由实践得知： 闭式软齿面齿轮传动（点蚀），以保证齿面接触疲劳
强度为主。 闭式硬齿面齿轮传动（折断），以保证齿根弯曲疲劳
强度为主。 开式或半开式齿轮传动（磨损和轮齿折断），以保证
齿根弯曲疲劳强度为主。
§7-3齿轮的材料及其选择原则 -14-
一、常用的齿轮材料
齿轮的材料及其选择原则
由齿轮的失效形式可知，对齿轮材料性能的要求是：
齿面磨损产生的后果是：齿 廓失去正确形状，侧隙增大， 冲击与噪声变得更为明显，甚 至折断轮齿。
磨损是开式齿轮传动的主要损 伤形式。
§7-2齿轮传动的失效形式及设计准则 -11-
4.齿面胶合 现象：齿面在压力作用下发生粘焊、撕脱，并形成沟痕。 原因：高速重载——v↑，Δt ↑，油η↓，油膜破坏,表面金属直 接接触，融焊→相对运动→撕裂、沟痕→热胶合。
第7章 齿轮传动
§7-1 齿轮传动概述 §7-2 齿轮传动的失效形式及设计准则 §7-3 齿轮的材料及其选择原则 §7-4 齿轮传动的受力分析及计算载荷 §7-5 齿轮传动的强度计算 §7-6 齿轮的结构设计 §7-7齿轮传动的润滑
§7-1齿轮传动概述
-2-
齿轮传动是机械传动中最重要的传动方式之一，其应 用范围十分广泛，型式多样，传递齿功轮率从传很动概小述到1很大（可
从动轮——挤出脊棱
§7-2齿轮传动的失效形式及设计准则 -13-
二、齿轮传动的设计准则
齿轮传动的失效形式及设计准则
对一般工作情况下的齿轮传动，其设计准则是： 保证齿根弯曲疲劳强度，以免发生齿根折断。 保证齿面接触疲劳强度，以免发生齿面点蚀。
对高速重载齿轮传动，除以上两设计准则外，还应按齿 面抗胶合能力的准则进行设计。
高达数万千瓦）。
一、齿轮传动的主要特点：
1） 传动效率高 可达0.99。在常用的机械传动中，齿轮传
动的效率为最高；
2） 传动比稳定 无论是平均值还是瞬时值。这也是齿轮传
动获得广泛应用的原因之一；
3）与各类传动相比，齿轮传动工作可靠，寿命长；
4）结构紧凑 与带传动、链传动相比，在同样的使用条件
下，齿轮传动所需的空间一般较小；
齿根处采用强化措施(如喷丸处理)
避免出现热处理裂纹
减轻加工损伤，如磨削烧伤、滚切拉伤
§7-2齿轮传动的失效形式及设计准则 -8-
齿轮传动的失效形式及
2.齿面点蚀
设计准则
常出现在润滑良好的闭式软齿面传动中。
开式齿轮传动一般看不到点蚀现象。
现象：节线靠近齿根部位出现麻点 状小坑。
原因：σH＞[σH]
2.齿面点蚀（续）
齿轮传动的失效形式及设计准则
主动
被动
后果：齿廓表面破坏，振动↑，噪音↑，传动不平稳↑，
接触面↓，承载能力↓
H
F B
1
1
1
2

1
12
E1
1 22
E2
§7-2齿轮传动的失效形式及设计准则 -10-
3.齿面磨损
齿轮传动的失效形式及设计准则
磨粒磨损：硬颗粒进入啮合面
研磨磨损：齿面相互摩擦
1.轮齿折断（续）
齿轮传动的失效形式及设计准则
② 齿根应力集中(形状突变、刀痕等)，加速裂纹扩展→
折断
• 2) 过载折断
受冲击载荷或短时过载作用，突然折断，尤其常见于 脆性材料（淬火钢、铸钢、铸铁）齿轮。
