更新时间：2024-07-14 23:50
齿轮上的每一个用于啮合的凸起部分， 均称为轮齿。一般说来，这些凸起部分呈辐射状排列。它被用于与配对齿轮上的类似的凸起部分接触，由此导致齿轮的持续啮合运转。
齿轮上的每一个用于啮合的凸起部分， 均称为轮齿。一般说来，这些凸起部分呈辐射状排列。它被用于与配对齿轮上的类似的凸起部分接触，由此导致齿轮的持续啮合运转。
齿轮整个圆周上轮齿的总数称为齿数，一般以字母z表示。
有齿的轮状机件，是机器上最常用、最重要的零件之一。通常都是成对啮合，其中一个转动，另一 个就被带动。用来改变传动方向、转动方向、转动速度、 力矩等。也叫牙轮。也用以比喻整个事业不可缺少的部 分。秦牧《核心》：“真正使我们的文艺成为整个无产阶级 革命事业的齿轮和螺丝钉。”
机械设备的重要基础零件。埃及、巴比伦早在公元前400～前200年开始使用齿轮，中国在战国末期至秦代(公元前221以前)开始使用。亚里士多德(公元前384～前322)所著的《机械问题》是关于齿轮的最早文献记载。齿轮应用极广，其传动比可高达100～200(单级)，圆周速度范围为0.1～200 m/s，转速范围为1～20000 r/min，最大传递功率可达50000 kW，低速重载时转矩高达1.4×10N·m，高精度圆柱齿轮副的传动效率可达0.99以上，使用寿命一般为5～10年，较好时可达20～30年。
轮齿折断是指齿轮一个或多个齿的整体或其局部的断裂。它通常是由于轮齿的交变应力超过了材料的疲劳极限所造成。有时， 也可能由短时过载所造成。
轮齿折断大致可分三种情况： 疲劳折断、过载折断和随机断裂。
疲劳折断是指起源于齿根处的疲劳裂纹不断扩展所造成的断齿。这种疲劳裂纹常发生在齿根圆角半径方向，呈细线状。疲劳折断的断口一般分为疲劳扩展区和瞬时折断区。疲劳扩展区的表面通常较光滑，常可观 察到由疲劳源开始的 “贝壳纹” 状的疲劳扩展迹线。疲劳源及其附近区域，在外观上常呈“眼”状，但有的 “眼” 在宏观上不明 显。瞬时折断区的表面粗糙，参差不齐。
疲劳断齿的据本原因是： 轮齿在过高的交变应力多次作用下，从齿根疲劳源起始的疲劳裂纹不断扩展，使轮齿剩余截面上的应力超过其极限应力。传动系统中的动载荷、 轮齿接触不良、齿根圆角半径过小和齿根表面粗糙度过高、滚切时的拉伤、材料中的夹杂物、热处理产生的微裂纹、磨削烧伤及其他有害残余应力等因素，都会促成轮齿疲劳折断。
疲劳折断的对策： 修改齿轮的几何参数、降低齿根表面粗糙度、对齿根进行正确的喷丸处理、增大齿根圆角半径、对齿根圆角区进行调整以降低齿根危险截面的弯曲疲劳应力，对材料进行适当的热处理以获得较好的金相组织，以及尽可能降低有害的残余应力等措施均有助于防止疲劳折断。
随机断裂是指不与齿根圆角截面有关的疲劳断齿，它可以由缺陷或过高的有害残余 应力所诱发。断裂部位随缺陷或过高的有害残余应力位置而定。其断口与一般疲劳折断的断口相似。
随机断裂通常是由于轮齿缺陷、点蚀或其他应力集中源在该处形成过高局部应力集中引起的。夹杂物、微细磨削裂纹等轮齿缺陷在交变应力作用下不断扩展导致齿的断裂。不适当的热处理所形成的过高有害残余应力能引起齿的局部断裂。较大的异物进入啮合处也会使局部轮齿产生低周疲劳折断。
随机断裂的对策： 在设计时，选择合理的参数和结构；消除产生过高局部应力集中或过高有害残余应力的条件; 确保材料的品质；严格控制加工工艺过程防止产生各种缺陷和防止硬性异物进入啮合。
先初定齿轮模数及传动轴直径，以便满足结构要求。在强度允许的前提下，尽可能选取较小齿轮模数。主传动中的齿轮模数，一般取m≥2。在同一个变速组内，尽量选用模数相同的齿轮；特殊情况下才选用模数不同的齿轮，如最后扩大组或背轮变速组，但一般不多于两种。齿轮齿数的确定原则是：齿轮结构尺寸紧凑，主轴转速误差小。
具体要求有以下几点：
①齿数和sz≤100～120。
②受传动性能限制的最小齿数。标准直齿圆柱齿轮一般取zmin=18～20，主轴上小齿轮取zmin= 20，高速齿轮取zmin=25，运动平稳性要求不高的齿轮取zmin=14。
③受齿轮结构限制的最小齿数。应保证齿根处最小壁厚不小于2m(m为齿轮模数)，则标准直齿圆柱齿轮的最少齿数应为：
式中 T——齿轮的键槽底至轴心线距离，mm;
D——齿轮的花键孔大径，D=2T，mm。
④受轴结构限制的最小齿数。应保证轴承及其它元件之间不能距离过近或相碰。
⑤满足传动比要求。主轴转速的相对误差：
不超过±10(φ—1)%。
式中 n′、n——主轴的实际转速、标准转速，r/min。