在設計齒輪傳動裝置時對於

A. 2018-08-23 齒輪傳動

11.1 齒輪傳動的失效形式和設計准則

11.1.1 失效形式

齒輪傳動的失效通常發生在輪齒部位，其主要失效形式有輪齒折斷、齒面點蝕、齒面膠合、齒面磨損和齒麵塑性變形。

輪齒折斷。齒輪傳動時，齒根處的彎曲應力最大，當齒根彎曲應力超過材料的彎曲疲勞極限應力且多次重復作用時，在齒根受拉一側就會產生疲勞裂紋，裂紋逐步擴展，致使輪齒疲勞折斷。此外，用脆性材料製成的齒輪，當受到嚴重過載或很大沖擊時，輪齒容易突然折斷。提高輪齒抗折斷能力的措施如下：增大齒根過度圓角半徑，消除加工刀痕，減小齒根應力集中；增大軸及支承的剛度，使輪齒接觸線上受載較為均勻；採用合適的熱處理，使輪齒芯部材料具有足夠的韌性；採用噴丸、滾壓等工藝，對齒根表層進行強化處理。

齒面點蝕。齒輪傳動時，齒面間的接觸就相當於軸線平行的兩圓柱滾子間的接觸，在接觸處將產生脈動循環變化的接觸應力。在接觸應力的反復作用下，輪齒表面產生疲勞裂紋，裂紋逐漸發展導致輪齒表面金屬小片脫落，形成疲勞點蝕。齒面點蝕是軟齒面閉式齒輪傳動的主要失效形式。而在開式齒輪傳動中，不會發生點蝕。為避免點蝕失效，應進行齒面接觸疲勞強度計算，提高齒面硬度，降低齒面粗糙度值，增加潤滑油粘度，都能提高齒面的抗點蝕能力。

齒面膠合。當齒面瞬時溫度過高時，潤滑實效，致使相嚙合兩齒面金屬直接接觸而發生黏連。在運動時較軟的齒面沿滑動方向被撕下而形成溝紋，稱為齒面膠合。提高齒面硬度，降低齒面粗糙度值，採用抗膠合能力強的潤滑油和齒輪材料等，均可提高齒面抗膠合的能力。

齒面磨損。齒面磨損導致齒廓失去正確的形狀，從而引起沖擊、振動和雜訊，嚴重時會因齒厚減薄而發生輪齒折斷。採用閉式齒輪傳動，提高齒面硬度，降低齒面粗糙度值，過濾潤滑油，均能提高抗磨損能力。

齒麵塑性變形。由於在過大的應力作用下，輪齒材料處於屈服狀態而產生的塑性流動所造成的。提高齒面硬度，採用高粘度潤滑油可以防止或減輕輪齒的塑性變形。

11.1.2 設計准則

齒輪的設計准則由可能生效的失效形式確定。通常只按保證齒根彎曲疲勞強度及保證齒面接觸疲勞強度兩准則進行計算，對於高速大功率的齒輪傳動還要進行齒面抗膠合計算。

軟齒面閉式齒輪傳動中，主要失效形式為齒面點蝕，故通常先按齒面接觸疲勞強度進行設計，然後再按齒根彎曲疲勞強度校核。

硬齒面閉式齒輪傳動中，齒面接觸承載能力較強，故通常先按齒根彎曲疲勞強度計算，然後再按齒面接觸疲勞強度校核。

開式齒輪傳動中，主要失效形式時齒面磨損，而且輪齒磨薄之後往往會發生輪齒折斷，故通常只按齒根彎曲疲勞強度進行設計，並考慮到磨損的影響將模數值加大10%~15%。

11.2 齒輪材料和熱處理

常用材料是鋼，其次是鑄鐵，在某些場合也用非金屬材料。

11.2.1 鍛鋼

鍛鋼是首選的齒輪材料。

軟齒面齒輪。軟齒面齒輪的材料選用中碳鋼或中碳合金鋼，熱處理方法為調質或正火。一般熱處理後切齒，切齒後即為成品。製造簡便，生產率高，但承載能力低，傳動尺寸大，一般用於結構緊湊和精度要求不高，載荷和速度一般或較低的場合。由於小齒輪嚙合次數比大齒輪多，為了使大小齒輪接近等強度，常採用調質的小齒輪和正火的大齒輪配對，使小齒輪的齒面硬度比大齒輪的齒面硬度高25~50 HBS。

硬齒面齒輪。硬齒面齒輪的材料可以用低碳鋼或低碳合金鋼及中碳鋼或中碳合金鋼，熱處理方法可選擇整體淬火、表面淬火、滲碳淬火和氮化等。一般是在正火或調質處理後切齒，再經表面硬化處理，最後進行磨齒等精加工。精度高，強度大，價格較貴，一般用於高速、重載及要求尺寸緊湊的場合。採用硬齒面齒輪傳動是當前的發展趨勢。

