齿轮传动的润滑资料
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或 Rz 值，m H——齿面接触应力，MPa ——油膜比厚
一、概述
运动副之中存在摩擦，从有齿轮传动的时候起，古人就知道用动物脂肪来解决 这个问题。但是在一个相当长的历史时期，摩擦、磨损和润滑的问题还没有系统化， 科学化。人们在设计齿轮传动的时候，往往不考虑润滑油。而是在使用齿轮的时候 才从维护设备的角度出发，选择润滑剂来润滑齿轮。因此，这种选油带有很大的盲 目性。选错油、用错油的例子屡见不鲜。一直到了20世纪60年代，摩擦、磨损和润 滑归纳、提升成为一门新兴的学科——摩擦学。从摩擦学的观点来看，润滑剂也是 一种零件，相对于一般机械零件来说，它是柔性的。因此，进行齿轮传动设计的时 候，就应该包括对齿轮润滑剂的设计。这是一种新的观点，是齿轮传动设计的创新。 随着齿轮装置朝着大功率、高性能、小体积的方向发展，导致齿面负荷增大，散热 空间减小。为了使齿轮装置达到预期的设计性能，延长寿命，齿轮的润滑就显得更 加重要。
2008年全国齿轮传动润滑技术培训及研讨会资料
齿轮传动的润滑
郑州大学 吴晓铃
齿轮行业生产力促进中心 全国齿轮行业技术情报总网
二OO八年六月
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
齿轮传动的润滑
主要代号
b——齿宽，mm d1——小齿轮分度圆直径，mm dw1——小齿轮节圆直径，mm hmin——最小油膜厚度，m n1——小齿轮转速，r/min ——节圆线速度；卷吸速度，m/s g——齿面滑动速度，m/s u——齿数比，u=z2/z1 w——单位齿宽上的载荷，N/mm E′——综合弹性模量，N/mm2 Ft——端面分度圆上的名义切向力，N K——齿面接触负荷系数，MPa KA——使用系数 KH——接触强度计算的齿间载荷分配系数 KH——接触强度计算的齿向载荷分布系数 KV——动载系数
Ks/v——力-速度因子，N·min/m2 T2——输出转矩，N·m ZH——节点区域系数 ZE——弹性系数， M Pa Z——接触强度计算的螺旋角系数 Z——接触强度计算的重合度系数 ——润滑油的压黏系数，m2/N 0——润滑油的动力黏度，pa·s v——润滑油的运动黏度，mm2/s 12——两个滚子的相对曲率半径，mm ——两个啮合齿轮的表面粗糙度综合值， 1（2）——小轮（大轮）的齿面粗糙度 Ra
②散热 润滑油可以把啮合产生的热量带走，避免温度计过高引起的胶合等齿面 损伤的发生。
③防锈 润滑剂覆盖了齿轮和其他零件表面，隔绝了空气，避免了齿轮的氧化锈 蚀。
④降低振动冲击和噪声 由于润滑剂的黏滞性，能起到降低齿轮振动、冲击和噪 声的作用。
⑤排除污物 润滑油能冲刷齿面上的磨粒和杂质，带走油池或润滑系统中的污物， 保证齿面的清洁，减少磨损。
润滑剂不但能降低摩擦，提高传动效率，还具有减振、降噪、散热的作用。润 滑油是齿轮传动装置的血液。因此，如何进行润滑设计，怎样正确合理地选用润滑 剂是本章的主要内容。
1.1 齿轮润滑的特点及润滑剂的作用 1.1.1 齿轮润滑的特点
一对齿轮的运动是通过一对一对的齿面啮合运动来完成的，一对啮合齿面的相 对运动又包含滚动和滑动，对于传递动力的齿轮，要研究齿轮的受力和变形，需要 应用力学知识，齿轮两齿面之间有润滑油，又涉及流体力学的知识，如果研究润滑 剂与齿轮表面相互作用生成的表面膜，需要物理、化学方面知识。因此，在有润滑 剂的条件下，要真实全面的反映齿轮传动的运动学和动力学问题都必须考虑润滑剂 的存在。计入润滑剂的齿轮设计，是更加全面和完善的齿轮设计。
（2）齿轮润滑剂应具备的主要性质 齿轮润滑剂要起到上述作用，需具备以下性质。 ①具有合适的黏度与流动性，以适用于不同的工况条件。 ②具有良好的抗磨性，以保持一定的承载能力。 ③具有良好的氧化安定性，使油不氧化，不变黏，不变质，不堵塞油路。 ④抗乳化性。在有水部位工作的齿轮，要求使用抗乳化性、油水分离性好的润 滑油。因为润滑油中的极压添加剂，基础油中的极性物质或油中的氧化物都是表面 活性物质，当水混入油中时，上述表面活性物质起乳化作用。
