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第1章 概论 1

1 齿轮的历史与发展趋势 1

1.1 齿轮的历史 1

1.2 我国的齿轮传动 2

1.3 发展趋势 6

2 齿轮传动的特点 8

3 齿轮传动的类型 9

4 齿轮传动类型的选择原则 10

5 行星齿轮传动的特点和优越性 16

6 国内外概况 17

第2章 圆柱齿轮传动的设计计算 26

1 基本齿廓及模数系列 26

2 圆柱齿轮传动的几何尺寸计算 34

3 变位齿轮传动与变位系数选择 45

3.1 变位齿轮的功能 45

3.2 外啮合圆柱齿轮变位系数的选择 45

3.3 用线图法选择外啮合圆柱齿轮的变位系数 49

3.4 内啮合变位齿轮传动及变位系数的选择 52

4 用图表法计算变位齿轮的几何参数 58

5 用线图法计算变位齿轮的几何参数 73

6 圆柱齿轮齿厚的测量与计算 84

6.1 齿厚 84

6.2 公法线长度 85

6.3 分度圆弦齿厚 103

6.4 固定弦齿厚 108

6.5 量柱距尺寸的计算 110

7 圆柱齿轮传动的啮合质量指标 112

8 齿廓修形和齿向修形 120

8.1 齿廓修形 121

8.2 齿向修形 124

8.3 中国与世界主要工业国家的齿轮磨齿机概况 126

9 圆柱齿轮精度制（GB/T 10095.1—2008、GB/T 10095.2—2008） 129

9.1 齿轮精度标准适用范围 130

9.2 齿轮偏差的定义及代号 130

9.3 齿轮精度等级及选择 131

9.4 齿轮检验 135

9.5 齿轮坯 161

9.6 表面结构的影响 166

9.7 轴中心距和轴线平行度 168

9.8 轮齿接触斑点 170

9.9 侧隙 172

9.10 新旧标准对照 186

9.11 各国圆柱齿轮公差等级对照 190

10 圆柱齿轮的结构 190

第3章 圆柱齿轮承载能力计算 197

1 工业用直齿轮和斜齿轮接触强度与弯曲强度计算方法（GB/T 19406—2003/ISO 9085：2002） 197

1.1 适用范围 197

1.2 基本计算公式 197

1.3 有关数据及系数的确定 198

1.4 计算实例 220

2 AGMA直齿轮和斜齿轮接触强度与弯曲强度计算方法（AGMA 2101一D04） 223

2.1 适用范围 223

2.2 基本计算公式 224

2.3 有关数据及系数的确定 224

2.4 使用AGMA标准计算实例 242

3 附录 243

3.1 接触应力（Hertz）公式的推导 243

3.2 齿面接触应力基本值σHO计算公式的建立 244

3.3 齿根弯曲应力基本值σFO计算公式的建立 249

第4章 星形齿轮传动的设计计算 253

1 概述 253

2 星形齿轮传动形式及其特点 253

3 浮动均载机构 256

3.1 均载机构的作用及其类型 256

3.1.1 均载机构的作用 256

3.1.2 均载机构的类型 256

3.2 均载机构浮动量的确定 258

3.2.1 太阳轮（或内齿圈）偏心误差引起的浮动量 259

3.2.2 星轮轴孔位置误差引起的浮动量 259

3.2.3 星轮偏心误差引起的浮动量 259

3.2.4 星轮架偏心误差引起的浮动量 260

3.2.5 各误差引起浮动件（太阳轮或内齿圈）的总位移量 260

3.3 浮动件浮动量的确定 261

3.3.1 采用齿式联轴器 261

3.3.2 采用动花键 261

3.4 载荷不均匀系数 262

3.4.1 载荷不均匀系数的计算 262

3.4.2 计算与实测比较 268

4 星形齿轮传动零部件的强度计算 270

5 端面齿轮传动在直升机上的应用 270

第5章 齿轮常用材料及热处理 272

1 齿轮常用材料 272

1.1 齿轮常用钢 272

1.2 国内外常用的齿轮材料 283

