1 齒輪傳動的失效形式及設計準則
1.1 齒輪傳動的失效形式
根據齒輪傳動的工作條件不同，可以分為開式齒輪傳動和閉式齒輪傳動。開式齒輪傳動的齒輪完全暴露在外邊，工作時環境中的粉塵、雜物易侵入嚙合齒間，潤滑條件較差，輪齒容易磨損，只適宜於低速傳動；閉式齒輪傳動的齒輪都裝在經過精確加工而且封閉嚴密的箱體內，因而能保證良好的潤滑和工作條件。重要的齒輪傳動都採用閉式傳動。齒輪傳動的主要失效形式有以下幾類：
1．輪齒折斷
2．齒面點蝕
3．齒面膠合
4．齒面磨損
5．齒麵塑性變形
1.2 齒輪傳動的設計準則
齒輪傳動設計準則要求可以概括為：分析具體的工作條件，判斷可能發生的主要失效形式，以確定相應的設計準則。
2 齒輪材料及熱處理
2.1 齒輪材料
為了保證齒輪工作的可靠性，提高其使用壽命，齒輪的材料及其熱處理應根據工作條件和材料的特點來選取。齒輪材料的基本要求有以下幾個方面：
1. 齒面有足夠的硬度和耐磨性；
2. 輪齒有足夠的抗彎曲強度和衝擊韌性；
3. 易於加工和熱處理，從而改善材料的機械性能，提高齒面硬度，發揮材料的潛力。
2.2 齒輪的熱處理方法
簡而言之，鋼製齒輪熱處理方法：調質、正火、整體淬火、表面淬火、滲碳、滲氮。
3 齒輪傳動精度
齒輪傳動可應用於多種場合，根據不同的工作條件，對齒輪傳動的基本使用要求，可概括為以下四個方面：
1．傳遞運動的準確性
從理論上講，用漸開線作輪齒的工作齒廊，可使其在傳動中傳動比為一常數，以保證精確地傳遞運動。但齒輪在加工和安裝中都會產生誤差，因此，實際齒輪在傳動中難以保持傳動比恆定。為保證齒輪傳遞運動的準確性，要求齒輪在一轉範圍內，齒輪的最大轉角誤差應限制在一定的範圍內。
2．傳動的平穩性
要求齒輪傳動的瞬時傳動比變化不要過大
3．載荷分佈的均勻性
要求齒輪嚙合時齒面接觸良好。若齒面的接觸精度差就會引起載荷集中，使齒面局部失效，影響齒輪的使用壽命。
4．齒側間隙
要求齒輪嚙合時，非工作表面間應留有一定的間隙，以便儲存潤滑油，補償齒輪的製造和安裝誤差以及受力變形等影響，從而保證傳動靈活。
4 直齒圓柱齒輪傳動的強度計算
本節給大家介紹直齒圓柱齒輪傳動的強度計算。
4.1 受力分析
進行齒輪的強度計算，首先要知道輪齒上的受力，因此要對齒輪進行受力分析。在下圖中，如果忽略齒面間的摩擦力，則沿嚙合線作用在齒面上的法向載荷
垂直於齒面，法向力
可分解為圓周力
和徑向力
：
式中 
——小齒輪分度圓直徑，mm；
——分度圓壓力角；
——小齒輪傳遞的名義轉矩，
。其中，
為傳遞的功率，kW，
為小齒輪的轉速，r/min。
直齒圓柱齒輪傳動的受力分析
4.2 計算載荷
上述的法向力為理想狀況下的名義載荷。理論上應沿齒寬均勻分佈，但由於軸和軸承的變形，傳動裝置的製造、安裝誤差等原因，載荷沿齒寬的分佈並不是均勻的，而是在某些地方大於或某些地方小於名義載荷，即出現載荷集中的現象；另外由於各種原動機和工作機的特性不同、齒輪製造誤差，以及輪齒變形等原因，還會引起附加動載荷。精度越低，圓周速度越高，附加動載荷就越大。考慮上述因素的影響，在計算齒輪強度時，通常用計算載荷
代替名義載荷，K為載荷係數，其值可由課本中表9-4查取。計算載荷
按下式確定：
4.3 齒面接觸強度計算
鋼製標準齒輪齒面接觸強度的設計公式：
（mm）
許用接觸應力：
（MPa）
4.4 齒根彎曲強度計算
輪齒彎曲強度的校核公式：
（MPa）
齒根彎曲強度設計公式：
（mm）
許用彎曲應力
：
（MPa）
接下來學習下面例子。
例 試設計兩級減速器中的低速級直齒輪傳動。已知：用電動機驅動，載荷有中等衝擊，齒輪相對於支承位置不對稱，單向運轉，傳遞功率P=10 kW，低速級主動輪轉速= 400 r/min，傳動比i = 3.5。
解: 1. 選擇材料，確定許用應力
根據課本中表9-1，小輪選用45鋼調質；硬度為220 HBS；大輪選用45鋼正火，硬度為190 HBS。
由課本中圖9-8(c)和圖9-11(c)分別查得：
= 555 MPa 
= 530 MPa
= 190 MPa 
= 180 MPa
由課本中表9-5查得
=1.1， 
=1.4，故
， 
， 
因硬度小於350 HBS，屬軟齒面，按齒面接觸強度設計，再校核齒根彎曲強度。
2．按接觸強度設計
計算中心距： 
（mm）
① 取
② 小輪轉矩
③ 取齒寬係數
= 0.4，i = u = 3.5
由於原動機為電動機，中等衝擊，支承不對稱布置，故選8級精度。由表9-4選K = 1.5。
將以上數據代入，初算中心距a = 223.7 mm
3．確定基本參數，計算主要尺寸
① 選擇齒數
取
，則
② 確定模數
由公式
，可得m = 4.98
由表6-1查得標準模數，取m = 5
③ 確定中心距
（mm）
④ 計算齒寬
（mm）
為補償兩輪軸向尺寸誤差，取
= 95 mm，
= 90 mm
⑤ 計算齒輪幾何尺寸（略）
4．校核彎曲強度
（MPa）
（MPa）
按,
，由圖9-10查得
= 2.80，
= 2.24，代入上式，得
= 44.4 MPa < 
，安全
= 35.5 MPa < 
，安全
5．設計齒輪結構，繪製齒輪工作圖。（略）