进行齿轮润滑设计，要把握以下特点。 ①润滑剂是齿轮传动的一个元件，因此，润滑油的物理、化学性质，例如黏度、 压黏系数、黏温特性、添加剂的作用等都十分重要。 ②齿轮传动中同时存在着滚动和滑动，滚动量和滑动量的大小因啮合位置而异， 这就表明齿轮的润滑状态会随时间的改变而改变。 ③齿轮的接触压力非常高，例如轧钢机的主轴承比压一般为20MPa，而轧钢机 减速器齿轮比压一般达到500～1000MPa。
hmin /
④与滑动轴承相比，渐开线齿轮的诱导曲率小，因此形成油楔条件差。 ⑤齿轮的材料性质，尤其是表面粗糙度、表面硬度等对齿轮的润滑状态影响很 大。 ⑥齿轮传动的润滑方式，对润滑效果有直接影响，必须加以重视。 ⑦齿轮的几种主要失效形式，例如点蚀、胶合、磨损等都和润滑剂有着重要关 系。 1.1.2 齿轮润滑剂的作用及应具备的性质 常见润滑剂有润滑油、润滑脂。此外还有固体、气体润滑剂。水也是一种润滑 剂，但由于它对金属有腐蚀作用，不适合作为金属齿轮的润滑剂。由于润滑油的应 用最为广泛，所以本章的润滑设计主要讨论应用齿轮润滑油的润滑设计。 （1）齿轮润滑剂的作用 ①减少摩擦 如果两齿面被润滑剂流体膜隔开，则避免了金属与金属的直接接 触，把干摩擦变成了液体摩擦。或者由于形成了物理、化学吸附膜减少摩擦，避免 齿轮点蚀和胶合的发生。
⑤抗泡性。良好的抗泡性能使混入油中的空气顺利地逸出，否则，油中的气泡 使摩擦表面供油不足导致磨损或胶合。在循环润滑系统中，抗泡性差的油会引起油 的流量减少，降低散热效果。
⑥防锈性。防锈性主要是具有保护齿轮齿面不生锈的性能。 ⑦抗腐蚀性。润滑剂的腐蚀性主要来源于油中的酸性物质，这些物质对金属具 有腐蚀性。所以齿轮润滑剂应具有良好的抗腐蚀性。 ⑧无毒性。润滑剂应对人体无害，保障操作人员的安全。 1.2 齿轮的润滑状态 1.2.1 油膜比厚 摩擦学中常用油膜比厚的概念来描述润滑状态。油膜比厚是齿面之间的最小油 膜厚度与两齿面综合粗糙度之比。其数学表达式为
一、概述
运动副之中存在摩擦，从有齿轮传动的时候起，古人就知道用动物脂肪来解决 这个问题。但是在一个相当长的历史时期，摩擦、磨损和润滑的问题还没有系统化， 科学化。人们在设计齿轮传动的时候，往往不考虑润滑油。而是在使用齿轮的时候 才从维护设备的角度出发，选择润滑剂来润滑齿轮。因此，这种选油带有很大的盲 目性。选错油、用错油的例子屡见不鲜。一直到了20世纪60年代，摩擦、磨损和润 滑归纳、提升成为一门新兴的学科——摩擦学。从摩擦学的观点来看，润滑剂也是 一种零件，相对于一般机械零件来说，它是柔性的。因此，进行齿轮传动设计的时 候，就应该包括对齿轮润滑剂的设计。这是一种新的观点，是齿轮传动设计的创新。 随着齿轮装置朝着大功率、高性能、小体积的方向发展，导致齿面负荷增大，散热 空间减小。为了使齿轮装置达到预期的设计性能，延长寿命，齿轮的润滑就显得更 加重要。
2008年全国齿轮传动润滑技术培训及研讨会资料
齿轮传动的润滑
郑州大学 吴晓铃
齿轮行业生产力促进中心 全国齿轮行业技术情报总网
二OO八年六月
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
齿轮传动的润滑
主要代号
b——齿宽，mm d1——小齿轮分度圆直径，mm dw1——小齿轮节圆直径，mm hmin——最小油膜厚度，m n1——小齿轮转速，r/min ——节圆线速度；卷吸速度，m/s g——齿面滑动速度，m/s u——齿数比，u=z2/z1 w——单位齿宽上的载荷，N/mm E′——综合弹性模量，N/mm2 Ft——端面分度圆上的名义切向力，N K——齿面接触负荷系数，MPa KA——使用系数 KH——接触强度计算的齿间载荷分配系数 KH——接触强度计算的齿向载荷分布系数 KV——动载系数