1.3 铸造齿轮用钢的化学成分及力学性能 295

1.4 齿轮常用的铸铁 296

1.5 齿轮用有色金属 298

1.6 齿轮用非金属材料 300

1.7 齿轮用材的选择原则 301

2 齿轮热处理 304

2.1 钢制齿轮的热处理 304

2.2 铸铁齿轮的热处理 338

3 齿轮材料质量及热处理工艺要求（GB/T 3480.5—2008） 343

第6章 锥齿轮和准双曲面齿轮传动的设计计算 357

1 锥齿轮基本参数 357

2 锥齿轮及准双曲面齿轮传动特点 358

2.1 锥齿轮传动特点 358

2.2 准双曲面齿轮传动特点 360

3 锥齿轮及准双曲面齿轮的特殊术语及定义 361

3.1 齿轮各部主要名称及代号 361

3.2 轮齿各部主要名称及定义 361

3.3 齿线 362

3.4 螺旋角及螺旋方向 362

3.5 齿高特点 363

3.6 重合度 363

4 锥齿轮及准双曲面齿轮的应用范围 363

5 锥齿轮及准双曲面齿轮的设计 363

5.1 分度圆直径的选择 365

5.2 齿数及模数的选择 366

5.3 齿宽的确定 368

5.4 螺旋角的选择 368

5.5 螺旋方向的确定 368

5.6 准双曲面齿轮的偏置矩 368

5.7 压力角的选择 369

5.8 齿侧间隙的选择 369

5.9 锥齿轮的变位 370

6 锥齿轮传动的几何计算 371

6.1 轴交角∑=90°锥齿轮传动的几何计算 371

6.2 轴交角∑≠90°弧齿锥齿轮的几何计算 395

6.3 零度齿锥齿轮的几何计算 395

6.4 弧齿锥齿轮切齿根切验算 396

6.5 摆线齿锥齿轮的几何计算 396

7 准双曲面齿轮的几何计算 403

7.1 弧齿准双曲面齿轮的几何计算 403

7.2 摆线齿准双曲面齿轮的几何计算 410

7.2.1 HN型准双曲面齿轮 410

7.2.2 HG型准双曲面齿轮 410

8 锥齿轮传动的设计计算 414

8.1 锥齿轮的轮齿受力分析 414

8.2 锥齿轮主要尺寸的初步确定和主要参数的选择 415

8.3 锥齿轮承载能力计算方法 416

8.3.1 概述和通用影响系数（GB/T 10062.1—2003） 416

8.3.2 齿面接触疲劳（点蚀）强度计算（GB/T 10062.2—2003） 443

8.3.3 齿根弯曲强度计算（GB/T 10062.3—2003） 452

8.4 圆柱齿轮、锥齿轮和准双曲面齿轮胶合承载能力计算方法 479

8.4.1 闪温法（GB/Z 6413.1—2003） 479

8.4.2 积分温度法（GB/Z 6413.2—2003） 502

8.5 设计计算实例 531

8.6 锥齿轮的接触强度简化计算 535

9 锥齿轮公差 537

9.1 公差等级 537

9.2 锥齿轮齿坯公差 541

9.3 锥齿轮和齿轮副的检验与公差 542

9.4 锥齿轮副侧隙 542

9.5 图样标注 547

9.6 锥齿轮结构 548

9.7 锥齿轮工作图上应注明的尺寸数据 549

第7章 蜗杆传动的设计计算 553

1 蜗杆传动概述 553

2 普通圆柱蜗杆传动 555

2.1 普通圆柱蜗杆传动的主要参数 555

2.2 普通圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算 564

2.3 普通圆柱蜗杆传动的承载能力计算 566

2.4 实现合理啮合部位和制造“人工油函”的措施 572

2.5 蜗杆、蜗轮的结构 573

2.6 普通圆柱蜗杆传动的设计实例 574

2.7 圆柱蜗杆、蜗轮精度（GB/T 10089—1988） 579

3 圆弧圆柱蜗杆传动 598

3.1 轴向圆弧齿圆柱蜗杆（ZC3）传动 598

3.2 环面包络圆柱蜗杆（ZC1）传动 604

4 平面二次包络环面蜗杆传动的设计及测试 613

4.1 平面二次包络环面蜗杆传动的设计 613

