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齿轮的几何要素代号标记法 1

旋转运动常用关系式 2

第1章 齿轮传动设计总论 3

1.1齿轮传动的分类 3

1.2各类齿轮传动的特点、性能和选用原则 4

1.2.1各类齿轮传动的特点、性能和应用 4

1.2.2齿轮传动类型的选用原则 5

1.3齿轮轮齿加工 6

1.3.1轮齿加工原理和方法 6

1.3.2各种加工方法的应用范围及特点 8

1.4影响齿轮承载能力诸因素的量级估计 10

1.5安全系数的选择 12

1.6齿轮传动设计步骤与设计任务书 13

1.6.1传动装置的参数设计 13

1.6.2齿轮传动设计任务书 13

1.7齿轮及其传动装置的标准化 14

附录 15

1.齿轮及其传动装置国家标准和行业标准 15

2.齿轮及其传动装置国际标准化组织（ISO）标准 18

3.齿轮及其传动装置美国齿轮制造商协会（AGMA）标准（即美国国家标准，ANSI） 20

参考文献 22

第2章 渐开线圆柱齿轮传动设计 23

2.1基本齿廓及模数系列 27

2.1.1通用机械和重型机械用圆柱齿轮标准基本齿条齿廓 27

2.1.2通用机械和重型机械用圆柱齿轮模数 29

2.2渐开线圆柱齿轮传动的几何尺寸和特性参数计算 30

2.2.1标准圆柱齿轮传动的几何尺寸计算 30

2.2.2变位圆柱齿轮传动概述和变位系数的选择 31

2.2.3外啮合变位圆柱齿轮传动的几何尺寸计算 48

2.2.4内啮合变位圆柱齿轮传动的几何尺寸计算 48

2.2.5渐开线圆柱齿轮的齿厚测量计算 54

2.2.6渐开线圆柱齿轮传动几何尺寸计算实例 68

2.3齿轮的损伤与失效 70

2.3.1齿轮损伤、失效与齿轮设计 70

2.3.2齿轮失效判据 71

2.4渐开线圆柱齿轮承载能力计算 76

2.4.1轮齿受力计算 76

2.4.2齿轮传动设计参数的选择 76

2.4.3齿轮材料选择概要 80

2.4.4齿轮传动主要尺寸参数的初步确定 84

2.4.5渐开线圆柱齿轮疲劳承载能力计算 86

2.4.6在变载荷下工作的齿轮强度计算 118

2.4.7齿轮静强度校核计算 120

2.4.8开式齿轮强度计算的特点 121

2.5渐开线齿轮齿面胶合承载能力计算 122

2.5.1胶合承载能力校核计算基本公式 122

2.5.2各计算参数确定 122

2.5.3胶合承载能力计算示例 129

2.5.4锥齿轮胶合承载能力的计算特点 129

2.6圆柱齿轮的结构设计 131

2.7高速齿轮传动及轮齿修形 137

2.7.1高速齿轮传动设计特点 137

2.7.2轮齿修形 143

2.8齿轮精度设计 153

2.8.1齿轮精度标准适用范围 154

2.8.2齿轮偏差的定义及代号 154

2.8.3齿轮精度等级及其选择 156

2.8.4齿轮检验 159

2.8.5齿轮坯 166

2.8.6表面结构的影响 168

2.8.7轴中心距和轴线平行度 170

2.8.8轮齿接触斑点 172

2.8.9侧隙 173

2.8.10图样标注 177

2.8.11采用GB/T10095.1与GB/T10095.2两项新标准应注意的问题 178

2.8.12新旧标准的差异 181

参考文献 184

第3章 其他渐开线圆柱齿轮传动设计 185

3.1齿轮齿条传动 185

3.1.1齿轮齿条传动特点 185

3.1.2齿轮齿条传动的限制条件 186

3.1.3齿轮齿条传动的几何尺寸计算 187

3.1.4齿条精度 188

3.2交错轴斜齿轮传动 194

