7. 齿轮的强度
齿轮的设计者根据作用在齿轮上的负荷， 旋转数， 期待寿命等要素决定齿轮的式样。
在这里， 简单的介绍齿轮强度中重要的弯曲强度和齿面强度。
直齿轮及斜齿齿轮的弯曲强度计算公式 JGMA401-01
在轮齿上作用了超过极限值的力时， 如图所示轮齿会从齿根部出现裂痕以致造成轮齿断裂。弯曲强度计算公式如下所示。
图 7.1 弯曲应力不足
| 符号 | 名称 | 影响因素／规格等 |
| σFlim | 容许齿根弯曲应力 | 材料／热处理 |
| mn | 法向模数 | 轮齿大小 |
| b | 齿宽 | 齿轮的大小 |
| YF | 齿形系数 | 压力角／变位系数／齿高 |
| Yε | 重合度系数 | 啮合率 |
| Yβ | 螺旋角系数 | 斜齿齿轮的螺旋角 |
| KL | 寿命系数 | 期待寿命 |
| KFX | 尺寸系数 | 通常取 1.00（未知） |
| KV | 动载荷系数 | 圆周速度／齿轮精度 |
| KO | 过载荷系数 | 原动力／被动机械的冲击 |
| SF | 安全系数 | 基于安全应取 1.2 以上 |
提高弯曲强度需要将
容许圆周力计算公式（7.1）中的分母减小， 分子增大。
（a） 使用高强度材料（容许齿根弯曲压力增加）
（b） 增大齿轮体积（大模数 / 宽齿面）
（c） 高强度齿形（减小齿形系数）
- 大压力角 - 正变位
（d） 提高重合率（减小重合度系数）
- 小压力角 - 增加齿高
（e）提高齿轮精度
直齿轮及斜齿齿轮的齿面强度计算公式 JGMA402-01
齿面强度是基于齿面的接触应力计算轮齿抵抗点蚀（Pitting）发生的强度。
相对齿面强度的容许圆周力 Ftlim
图 7.2 接触应力
| 符号 | 名称 | 影响因素／规格等 |
| σHlim | 容许接触应力 | 材料／热处理 |
| d01 | 小齿轮的分度圆直径 | 齿轮（小）的大小（直径） |
| bH | 有效齿宽 | 齿轮的大小 |
| i | 齿数比 （ z2 / z1 ） | 轮齿数的比 |
| ZH | 区域系数 | 螺旋角／变位系数 |
| ZM | 材料弹性系数 | 齿轮材料的配合 |
| Zε | 重合度系数 | 端面／纵向重合度 |
| Zβ | 螺旋角系数 | 设为 1.00（未知） |
| ZHL | 寿命系数 | 期待寿命 |
| ZL | 润滑剂系数 | 润滑油及动粘度 |
| ZR | 粗糙度系数 | 齿面的粗糙度 |
| ZV | 润滑速度系数 | 圆周速度／表面硬度 |
| ZW | 工作硬化系数 | 大齿轮的硬度 |
| KHX | 尺寸系数 | 一般设为 1.00 |
| KHβ | 齿向载荷分布系数 | 齿轮的支撑方法／刚性等 |
| KV | 动载系数 | 圆周速度／齿轮精度 |
| K0 | 过载系数 | 原动力／被动机械的冲击 |
| SH | 安全系数 | 基于安全应取 1.15 以上 |
提高齿面强度需要
（a）使用经过淬火处理的硬质材料 （增大容许接触应力）
（b）增大齿轮体积 （大节圆直径／增加有效齿宽）
（c）提高重合率（减小重合度系数）
（d）提高齿轮精度
网站齿轮强度计算机能
齿轮的强度计算方法很多, 也比较复杂。在本公司网站上可以进行 KHK 标准齿轮的强度计算。 只需输入使用条件就可简单地得到计算结果。 齿轮强度计算公式有很多， 本公司采用的是 JGMA( 日本齿轮工业会 ) 的计算公式。
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