齿轮相关知识讲解.docx

齿轮相关知识讲解

一． 齿轮传动的特点、应用与分类

齿轮传动是应用最广的机械传动。其优点是：①适用的圆周速度，功率范围广；②传动比准确；③机械效率高；④工作可靠，寿命长；

⑤可实现空间任意两轴间的传动和动力传递；⑥结构紧凑。

但齿轮传递也存在诸如制造成本高、低精度齿轮传动时噪声和振动较大、不适宜于距离较大的两轴之间的运动传递等缺点。

齿轮传动的类型有很多。如两轮轴线平行的有：外啮合直齿圆柱齿轮传动、内啮合直齿圆柱齿轮传动、齿轮齿条传动、斜齿圆柱齿轮传动、人字齿圆柱齿轮传动；两轮轴线交叉的有：螺旋齿轮传动、蜗杆传动；两轮轴线相交的有：直齿圆锥齿轮传动、斜齿圆锥齿轮传动、曲齿圆锥齿轮传动。齿轮传动也可按齿廓曲线分类，常用的有渐开线齿轮、摆线齿轮和圆弧齿轮等，其中渐开线齿轮制造容易、便于安装、互换性好，因而应用最广。

生产实践中，对齿轮传动的要求是多方面的，主要可归纳为对传动平稳性、准确性和承载能力等方面的要求。

二． 齿轮各部分名称、参数及几何尺寸计算

齿数 在齿轮整个圆周上轮齿的数目称为齿数，用z表示。

齿顶圆 包含齿轮所有齿顶端的圆称为齿顶圆，用r

a

和d分别表

a

示其半径和直径。

齿槽宽 齿轮相邻连齿之间的空间称为齿槽；在任意圆周上所量

得齿槽的弧长称为该圆周上的齿槽宽，以e

k

表示。

齿厚 沿任意圆周于同一轮齿两侧齿廓上所量得的弧长称为该圆

周上的齿厚，以s

k

表示。

齿根圆 包含齿轮所有齿槽底的圆称为齿根圆，用r

f

和d分别表

f

示其半径和直径。

齿距 沿任意圆周上所量得相邻两齿同侧齿廓之间的弧长为该圆

周上的齿距，以p

k

表示。

分度圆和模数 在齿顶圆和齿根圆之间，规定一直径为d的圆，作为计算齿轮个部分尺寸的基准，并把这个圆称为分度圆。

分度圆的大小是由齿距和齿数决定的，因为分度圆的周长Лd=pz。于是得d=p/Лz式中，Л是无理数，故把p/Л的比值制定成一个简单的有理数列，以利计算，并把这个比值称为模数，以m表示。即m=p/Л 于是得d=mz

模数m是齿轮尺寸计算中重要参数，其单位是mm。模数m越大，则齿轮的尺寸越大，轮齿所能承载的载荷越大

三． 齿轮的失效形式

齿轮传动的主要失效形式有轮齿折断、齿面点蚀、齿面磨损、齿面胶合以及塑形变形等几种形式。

轮齿折断轮齿折断通常有两种情况：一种是由于多次重复的弯曲应力和应力集中造成的疲劳折断；另一种是由于突然严重过载或者冲击载荷作用引起的过载折断。这两种都起始于轮齿根部受拉的一侧。

齿宽较小的直齿轮往往发生全齿折断，齿宽较大的直齿轮或

者斜齿轮则易发生局部折断。

齿面点蚀 齿轮工作时，由于在齿面啮合处脉动循环变接触应力长期作用下，当应力峰值超过材料的接触疲劳极限，经过一定应力循环次数后，先在节线附近的齿根表面产生细微的疲劳裂纹。随着裂纹的扩展，将导致小块金属剥落，产生齿面点蚀。点蚀影响齿轮正常啮合，引起冲击和噪声，造成传动的不平稳。点蚀主要发于润滑状态良好、齿面硬度较低的闭式齿轮中。在开式齿轮中，由于齿面的磨损较快，往往还来不及出现或扩展即被磨掉了，所以看不到点蚀现象。

齿面抗点蚀能力主要与齿面硬度有关，齿面硬度越高，则抗点蚀的能力越强。

齿面磨损 齿面磨损通常有两种情况：一种是由于灰尘、金属微粒等进入齿面引起的磨损；另一种是由于齿面间相对滑动摩擦引起的磨损。一般情况下这两种磨损往往同时发生并相互相互促进。严重的磨损将使齿轮失去正确的齿形，齿侧间隙增大而产生振动和噪声，甚至由于齿厚磨薄最终导致轮齿折断。润滑良好、具有一定硬度和表面粗糙度较低的闭式齿轮传动，一般不会产生显著的磨损。在开式齿轮中，特别是在粉尘浓度大的场合下，齿面磨损将是主要的失效形式。

齿面胶合高速重载传动时，啮合区载荷大且集中，温升高，因而引起润滑失效；低速重载时，油膜不易形成，均可致使两齿面金属直接接触而熔粘带一起，随着运动的继续而使软齿面上的金

属被撕下，在轮齿工作表面上形成与滑动方向一致的沟纹，这种现象称为齿面胶合。为了防止产生胶合，除适当提高齿面硬度和降低表面粗糙度外，对于低速传动宜采用粘度大的润滑油，高速传动则应采用含有抗胶合添加剂的润滑油。

齿面塑性变形 低速重载传动时，若轮齿齿面硬度较低，当齿面间作用力过大，啮合中的齿面表层材料就会沿着摩擦力方向产生塑性流动，这种现象称为塑性变形。在起动和过载频繁的传动中，容易产生齿面塑性变形。提高齿面硬度和采用粘度较高的润滑油，都有助于防止或减轻齿面的塑性变形。