齿轮基础知识

齿轮综合知识

直齿圆柱齿轮各部分的名称和尺寸代号

1、齿顶圆--齿轮齿顶所在的圆。其直径（或半径）用da（或ra ）表示。

2、齿根圆--齿轮齿槽底所在的圆。其直径（或半径）用df（或rf）表示。

3、分度圆--用来分度（分齿）的圆，该圆位于齿厚和槽宽相等的地方。其直径（或半径）用d（或r表示）。

4、齿顶高--齿顶圆与分度圆之间的径向距离，用ha表示。

5、齿根高--齿根圆与分度圆之间的径向距离，用hf表示。

6、全齿高--齿顶圆与齿根圆之间的径向距离，用h表示。显然有：

h = ha + hf

7、齿厚--一个齿的两侧齿廓之间的分度圆弧长，用s表示。

8、槽宽--一个齿槽的两侧齿廓之间的分度圆弧长，用e表示。

9、齿距--相邻两齿的同侧齿廓之间的分度圆弧长，用p表示。显然有：

p = s + e

10、齿宽--齿轮轮齿的宽度（沿齿轮轴线方向度量），用b表示。

直齿圆柱齿轮的基本参数和尺寸关系

齿数z一个齿轮的轮齿总数。

模数m以z表示齿轮的齿数，那么齿轮的分度圆周长=πd = z p。因此分度圆直径为：d=(p/p)•z,

式中：p/p称为齿轮的模数，用m表示，即

要使两个齿轮能啮合，它们的齿距必须相等。因此互相啮合的两齿轮的模数m必须相等。从d = mz中可见，模数m越大，轮齿就越大；模数m越小，轮齿就越小。

模数m是设计、制造齿轮时的重要参数。不同模数的齿轮，要用不同模数的刀具来加工制造。为了便于设计和减少加工齿轮的刀具数量，GBI357一78对齿轮的模数m已系列化，如下表所示。

在选用模数时，应优先采用第一系列的模数，其次是第二系列，括号内的尽可能不用。

压力角a (啮合角、齿形角）在节点P处，两齿廓曲线的公法线与两节圆的公切线所夹的锐角称啮合角，也称压力角。我国采用的压力角a一般为20°，加工齿轮的原始基本齿条的法向压力角称齿形角。因此，压力角a=啮合角=齿形角。

当标准直齿圆柱齿轮的模数m确定后，按照与m的比例关系可算出轮齿的各基本尺寸。

1 齿轮传动机构的特点及分类

齿轮传动机构的特点：

a. 齿轮机构是现代机械中应用最广泛的传动机构，用于传递空间任意两轴或多轴之间的运动和动力。

b. 齿轮传动主要优点：传动效率高，结构紧凑，工作可靠、寿命长，传动比准确。

c. 齿轮机构主要缺点：制造及安装精度要求高，价格较贵，不宜用于两轴间距离较大的场合。

齿轮传动机构的分类

按轴的相对位置平行轴齿轮传动机构①

相交轴齿轮传动机构、交错轴齿轮传动机构②

按齿线相对齿轮体母线相对位置直齿、斜齿、人字齿、曲线齿

按齿廓曲线渐开线齿、摆线齿、圆弧齿

按齿轮传动机构的工作条件闭式传动、开式传动、半开式传动③

按齿面硬度软齿面（≤350HB）、硬齿面（>350HB）

说明：

①平行轴齿轮传动机构又称为平面齿轮传动机构.

②相交轴齿轮传动机构和交错轴齿轮传动机构统称为空间齿轮传动机构.

