将齿轮与轴作成一体的，称为齿轮轴。齿轮与轴的材料相同，可能会造成材料的浪费和增加加工工艺的难度。齿顶圆直径小于160mm（当轮缘内径D与轮毂外径相差不大时，而轮毂长度要大于等于1.6倍的轴径尺寸）时可以采用这种实体式结构。（2）实体式齿轮如果e尺寸无法保证，就要采用齿轮轴结构。

当直径大于160mm时，为了减轻重量，节约材料，常采用腹板式结构。对于腹板式结构，当直径接近500mm时，可以在腹板上开出减轻孔，一般也不设加强筋，而是将腹板作的厚一些。此时，轮毂长度一般不应小于齿轮宽度，可以略大，也可以对称，也可以偏向一侧。（3）腹板式结构齿顶圆直径大于300mm时可以做成带加强筋的腹板结构；当齿顶圆大于400mm时常做成轮辐结构。2）铸造齿轮

对于铸造和锻造齿轮设计可以参照经验公式进行，结构尺寸计算后要圆整成最近的标准整数（对于机械设计，国家规定有标准尺寸系列，一般情况下，都要符合国家标准）。3）镶套齿轮对于尺寸较大而需要用的贵重金属（相对而言，例如45号钢和40Cr钢）齿轮，要采用组装齿轮结构，以节约材料。

二．齿轮传动润滑将一种具有润滑性能的物质加入到摩擦副表面之间，以达到抗磨减摩的作用。1）润滑的定义2）润滑的功用（1）抑制磨损。齿面的磨损主要为磨粒磨损粘着磨损(胶合)。润滑的抗磨粒磨损的能力主要取决于啮合表面形成油膜，只要油膜厚度大于磨粒尺寸，就可以起到防止或减轻磨粒磨损的作用。为了增强润滑剂的抗胶合能力，常在润滑油中加入添加剂。（2）减小摩擦，提高传动效率。（3）冷却齿轮传动，带走摩擦产生的热量，避免形成齿面烧伤或胶合（4）缓冲减震，降低齿轮传动振动、冲击和噪声。（5）防止锈蚀，润滑油具有一定的抗氧化能力和抗腐蚀能力。3）润滑剂及主要性能（1）液体润滑剂有机油、矿物油、合成油（2）润滑脂钙基润滑脂、钠基润滑脂、锂基润滑脂

（3）固体润滑剂石墨、二硫化钼、氮化硼、蜡等润滑油的命名由三部分组成：类别—品种数字

L—AN46

润滑剂全损耗系统用油精制的矿物油按GB3141规定的粘度等级(40℃运动粘度中心值)（参见P53表4-1）4）齿轮润滑剂的选择齿轮常用的润滑油的粘度值是根据齿轮的圆周速度选择的，P234表10-11列出齿轮常用润滑油，P235表10-12列出齿轮常用润滑油的粘度推荐值。根据粘度值，参考齿轮传动所处的条件，进行润滑油的选择。在具体选择时，粘度应根据具体条件作适当的调整。例如：速度高时，可适当降低粘度，反之可稍稍加大粘度。

在温度高时，应在油中加入抗脱氧剂及防锈添加剂。如果齿轮和轴承要用同一油池中的油润滑，要进行折中选择。在开式齿轮传动中，使用润滑脂时，它没有冷却效果，所以要求工作温度低于润滑脂滴点，同时要考虑耐水性等条件。5）润滑方法及油量选择

大齿轮浸入一个齿高，对于多级齿轮传动的高速级，可以采用带油轮。由于大齿轮或带油轮可以将油带起，溅落到被润滑处，也称为飞溅润滑。此时要求齿轮线速度不高于。对于单级，每传递1Kw功率约需要0.35L或更多的油量，多级传动可以按比例（级数）增加。

开式齿轮传动速度较低，一般采用润滑脂或定时滴油润滑。闭式齿轮传动常利用浸油法或喷油法润滑。1）浸油法（P233图10-44和图10-45）在线速度超过上述数值使用时，要求齿轮宽度大时增加喷嘴的数目。在节圆线速度不大于时，直接由进入啮合的一侧向啮合处喷油。油量按10mm齿宽用0.45L/min或者每千瓦用8.5L/s来计算，喷油压力一般为0.01～0.2MPa。对于非金属齿轮，载荷较小时可以不进行润滑。有时也可加入适量油以改善摩擦性能，提高承载能力，或改善材料使其具有自润滑能力。2）喷油润滑（P234图10-46）第八节齿轮传动的历史、现状与发展一、齿轮传动的历史齿轮传动是一种古老而又有青春活力的机械传动。我国古代应用齿轮的历史可追溯到汉朝。公元前2500年以前发明的“指南车”，就是以齿轮机构为核心的机械装置。在我国山西出土的青铜齿轮是迄今已发现的最古老的齿轮，据考证为秦代或西汉初年的产物，其后又发现东汉时期的人字齿轮。古罗马时代使用的提水机械及中世纪后半期在制粉机、榨油机、制革机等机械中已广泛使用齿轮传动。约在公元1000年以前，欧洲发明了机械计时器，其中用到内齿轮、椭圆齿轮及行星齿轮机构。特别是17—19世纪，随着钟表工业的发展，能传递正确回转运动的摆线形齿轮被广泛采用。齿轮传动的发展至16－17世纪欧洲产业革命之后，特别是渐开线齿形的出现，使齿轮工业向前跨进了一大步。在1450－1750年期间已建立了初步的齿形数学和齿轮机构原理；1525年Albrecht发明了外摆线齿形；1694年法国学者Philip