Ks/v——力-速度因子，N·min/m2 T2——输出转矩，N·m ZH——节点区域系数 ZE——弹性系数， M Pa Z——接触强度计算的螺旋角系数 Z——接触强度计算的重合度系数 ——润滑油的压黏系数，m2/N 0——润滑油的动力黏度，pa·s v——润滑油的运动黏度，mm2/s 12——两个滚子的相对曲率半径，mm ——两个啮合齿轮的表面粗糙度综合值， 1（2）——小轮（大轮）的齿面粗糙度 Ra
②散热 润滑油可以把啮合产生的热量带走，避免温度计过高引起的胶合等齿面 损伤的发生。
③防锈 润滑剂覆盖了齿轮和其他零件表面，隔绝了空气，避免了齿轮的氧化锈 蚀。
④降低振动冲击和噪声 由于润滑剂的黏滞性，能起到降低齿轮振动、冲击和噪 声的作用。
⑤排除污物 润滑油能冲刷齿面上的磨粒和杂质，带走油池或润滑系统中的污物， 保证齿面的清洁，减少磨损。
润滑剂不但能降低摩擦，提高传动效率，还具有减振、降噪、散热的作用。润 滑油是齿轮传动装置的血液。因此，如何进行润滑设计，怎样正确合理地选用润滑 剂是本章的主要内容。
1.1 齿轮润滑的特点及润滑剂的作用 1.1.1 齿轮润滑的特点
一对齿轮的运动是通过一对一对的齿面啮合运动来完成的，一对啮合齿面的相 对运动又包含滚动和滑动，对于传递动力的齿轮，要研究齿轮的受力和变形，需要 应用力学知识，齿轮两齿面之间有润滑油，又涉及流体力学的知识，如果研究润滑 剂与齿轮表面相互作用生成的表面膜，需要物理、化学方面知识。因此，在有润滑 剂的条件下，要真实全面的反映齿轮传动的运动学和动力学问题都必须考虑润滑剂 的存在。计入润滑剂的齿轮设计，是更加全面和完善的齿轮设计。
（2）齿轮润滑剂应具备的主要性质 齿轮润滑剂要起到上述作用，需具备以下性质。 ①具有合适的黏度与流动性，以适用于不同的工况条件。 ②具有良好的抗磨性，以保持一定的承载能力。 ③具有良好的氧化安定性，使油不氧化，不变黏，不变质，不堵塞油路。 ④抗乳化性。在有水部位工作的齿轮，要求使用抗乳化性、油水分离性好的润 滑油。因为润滑油中的极压添加剂，基础油中的极性物质或油中的氧化物都是表面 活性物质，当水混入油中时，上述表面活性物质起乳化作用。
进行齿轮润滑设计，要把握以下特点。 ①润滑剂是齿轮传动的一个元件，因此，润滑油的物理、化学性质，例如黏度、 压黏系数、黏温特性、添加剂的作用等都十分重要。 ②齿轮传动中同时存在着滚动和滑动，滚动量和滑动量的大小因啮合位置而异， 这就表明齿轮的润滑状态会随时间的改变而改变。 ③齿轮的接触压力非常高，例如轧钢机的主轴承比压一般为20MPa，而轧钢机 减速器齿轮比压一般达到500～1000MPa。
hmin /
④与滑动轴承相比，渐开线齿轮的诱导曲率小，因此形成油楔条件差。 ⑤齿轮的材料性质，尤其是表面粗糙度、表面硬度等对齿轮的润滑状态影响很 大。 ⑥齿轮传动的润滑方式，对润滑效果有直接影响，必须加以重视。 ⑦齿轮的几种主要失效形式，例如点蚀、胶合、磨损等都和润滑剂有着重要关 系。 1.1.2 齿轮润滑剂的作用及应具备的性质 常见润滑剂有润滑油、润滑脂。此外还有固体、气体润滑剂。水也是一种润滑 剂，但由于它对金属有腐蚀作用，不适合作为金属齿轮的润滑剂。由于润滑油的应 用最为广泛，所以本章的润滑设计主要讨论应用齿轮润滑油的润滑设计。 （1）齿轮润滑剂的作用 ①减少摩擦 如果两齿面被润滑剂流体膜隔开，则避免了金属与金属的直接接 触，把干摩擦变成了液体摩擦。或者由于形成了物理、化学吸附膜减少摩擦，避免 齿轮点蚀和胶合的发生。
⑤抗泡性。良好的抗泡性能使混入油中的空气顺利地逸出，否则，油中的气泡 使摩擦表面供油不足导致磨损或胶合。在循环润滑系统中，抗泡性差的油会引起油 的流量减少，降低散热效果。
⑥防锈性。防锈性主要是具有保护齿轮齿面不生锈的性能。 ⑦抗腐蚀性。润滑剂的腐蚀性主要来源于油中的酸性物质，这些物质对金属具 有腐蚀性。所以齿轮润滑剂应具有良好的抗腐蚀性。 ⑧无毒性。润滑剂应对人体无害，保障操作人员的安全。 1.2 齿轮的润滑状态 1.2.1 油膜比厚 摩擦学中常用油膜比厚的概念来描述润滑状态。油膜比厚是齿面之间的最小油 膜厚度与两齿面综合粗糙度之比。其数学表达式为