3.2.1交错轴斜齿轮传动 195

3.2.2交错轴斜齿轮传动的特点及最紧密啮合 195

3.2.3交错轴斜齿轮传动的重合度 196

3.2.4交错轴斜齿轮传动的设计及几何计算 197

3.2.5交错轴斜齿轮传动的干涉 200

3.3分阶式双渐开线齿轮传动 200

3.3.1双渐开线齿轮齿廓及其基本齿廓 200

3.3.2双渐开线齿轮传动的啮合特性 201

3.3.3双渐开线齿轮传动的几何尺寸计算 203

3.3.4双渐开线齿轮传动强度计算 203

3.4点线啮合圆柱齿轮传动 205

3.4.1点线啮合齿轮传动的类别、特点和应用 205

3.4.2点线啮合齿轮传动的几何尺寸计算 206

3.4.3点线啮合齿轮传动的参数选择及封闭图 207

3.4.4点线啮合齿轮传动的齿轮精度与公差 212

3.4.5点线啮合齿轮传动的齿轮零件工作图 217

参考文献 217

第4章 圆弧齿圆柱齿轮传动设计 218

4.1概述 219

4.1.1圆弧齿轮传动的特点 219

4.1.2圆弧齿轮传动的类型 220

4.2圆弧齿圆柱齿轮传动的基本齿廓 220

4.2.1圆弧齿圆柱齿轮传动的基本原理 220

4.2.2双圆弧齿轮基本齿廓 220

4.2.3圆弧齿轮传动的啮合特性 222

4.3圆弧齿圆柱齿轮传动几何参数的设计计算 223

4.3.1模数系列 223

4.3.2圆弧齿轮传动的几何参数的设计计算 223

4.4圆弧齿圆柱齿轮传动的参数选择 223

4.4.1模数mn和齿数Z1 225

4.4.2重合度εβ 225

4.4.3螺旋角β 225

4.4.4齿宽系数？a 225

4.5圆弧齿圆柱齿轮的损伤形式及其防止措施 226

4.5.1齿端崩角 226

4.5.2轮齿折断 226

4.5.3齿面疲劳点蚀 226

4.5.4齿面塑性变形 227

4.5.5齿面胶合 227

4.5.6齿面磨损 227

4.6圆弧齿轮传动的承载能力计算 227

4.6.1强度计算公式 227

4.6.2强度计算公式中各系数的确定方法 227

4.7圆弧齿圆柱齿轮的测量尺寸计算、精度和检验 234

4.7.1圆弧齿圆柱齿轮传动测量尺寸计算 234

4.7.2圆弧齿轮精度等级和传动侧隙 236

4.7.3齿轮、齿轮副误差及侧隙的定义和代号 236

4.7.4圆弧齿轮各项精度指标的分组和选用 238

4.7.5各检验项目的公差数值 239

4.7.6圆弧齿轮齿轮公差关系式与计算式 243

4.8圆弧齿圆柱齿轮图样标注及应注明的尺寸数据 244

4.8.1齿轮工作图中应标注的一般尺寸和数据参数 244

4.8.2齿轮精度等级和侧隙系数的标注方式 244

4.9设计计算实例 245

参考文献 249

第5章 锥齿轮和准双曲面齿轮传动设计 250

5.1概述 250

5.1.1锥齿轮及准双曲面齿轮的特点和用途 250

5.1.2齿面的形成 250

5.1.3锥齿轮的当量圆柱齿轮 254

5.1.4锥齿轮几何参数的名称 255

5.1.5锥齿轮和准双曲面齿轮的3种齿制 255

5.2锥齿轮及准双曲面齿轮主要参数选择 257

5.2.1锥齿轮及准双曲面齿轮的基本齿廓 257

5.2.2锥齿轮的大端分度圆直径 259

5.2.3准双曲面齿轮的偏置距E 261

5.2.4齿数、模数、齿宽和螺旋角 261

5.2.5锥齿轮和准双曲面齿轮的变位 263

5.2.6齿面受力分析和齿的螺旋方向选择 263

5.3直齿锥齿轮几何设计 264

5.3.1直齿锥齿轮主要参数初算 264

5.3.2直齿锥齿轮几何计算 265

5.3.3直齿锥齿轮的当量齿轮和重合度 267