4.2 平面二次包络环面蜗杆传动的试验实例 617

4.3 典型零件图 622

第8章 2K-H（NGW）型行星齿轮传动的设计计算 624

1 传动比的计算 624

1.1 2K-H（NGW）型行星轮系的传动比计算 627

1.2 行星差动轮系的转速计算 630

1.3 周转轮系中行星轮转速的计算 634

2 行星齿轮传动齿数的选配 642

2.1 行星齿轮传动齿数选配的约束条件 642

2.2 2K-H（NGW）型行星齿轮传动的齿数选配方法 649

2.3 双排2K-H型行星齿轮传动的配齿方法 652

2.4 齿数的选择 662

2.5 多级行星传动的传动比分配 671

3 行星齿轮传动的变位系数选择和几何计算 672

3.1 初配齿数 672

3.2 行星齿轮传动的变位方法及变位系数的选择 674

3.3 内啮合齿轮传动几何尺寸的计算 676

4 均载机构 677

4.1 均载机构的选择及误差计算 677

4.2 常用的均载机构 679

4.3 油膜浮动的均载装置 686

5 行星齿轮传动强度的简化计算 695

5.1 转矩T1的确定 695

5.2 强度计算 697

5.3 计算实例 698

6 GB/T 19406—2003的简化计算 699

6.1 基本计算式 699

6.2 齿面接触疲劳强度校核计算 700

6.3 齿轮弯曲疲劳强度校核计算 703

7 典型零件的设计与计算 709

7.1 齿轮结构的设计与计算 709

7.2 行星架的结构设计与计算 717

8 行星齿轮传动的效率与测试 729

8.1 齿轮传动的效率 729

8.2 行星齿轮传动效率的一般公式 732

8.3 2K-H型行星齿轮传动的效率 734

8.4 行星齿轮传动效率的测试 739

9 NGW行星齿轮减速器（JB/T 6502—1993） 742

9.1 类型与应用 742

9.2 基本参数 746

9.3 技术要求 747

第9章 3K（NGWN）型行星齿轮传动的设计计算 761

1 3K型行星齿轮传动的传动比计算 761

2 3K型行星齿轮传动齿数的选配 763

3 3K型行星齿轮传动的强度计算 773

3.1 行星轮的受力分析和圆周力的计算 773

3.2 行星齿轮传动的强度计算 773

4 3K型行星齿轮传动的效率 776

第10章 渐开线少齿差行星齿轮传动的设计计算 784

1 概述 784

2 传动形式及其特点 785

2.1 K-H-V（N）型传动装置及其特点 785

2.1.1 按输出机构形式分 785

2.1.2 按减速器的级数分 792

2.1.3 按安装形式分 793

2.2 2K-H（NN）型少齿差传动装置及其特点 793

2.3 锥齿少齿差行星齿轮传动装置及其特点 795

2.4 K-H-V与2K-H结合型传动装置（RV传动）及其特点 795

3 传动比与效率计算 796

3.1 传动比计算 796

3.2 效率计算 798

4 少齿差内齿轮副变位系数的选择与几何参数的计算 801

4.1 少齿差内啮合齿轮副的干涉 801

4.2 变位系数的选择 802

4.2.1 内啮合正变位齿轮引起的变化 802

4.2.2 变位系数的选择方法 804

4.3 少齿差内齿轮副几何参数的计算与示例 830

4.4 零齿差内齿轮副几何参数的计算 834

4.4.1 零齿差内齿轮副的啮合方程式 834

4.4.2 零齿差内齿轮副的主要几何限制条件 835

4.4.3 确定变位系数的方法 835

4.4.4 零齿差内齿轮副几何参数的计算与示例 836

5 少齿差行星齿轮传动的强度计算 844

5.1 作用力的分析 844

5.1.1 销轴式输出机构 844

5.1.2 浮动盘式输出机构 845

5.1.3 零齿差式输出机构 846

5.2 少齿差行星齿轮传动主要零件的常用材料 847

5.3 轮齿的强度计算 847

5.3.1 轮齿强度计算条件式 847

