齿轮的结构设计和齿轮传动的润滑

1.齿轮的结构设计

在齿轮传动强度计算中要确定齿轮的主要参数，如齿数、模数和齿宽等，而齿轮的其他结构尺寸如轮辐、轮毂等则由结构设计确定。

齿轮的结构设计与齿轮直径大小、毛坯、材料、加工方法、生产批量、使用要求及经济性等因素有关。通常是先按齿轮直径大小，选定合适的结构形式，再根据推荐用的经验数据，进行结构设计。

齿轮的结构形式通常有以下几种。

1）齿轮轴

对于直径较小的钢制圆柱齿轮，当齿轮的齿根圆至键槽底部的距离为（2～2.5）mn（mn为法面模数）时，对于圆锥齿轮，当小端齿根圆至键槽底部的距离x为（1.6～2）m（m为大端模数）时，皆应将齿轮与轴做成一体，称为齿轮轴，如图7－46所示。此种齿轮常用锻造毛坯。当x值超过上述尺寸时，则应将齿轮与轴分开制造。

图7－46 齿轮轴

2）实体式齿轮

当齿轮齿顶圆直径da≤200mm时，可采用实体式结构，如图7－47所示。此种齿轮常用锻钢制造。

3）辐板式齿轮

当齿顶圆直径da＝200～500mm时，采用辐板式结构，如图7－48所示。此种齿轮常用锻钢制造，也可采用铸造毛坯。齿轮中各部分尺寸由图中经验公式确定。

图7－47 实体式齿轮

4）轮辐式齿轮

当齿顶圆直径da＞500mm时，可采用轮辐式结构，如图7－49所示。此种齿轮因受锻造设备能力的限制，常用铸钢或铸铁制造，各部分尺寸由图中经验公式确定。

2.齿轮传动的润滑

润滑可减少齿轮磨损和发热，还可以防锈和降低噪声，对防止和延缓轮齿失效、改善齿轮传动的工作状况起着重要作用。

1）齿轮传动的润滑方式

开式和半开式齿轮传动及低速轻载的闭式传动，通常采用周期性的人工加油或脂润滑。闭式齿轮传动可采用以下方式润滑。

（1）浸油润滑 当齿轮的圆周速度v＜12m／s时，通常将大齿轮浸入油池中进行润滑，如图7－50a所示，浸油深度为1～2个齿高，速度高时取小值，但不应小于10mm。对锥齿轮传动应浸入全齿宽，至少浸入半个齿宽。浸油深度过大会增大齿轮的搅油阻力，并使油温升高。在多级齿轮传动中，可采用带油轮将油带到未浸入油池的轮齿齿面上，如图7－50b所示，同时将油甩到齿轮箱壁面上散热，使油温下降。

（2）喷油润滑 当齿轮圆周速度v＞12m／s时，由于圆周速度大，齿轮搅油剧烈，且因离心力较大，会使黏附在齿廓面上的油被甩掉，因此不宜采用浸油润滑。可采用喷油润滑，即用油泵将具有一定压力的油经喷油嘴喷到啮合的齿面上，如图7－50c所示。

2）润滑剂的选择

齿轮传动常用的润滑剂有润滑油和润滑脂。选用润滑油时主要考虑的是油的黏度，一般来讲，转速越高，所用油的黏度越低，反之越高。对于变速、变载、重载或者频繁开车、停车等场合，宜用黏度高的润滑油。润滑油的黏度通常根据齿轮的承载情况和圆周速度选取。闭式齿轮传动常用的润滑油黏度值可参考表7－16选用。

图7－48 辐板式圆柱、圆锥齿轮

图7－49 轮辐式圆柱齿轮

图7－50 浸油润滑与喷油润滑

表7－16 齿轮传动推荐用的润滑油运动黏度ν40℃ （单位：mm2／s）

注 多级减速器的润滑油黏度应按各级黏度的平均值选取。