后果：传动失效
应采取的措施：
σF<[σF]
设计时应保证齿根弯曲疲劳强度
增大齿根圆角半径
适当降低齿根圆角表面粗糙度
齿轮的齿体应有较高的抗折断能力，齿面应有较强的抗点
蚀、抗磨损和较高的抗胶合能力，即要求：齿面硬、齿芯
韧。
常用的齿轮材料包括：锻钢、铸钢、铸铁、非金属材料
低速重载——P↑、v ↓，不易形成油膜→冷胶合。
后果：引起强烈的磨损和发热，传动不平稳，导致齿轮 报废。
改善措施：
1）采用抗胶合性能好的齿轮材料对。 2）采用极压润滑油。 3） ↓表面粗糙度，↑HB。 4）材料相同时，使大、小齿轮保持一定硬度差。
§7-2齿轮传动的失效形式及设计准则 -12-
5.塑性变形：滚压塑变和锤击塑变 主动轮—碾压出沟槽 齿轮传动的失效形式及设计准则
使用广泛。 2.按使用情况分：
动力齿轮——以传输动力为主，高速重载或低速重载传动。 传动齿轮——以传递运动为主，一般为轻载高精度传动。 按速度有高速与低速之分，按载荷有轻载与重载之分。
3.按齿面硬度分： 软齿面齿轮（齿面硬度≤350HBS或38HRC ） 硬齿面齿轮（齿面硬度＞350HBS或38HRC）
脉动循环应力 1）齿面受多次交变应力作用，产生接触疲劳裂纹；
2）节线处常为单齿啮合，接触应力大； 3）节线处为纯滚动，靠近节线附近滑动速度小，油膜不 易形成，摩擦力大，易产生裂纹。
4）润滑油进入裂缝，形成封闭高压油腔，楔挤作用使裂 纹扩展。（油粘度越小，裂纹扩展越快）
§7-2齿轮传动的失效形式及设计准则 -9-
齿轮传动的失效主要是指轮齿的失效，其失效形式是多
种多样的。常见的失效形式有：
失效形式 轮齿折断 齿面损伤
齿面磨损 齿面点蚀 齿面胶合 塑性变形
由于齿轮其它部分（齿圈、轮辐、轮毂等）通常是 按经验设计的，其尺寸对于强度和刚度而言均较富裕， 实践中也极少失效。
§7-2齿轮传动的失效形式及设计准则 -6-
§7-1齿轮传动概述
三、本章的学习目的
齿轮传动概述2
-4-
本章学习的根本目的是掌握齿轮传动的设计方法，也就 是要能够根据齿轮工作条件要求，能设计出传动可靠的齿轮。
设计齿轮是指设计和确定齿轮的主要参数以及结构形 式。
§7-2齿轮传动的失效形式及设计准则 -5-
一、齿轮的主要失效形式
齿轮传动的失效形式及设计准则
5）与带传动、链传动相比，齿轮的制造及安装精度要求高，
价格较贵。
6）齿轮传动不宜用于大中心距的场合。
§7-1齿轮传动概述
-3-
二、齿轮传动的分类
齿轮传动概述2
1.按工作条件或按装置型式分： 开式传动：适宜低速传动，润滑条件差，易磨损； 半开式传动：装有简单的防护罩，但仍不能严密防止
杂物侵入； 闭式传动：齿轮、轴承等全封闭于箱体内，润滑良好，
1.轮齿折断 现象：①局部折断(斜)
齿轮传动的失效形式及设计准则
②整体折断(直)
原因： 1) 疲劳折断
①轮齿受多次重复弯曲应力作用，齿根受拉一侧产生疲劳裂纹。 σ
1
23
齿根弯曲应力最大
t
σ （2主动）齿轮2单侧受载
σF＞[σF]
t
(1主动)齿轮2双侧受载
§7-2齿轮传动的失效形式及设计准则 -7-