5.3.2 齿形系数 848

5.4 输出机构的强度计算 849

5.5 转臂轴承的选择 851

6 渐开线少齿差行星齿轮减速器主要零件的工作图 852

第11章 摆线针轮行星传动的设计计算 858

1 概述 858

1.1 摆线针轮行星减速器的结构 858

1.2 摆线针轮行星传动的特点 860

1.3 摆线针轮行星传动几何要素代号 860

2 摆线针轮行星传动的啮合原理 862

2.1 摆线针轮传动的齿廓曲线 862

2.2 摆线轮齿廓曲线的方程 864

2.2.1 摆线轮的标准齿形方程式 864

2.2.2 通用的摆线轮齿形方程式 864

2.3 摆线轮齿廓的曲率半径 866

2.4 复合齿形 869

2.4.1 齿形干涉区的界限点（起止点） 869

2.4.2 干涉后的摆线轮齿顶圆半径 870

2.4.3 复合齿形设计 871

2.5 二齿差摆线针轮行星传动 876

2.5.1 二齿差摆线针轮行星传动的齿廓 876

2.5.2 二齿差传动摆线轮齿廓的修顶 877

3 摆线针轮行星传动的基本参数和几何尺寸计算 880

3.1 摆线针轮行星传动的基本参数 880

3.2 摆线针轮行星传动的几何尺寸 882

3.3 W机构的有关参数与几何尺寸 884

4 摆线针轮行星传动的受力分析 885

4.1 针轮齿与摆线轮齿啮合的作用力 885

4.1.1 在理想标准齿形无隙啮合时，针轮齿与摆线轮齿啮合的作用力 885

4.1.2 修形齿有隙啮合时，针轮齿与摆线轮齿啮合的作用力 886

4.2 输出机构的柱销（套）作用于摆线轮上的力 895

4.2.1 判断同时传递转矩的柱销数 896

4.2.2 输出机构的柱销（套）作用于摆线轮上的力 897

4.3 转臂轴承的作用力 898

5 主要件的强度计算 898

5.1 齿面接触强度计算 898

5.2 针齿销的抗弯强度和刚度计算 899

5.3 转臂轴承的选择 900

5.4 输出机构圆柱销的强度计算 900

6 摆线针轮传动的优化设计 901

6.1 参数优化设计（优选a与rrp） 901

6.2 摆线轮齿形的优化设计 905

7 摆线针轮行星传动的技术要求 908

7.1 零件的要求 908

7.2 装配的要求 913

7.3 摆线针轮减速器的质量分等标准 914

8 设计计算公式与实例 920

9 主要零件的工作图 924

10 大型摆线针轮行星传动的新结构简介 928

11 RV减速器 929

11.1 RV传动原理与特点 929

11.1.1 传动原理 929

11.1.2 传动特点 929

11.2 RV传动受力分析 930

11.3 RV传动效率分析 933

11.4 机器人用RV传动的设计要点 935

11.4.1 摆线轮的优化修形 935

11.4.2 摆线轮与针齿啮合力的分析 936

11.4.3 RV传动的回差分析 939

11.4.4 RV传动的传动误差分析 946

11.4.5 RV传动的刚度分析 953

第12章 销齿传动的设计计算 963

1 概述 963

2 特点与应用 963

3 销齿传动的工作原理 964

3.1 外啮合销齿传动 964

3.2 内啮合销齿传动 965

3.3 销齿条传动 965

4 销齿传动的几何计算 966

5 销齿传动的强度计算 968

6 销齿传动公差 970

7 销轮轮缘的结构形式 971

8 齿轮齿形的绘制 971

9 设计实例与典型工作图 973

第13章 小模数齿轮传动的设计计算 979

1 概述 979

1.1 分类与特点 979

1.2 传动类型的选择 980

1.3 模数和齿数的确定 980

2 小模数渐开线圆柱齿轮传动 981

2.1 小模数渐开线圆柱齿轮基本齿廓（GB/T 2362—1990） 981

2.2 几何计算 981

2.2.1 直齿标准圆柱齿轮传动的几何计算 981