5.4格利森制弧齿锥齿轮几何设计 268

5.4.1弧齿锥齿轮的主要参数初算 268

5.4.2弧齿锥齿轮几何参数计算 268

5.4.3弧齿锥齿轮的当量齿轮和重合度 272

5.5 ANSI /AGMA 2005-D03锥齿轮的几何设计 272

5.5.1直齿、零度齿和弧齿锥齿轮的变位 272

5.5.2齿高的收缩 273

5.5.3锥齿轮的最小和最大法向侧隙 273

5.5.4直齿、零度齿和弧齿锥齿轮主要参数初算 274

5.5.5直齿、零度齿和弧齿锥齿轮的几何参数计算 274

5.6摆线齿锥齿轮几何设计 275

5.6.1摆线齿锥齿轮主要参数初算 276

5.6.2摆线齿锥齿轮几何参数计算 276

5.6.3摆线齿锥齿轮的当量齿轮和重合度计算 286

5.6.4摆线齿锥齿轮的齿形系数和切向变位系数 286

5.7弧齿准双曲面齿轮几何设计 287

5.7.1弧齿准双曲面齿轮的初步设计 287

5.7.2弧齿准双曲面齿轮几何参数计算 289

5.8摆线齿准双曲面齿轮的几何设计 293

5.8.1摆线齿准双曲面齿轮主要参数初算 293

5.8.2摆线齿准双曲面齿轮几何计算 294

5.8.3摆线齿准双曲面齿轮的当量齿轮和重合度 304

5.8.4摆线齿准双曲面齿轮的齿形系数和切向变位系数 306

5.9直齿锥齿轮强度校核 307

5.9.1直齿锥齿轮强度校核的原始参数 307

5.9.2直齿锥齿轮的切向力及载荷系数 307

5.9.3直齿锥齿轮的齿面接触强度校核 310

5.9.4直齿锥齿轮弯曲强度校核 311

5.9.5直齿锥齿轮的胶合承载能力计算 314

5.10弧齿锥齿轮的强度校核 316

5.10.1按格利森法校核弧齿锥齿轮的强度 317

5.10.2按GB/T10062的B2与C混合法校核弧齿锥齿轮的强度 321

5.11摆线齿锥齿轮的强度校核 327

5.11.1摆线齿锥齿轮强度校核的原始参数 327

5.11.2摆线齿锥齿轮的切向力及载荷系数 328

5.11.3摆线齿锥齿轮的接触强度校核 330

5.11.4摆线齿锥齿轮的弯曲强度校核 331

5.11.5摆线齿锥齿轮的胶合承载能力计算 332

5.12弧齿准双曲面齿轮强度校核 335

5.12.1接触强度校核 335

5.12.2弯曲强度校核 337

5.12.3弧齿准双曲面齿轮强度校核算例 337

5.13摆线齿准双曲面齿轮的强度校核 343

5.13.1摆线齿准双曲面齿轮强度校核的原始参数 343

5.13.2摆线齿准双曲面齿轮的切向力及载荷系数 344

5.13.3摆线齿准双曲面齿轮的接触强度校核 346

5.13.4摆线齿准双曲面齿轮的弯曲强度校核 346

5.13.5摆线齿准双曲面齿轮的胶合承载能力计算 346

5.14锥齿轮的精度 352

5.14.1锥齿轮精度标准GB/T11365—1989 352

5.14.2美国的AGMA锥齿轮和准双曲面齿轮精度简介 352

5.15曲线齿锥齿轮齿面接触区的调整 355

5.16齿轮安装形式 357

5.17锥齿轮的结构和工作图 357

5.17.1锥齿轮结构 357

5.17.2锥齿轮和准双曲面齿轮的工作图 358

参考文献 363

第6章 蜗杆传动设计 364

6.1蜗杆传动的组成、特点和应用 366

6.2蜗杆传动的类型 366

6.3蜗杆传动的传动比 367

6.4蜗杆传动的效率 367

6.4.1蜗杆传动齿面间的相对滑动速度 367

6.4.2蜗杆传动的接触线和润滑角 367

6.4.3蜗杆传动的效率 367

6.5蜗杆传动的失效形式和选材原则 368

6.5.1失效形式 368

