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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