2.2.2 变位齿轮传动的几何计算 982

2.2.3 斜齿圆柱齿轮传动的几何计算 986

2.2.4 齿条传动的几何计算 991

2.2.5 交错轴斜齿轮副的几何计算 991

2.3 小模数渐开线圆柱齿轮精度（GB/T 2363—1990） 994

3 小模数锥齿轮传动 1014

3.1 小模数锥齿轮基本齿廓（GB/T 10224—1988） 1014

3.2 几何计算 1014

3.3 小模数锥齿轮精度（GB/T 10225—1988） 1017

4 小模数蜗杆传动 1029

4.1 小模数圆柱蜗杆基本齿廓（GB/T 10226—1988） 1029

4.2 几何计算 1030

4.3 小模数圆柱蜗杆、蜗轮精度（GB/T 10227—1988） 1036

5 小模数齿轮传动的结构 1051

5.1 齿轮的结构 1051

5.2 箱体的结构形式 1059

5.3 常用的齿轮材料 1059

6 小模数渐开线齿轮传动精度计算方法 1060

6.1 可调中心距小模数渐开线圆柱齿轮传动精度计算方法（SJ/T 2923—1988） 1060

6.2 小模数渐开线圆柱齿轮传动链精度计算方法（SJ/T 2557—1984） 1065

7 齿轮制图标准格式示例 1070

8 小模数齿轮传动装置 1072

8.1 小模数圆柱齿轮减速器通用技术条件（GB/T 12473—1990） 1072

8.2 小模数圆柱齿轮减速器基本参数和尺寸（QJ 2014—1990） 1073

8.2.1 外形和安装尺寸 1073

8.2.2 传动比公称值及其分配 1074

第14章 齿轮减速器的设计 1077

1 减速器的设计程序 1077

2 通用圆柱齿轮减速器的主要参数 1078

3 减速器的结构和零部件设计 1086

4 风力发电机组的传动装置 1104

4.1 三种机型 1104

4.2 风电机组齿轮箱 1104

4.3 齿轮箱的技术要求 1105

4.4 几种风电传动装置介绍 1105

4.5 设计中的几个问题 1108

4.6 制造中的几个问题 1112

4.7 试验与测试 1114

4.8 风电齿轮箱的结构图 1115

5 减速器加载试验方法 1123

5.1 通用齿轮装置形式试验方法（JB/T 5077—1991） 1123

5.2 圆柱齿轮减速器加载试验方法（JB/T 9050.3—1999） 1129

6 润滑方式与装置 1134

6.1 常用润滑方式 1134

6.2 常用润滑件 1138

6.2.1 油杯 1138

6.2.2 油标 1141

6.2.3 油枪 1145

6.2.4 润滑管件 1146

6.3 稀油润滑装置 1147

6.4 润滑油泵 1163

6.4.1 DCLP润滑油泵 1163

6.4.2 CB-B型齿轮泵 1164

6.4.3 BB-B型摆线齿轮液压泵 1164

7 润滑与冷却 1169

7.1 齿轮传动装置的润滑 1169

7.2 减速器的冷却 1179

7.2.1 功率损耗与效率 1179

7.2.2 自然冷却 1180

7.2.3 强制冷却 1182

8 密封件 1184

8.1 减速器的密封 1184

8.2 机械密封用O形橡胶圈 1185

8.3 油封 1190

8.4 汉升油封 1196

8.5 宝色霞板公司（德国）的油封 1197

8.6 密封胶 1200

9 齿轮传动的噪声及其控制 1201

10 齿轮装置的验收规范 1204

10.1 空气传播噪声的试验规范（GB/T 6404.1—2005/ISO 8579-1：2002） 1204

10.2 验收试验中齿轮装置机械振动的测定（GB/T 6404.2—2005/ISO 8579-2：1993） 1225

附录 1235

附录A 齿轮基本术语 1235

附录B 齿轮磨损和损伤的基本类型术语（GB/T 3481—1997） 1239

附录C 行星传动常用术语 1240

参考文献 1248