6.5.2选材原则 369

6.6普通圆柱蜗杆传动 370

6.6.1分类 370

6.6.2普通圆柱蜗杆传动的基本参数 372

6.6.3普通圆柱蜗杆传动承载能力计算 383

6.6.4热平衡计算 385

6.6.5蜗杆和蜗轮的结构 387

6.6.6圆柱蜗杆传动的精度 387

6.6.7计算示例1 394

6.7圆弧圆柱蜗杆传动 407

6.7.1圆弧圆柱蜗杆传动类型 407

6.7.2圆弧圆柱蜗杆传动特性 407

6.7.3轴向圆弧齿圆柱蜗杆传动的几何参数和尺寸计算 407

6.7.4圆弧圆柱蜗杆传动承载能力计算 416

6.7.5计算示例2 416

6.8直廓环面蜗杆传动 417

6.8.1直廓环面蜗杆传动的参数选择及几何尺寸计算 417

6.8.2直廓环面蜗杆的修形 417

6.8.3直廓环面蜗杆传动承载能力计算 420

6.8.4直廓环面蜗杆、蜗轮精度 424

6.8.5计算示例3 424

6.9平面包络环面蜗杆传动 426

6.9.1平面一次包络环面蜗杆传动 426

6.9.2平面二次包络环面蜗杆传动 431

6.9.3计算示例4 439

参考文献 451

第7章 动轴轮系齿轮传动设计 452

7.1轮系概述 455

7.1.1轮系的分类及应用 455

7.1.2定轴轮系的传动比 456

7.1.3常用行星齿轮传动的传动形式与特点 457

7.1.4行星齿轮传动的传动比 459

7.1.5行星齿轮传动的效率 462

7.2渐开线齿轮行星传动 463

7.2.1主要参数的确定 463

7.2.2行星齿轮传动的受力分析 487

7.2.3行星传动齿轮强度计算要点 489

7.2.4行星齿轮传动的结构设计与计算 493

7.2.5少齿差行星齿轮传动 514

7.3摆线针轮传动 543

7.3.1概述 543

7.3.2摆线针轮传动的啮合原理 545

7.3.3摆线针轮行星传动的基本参数和几何尺寸计算 555

7.3.4摆线针轮行星传动的受力分析 559

7.3.5主要件的强度计算 566

7.3.6摆线针轮传动的优化设计 566

7.3.7摆线针轮行星传动的技术要求 570

7.3.8设计计算公式与示例 574

7.3.9主要零件的工作图 576

7.3.10大型摆线针轮行星传动的新结构简介 581

7.3.11 RV减速器 581

7.4谐波齿轮传动 585

7.4.1谐波齿轮传动的主要特点及其基本原理 585

7.4.2谐波齿轮传动的分类 586

7.4.3谐波齿轮传动的传动比计算 587

7.4.4谐波齿轮传动主要构件的结构形式 588

7.4.5谐波齿轮传动的设计计算与基本参数的确定 588

7.4.6谐波齿轮传动的效率、发热、润滑与增速 600

7.4.7动力谐波齿轮传动工作过程中的跳齿问题 602

7.4.8谐波齿轮传动的常规试验 602

参考文献 603

第8章减（增）速器设计 605

8.1概述 605

8.1.1适用范围 605

8.1.2基础标准、特殊术语与定义 606

8.1.3发展趋势 606

8.2各类减（增）速器的设计程序、主参数 607

8.2.1一般单机设计程序 607

8.2.2标准系列减（增）速器设计程序 607

8.2.3设计原始条件、数据 608

8.2.4选型——传动类型、装配形式、安装形式 608

8.2.5减（增）速器的主参数 614

8.3渐开线圆柱齿轮减（增）速器设计 619

8.3.1选定性能水平——齿轮按性能分类 619

8.3.2齿轮参数初算 619

8.3.3齿轮结构设计 623

8.3.4初定轴直径、轴与齿轮的配合 628