③闭式传动的齿轮封闭在箱体内，润滑良好；开式传动的齿轮是完全外露的，不能保证良好润滑；半开式传动的齿轮浸在油池内，装有防护罩，不封闭。

平行轴齿轮传动机构

（圆柱齿轮传动机构）直齿

斜齿

曲齿

人字齿

齿轮齿条

内齿轮

相交轴齿轮传动机构

（圆锥齿轮传动机构）直齿

斜齿

曲线齿

交错轴齿轮传动机构斜齿

蜗杆蜗轮

准双曲面

齿轮

2 传动的基本要求：

在齿轮传动机构的研究、设计和生产中，一般要满足以下两个基本要求：

1.传动平稳--在传动中保持瞬时传动比不变，冲击、振动及噪音尽量小。

2.承载能力大--在尺寸小、重量轻的前提下，要求轮齿的强度高、耐磨性好及寿命长。

国内外齿轮精度标准简介

渐开线圆柱齿轮是机械传动中量大面广的基础零部件，广泛在汽车、机床、电力、冶金、矿山、工程、起重运输、船舶、机车、农机、轻工、建工和军工等领域中应用。齿轮和齿轮箱在国内外都已以商品进行贸易。齿轮的质量以工作可靠、寿命长、振动噪声低为准则。除材料热处理硬度因素外，机械制造精度非常关键。据德国G尼曼,H温特尔齿轮专家资料介绍，制造精度等级相差一级，其承载能力强度相差20—30% ,噪声相差2.5—3dB，制造成本相差60—80% 。齿轮的设计、工艺、制造、检验以及销售和采购都以齿轮精度标准为重要依据。通过对国内外齿轮精度标准的分析对比，有助于我们了解掌握国际、国外先进标准的情况，找出自己的不足之处，这对我们做好采标工作，进一步提高产品质量，将起到积极的作用。

1国内外齿轮精度标准的发展及现状

齿轮精度标准是齿轮所有标准中最重要的一个基础性标准，世界各国都十分重视该项标准的制修订工作。在20世纪40年代，齿轮精度标准有英国BS436-1940,美国齿轮制造协会AGMA231.02-1941、德国企业工程师协会ADS提案、前苏联ROOT 1643-46、法国NF E 23-006 (1948)等，这期间齿轮标准特点是，规定的精度等级较少(4—6个级)，从几何学观点规定齿轮参数项目，按极其简单的模式来确定各项公差值。

五十年代由十齿轮制造技术、测量仪器和使用经验的积累，对齿轮啮合原理及精度理论的研究，世界各国都进行了齿轮精度标准的修订，以德国DIN396—3967(1952-1957)和前

苏联ROCT 1643-1956标准为代表，齿轮精度等级和误差项目增多，规定了切向和径向综合误差、建立了综合误差与单项误差的关系，独立规定侧隙配合制度，并根据误差产生的原因和各误差对传动性能的影响，提出了精度等级及误差允许分类组合的概念。这对评定齿轮精度、减少废品、降低制造费用等极为有利。

七十年代随着各国经济的发展，各国间科学技术和贸易往来日趋频繁，制定一项能为各国都能接受的国际标准的呼声愈来愈高。1951年法国、前苏联、德国、英国、比利时和瑞士六国组成ISO/TC 60/WG2（齿轮技术委员会第二工作组)，负责制定齿轮精度ISO标准，法国为秘书国，经过十余年的磋商、讨论和验证，最后十1975年通过为正式标准ISO1328-1975。此国际标准除了德国、美国、日本外世界各国都以等同或等效采用ISO 1328-1975标准修订各自国家标准。由于工业先进国家德国、美国、日本没有采用ISO 1328-1975标准，形成世界齿轮精度标准事实上不统一。

八十年代ISO/TC60/WG2(齿轮技术委员会第二工作组)由德国、美国等国家参加对ISO 1328-1975标准进行修订工作。ISO于1992年一1998年陆续正式颁布ISO 1328-1:1995，ISO 1328-2 :1997两个标准，ISO/TR 10064-1:1992 , ISO/TR 10064 -2：1996，ISO/TR11064-3:1996，ISO/TR10064 -4: 1998 四个技术报告组成成套系统替代和废除ISO1328-1975标准。此ISO 1328九十年代齿轮精度标准体系的特点，是在ISO 1328—1975标准基础上进一步发展而修订，吸收了德国DIN ,美国AGMA标准成熟技术，使标准更科学合理，从齿轮传动动态性能和承载能力出发，结合齿轮制造规律综合在标准本文和技术报告中，一一明确。该标准与ISO 1328-1975标准相比，可使相同精度等级下的圆柱齿轮，有进一步提高传动性能和承载能力及降低制造成本的效果。

我国1960年以前没有圆柱齿轮精度标准，直接应用前苏联rOCT 1643-46标准，1958年起原第一机械工业部组织力量着手研究，经过分析、研究和验证前苏联ROCT 1643-56