8.3.5初选轴承型号、轴承配置与轴承偏心套 632

8.3.6机体、机盖与整机结构设计 634

8.3.7主要零部件强度校核 636

8.4减（增）速器附件 644

8.5机械功率计算 646

8.5.1机械功率的应用与计算依据 646

8.5.2计算公式 646

8.5.3机械功率的选用 647

8.6热功率的测定与计算 651

8.6.1热功率的试验测定 652

8.6.2热功率计算 652

8.6.3损耗功率（功率损失）Pv计算 653

8.6.4热散发功率PQ计算 655

8.6.5热功率的修正 656

8.7润滑、冷却、加热与密封 657

8.7.1润滑和冷却的方式 658

8.7.2加热器及其安装 662

8.7.3密封 664

8.7.4润滑油油品与选用 665

8.8出厂检验与试验 665

8.8.1整机出厂检验 665

8.8.2试验 665

8.9储运、安装、试运转、维护 666

8.9.1储藏、运输 666

8.9.2安装 666

8.9.3试运转 666

8.9.4使用维护 667

8.10通用标准、系列减速器及其选用 667

8.10.1圆柱齿轮减速器（摘自JB/T8853—2001） 667

8.10.2模块式圆柱齿轮减速器与模块式圆锥-圆柱齿轮减速器（摘自JB/ZQ 6101—2002） 679

8.10.3 NGW型行星齿轮减速器（摘自JB/T6502—1993） 685

8.10.4圆弧圆柱蜗杆减速器（摘自JB/T7935—1999） 690

8.10.5典型通用标准齿轮减速器简介 693

参考文献 695

第9章 齿轮传动装置的润滑设计 696

9.1概述 696

9.1.1齿轮润滑的特点及润滑剂的作用 696

9.1.2齿轮的润滑状态 697

9.1.3润滑对齿轮传动的影响及其策略 698

9.2齿轮润滑油（脂）和添加剂 699

9.2.1工业齿轮油的分类 699

9.2.2车辆齿轮油的分类 701

9.2.3工业齿轮油的规格标准 701

9.2.4车辆齿轮油的规格标准 702

9.2.5润滑油添加剂 711

9.3齿轮传动装置的润滑油选用方法 711

9.3.1工业齿轮润滑油的使用要求 711

9.3.2工业闭式齿轮的润滑油选用方法（包括高速齿轮的润滑） 712

9.3.3蜗轮蜗杆传动的润滑油选用方法 714

9.3.4工业开式齿轮传动的润滑油（脂）选用方法 715

9.3.5车辆齿轮润滑油的选用方法 716

9.3.6齿轮润滑油的质量监控和换油指标 717

9.4齿轮传动装置的润滑方式 720

9.4.1油浴润滑 720

9.4.2循环喷油润滑 721

9.4.3油雾润滑 721

9.4.4离心润滑 722

9.4.5润滑脂润滑 722

9.4.6固体润滑 722

附录 722

1.工业润滑油ISO黏度分类（GB/T3141—1994） 722

2.齿轮油常用黏度级的换算 723

3.国内外（部分公司）抗氧防锈工业齿轮油产品牌号对照 723

4.国内外（部分公司）中负荷工业齿轮油产品牌号对照 723

5.国内外（部分公司）重负荷工业齿轮油产品牌号对照 724

参考文献 724

第10章 齿轮内在品质设计 725

10.1齿轮强度设计中的材料热处理 725

10.1.1齿轮疲劳强度与材料热处理质量等级 725

10.1.2软硬齿面齿轮应用的选择 732

10.2齿轮材料的选择 732

10.2.1齿轮用钢材 732

10.2.2齿轮用铸铁 734

10.2.3齿轮用有色金属 750

10.3齿轮热处理工艺 752

10.3.1齿轮热处理工艺的选择 752

10.3.2齿轮的热处理工艺 754

10.4齿轮热处理缺陷及质量控制 770

10.4.1齿轮热处理质量检验 770

10.4.2齿轮热处理质量控制 770

参考文献 773

第11章 齿轮传动工程图样中的技术要求和技术条件 774

11.1概述 774

11.2技术要求的内容和示例 774

11.2.1齿轮零件工作图上的技术要求 774

11.2.2齿轮传动装置装配图上的技术要求 775

11.2.3齿轮技术要求示例 775

11.3锻件的技术条件 775

11.3.1锻件的技术条件和一般要求 775

11.3.2锻件材料的化学成分 776

11.3.3锻件的力学性能 777

11.3.4有关齿轮毛坯制造的技术条件标准 778

11.4锻钢件无损探伤技术条件 778

11.4.1锻钢件无损探伤技术条件和一般要求 778

11.4.2超声波探伤及其质量等级 778

11.4.3磁粉探伤及其质量等级 779

11.4.4渗透探伤及其质量等级 779

11.4.5质量验收等级的选择 780

11.4.6有关无损探伤的技术条件标准 780

11.5热处理技术要求在零件工作图上的表示方法 781

11.5.1表示方法的一般规定 781

11.5.2正火、退火及淬火回火（含调质）零件的标注 781

11.5.3表面淬火零件的标注 781

11.5.4渗碳和碳氮共渗零件的标注 784

11.5.5渗氮零件的标注 785

11.6刚性转子的平衡与许用不平衡 786

11.6.1转子的不平衡与平衡 786

11.6.2转子质量与许用剩余不平衡量 787

11.6.3平衡品质等级与工作转速和许用剩余不平衡度的关系 788

11.6.4平衡品质的确定和许用剩余不平衡量 789

11.6.5许用剩余不平衡量向允差平面的分配 791

11.6.6平衡允差向校正平面的分配 791

11.6.7组装转子 792

11.6.8平衡计算示例 793

11.6.9按支承力的限值确定平衡允差 793

11.6.10平衡误差和剩余不平衡的检验 794

11.6.11转子平衡品质等级在图样上的标注方法 794

11.7齿轮装置的噪声验收规范 794

11.7.1概述 794

11.7.2声功率级的确定 795

11.7.3辐射声压级的确定 798

11.7.4透平齿轮传动装置噪声声压级规范 800

11.7.5德国VDI 2159标准中的噪声评价 800

11.8齿轮装置的振动验收规范 801

11.8.1机械振动中的位移、速度和加速度 801

11.8.2振动测量方式和测量单位 802

11.8.3齿轮装置试验条件 802

11.8.4验收值（等级） 802

11.8.5振动的主观评价 803

11.8.6透平齿轮传动装置的振动规范 803

11.9齿轮传动装置的清洁度 804

附录 805

1.各种硬度测试方法的适用范围 805

2.硬度符号表示方法和举例说明 806

参考文献 806

第12章 齿轮传动装置的艺术造型设计 807

12.1齿轮传动装置箱体设计基本要求 807

12.2齿轮传动装置艺术造型设计的特殊性 808

12.3齿轮传动装置造型设计的主要美学因素 808

12.3.1齿轮传动装置形式美特征 808

12.3.2构成形式美的因素（形态、色彩、材质、结构） 809

12.4齿轮传动装置造型设计的评价标准 811

12.4.1列项记分评价法 811

12.4.2模糊评价法 812

12.5齿轮传动装置造型设计的一般程序 813

12.6齿轮传动装置造型设计实例 814

参考文献 814