11.2.2 鑄鋼

鑄鋼主要用於製造要求有較高力學性能的大齒輪，熱處理方法為正火，必要時也可進行調質或表面淬火。

11.2.3 鑄鐵

灰鑄鐵的鑄造性能和切削性能好，價格便宜，但抗彎強度和沖擊韌性較差，通常用於低速、無沖擊和大尺寸或開式傳動的場合。

球墨鑄鐵的力學性能和抗沖擊性能高於灰鑄鐵，可替代調質鋼製造某些大齒輪。

11.2.4 非金屬材料

在高速、輕載，以及要求低雜訊而精度要求不高的齒輪傳動中，可採用塑料、夾布膠木和尼龍等非金屬材料。由於非金屬材料的導熱性差，故要與齒面光潔的金屬齒輪配對使用，以利於散熱。

11.3 直齒圓柱齒輪傳動的作用力及計算載荷

11.3.1 輪齒上的作用力

圓周力 Ft = 2T₁/d₁ ，徑向力 Fr = Ft·tan α ，法向力 Fn = Ft/cos α 。其中，d₁是小齒輪的分度圓直徑，T₁是小齒輪傳遞的轉矩，α是壓力角。

根據作用力與反作用力的關系，作用在主動輪和從動輪上的各力大小相等，方向相反，主動輪所受的圓周力是工作阻力，其方向與力作用點圓周速度方向相反，從動輪所受到的圓周力是驅動力，其方向與力作用點圓周速度方向相同。徑向力則指向各自的輪心。

11.3.2 計算載荷

由齒輪傳遞的額定功率及轉速所計算出的載荷為齒輪傳動的名義載荷。考慮到原動機和工作機的不平衡，輪齒嚙合時產生的動載荷，載荷在同時嚙合的齒對間分配的不均勻及沿同一齒面接觸線分布不均勻等因素對齒輪強度的不利影響，在計算齒輪傳動的強度時，應對名義載荷Fn乘以載荷系數K，即按計算載荷KFn計算。

11.4 直齒圓柱齒輪傳動的強度計算

11.4.1 齒面接觸疲勞強度計算

目的是防止齒輪在預定壽命期限內發生疲勞點蝕。強度條件式為σH ≤ [σH]。令Ze = {1/Π·[(1-μ₁²)/E₁+(1-μ₂²)/E₂]}½，稱為彈性系數，Zh = [2/(sinαcosα)]½，稱為區域系數，對於標准齒輪來說，Zh = 2.5。齒面接觸強度的校核公式 σH = 2.5Ze[(2KT₁/bd₁²)·(u±1)/u]½ ≤ [σH] ，設計公式為 d₁ ≥ 2.32[(KT₁/φd)·(u±1)/u·(Ze/[σH])²]⅓ ，[σH] = σHlim/Sh，σHlim為接觸疲勞強度極限，與齒面硬度有關，Sh為安全系數，一般工業用可取1。配對齒輪的齒面接觸應力是相等的。

11.4.2 齒根彎曲疲勞強度計算

目的是防止在預定壽命期限內發生輪齒疲勞折斷，強度條件為σF ≤ [σF]。輪齒彎曲強度的校核公式 σF = (KFt/bm)·Yf·Ys = 2KT₁YfYs/bm²z₁ ≤ [σF] ，其中Ys為修正系數。輪齒彎曲強度的設計公式 m ≥ [(2KT₁/φdz₁²)·(YfYs/[σF])]⅓ ，其中[σF] = σFE/Sf，σFE為齒根彎曲疲勞強度極限，若輪次兩面工作，應將Yf乘以0.7,；Sf為安全系數，一般工業用可取1.25。校核彎曲強度時，應該對大、小齒輪分別進行驗算，計算m時，YfYs/[σF]應該代入Yf₁Ys₁/[σF₁]和Yf₂Ys₂/[σF₂]中的較大者。傳遞動力的齒輪，模數不宜小於1.5mm。

11.5 圓柱齒輪傳動的設計

11.5.1 齒輪傳動主要參數的選擇

齒數比u。u由傳動比而定，避免大齒輪齒數過多，導致徑向尺寸過大，應使u≤7。

模數m和齒數z。模數m主要影響齒根彎曲強度，對齒面接觸強度沒有直接影響，齒面接觸強度主要與d₁和齒數比u有關。對於閉式齒輪傳動，在滿足彎曲疲勞強度情況下，宜採用較多的齒數和較小的模數，以增加重合度，提高傳動的平穩性，減小沖擊振動，可以取小輪齒數z₁=20~40。在抗彎曲強度設計時，應取較大的模數，因而齒數應少一些，一般取z₁=17~20.對於開式齒輪傳動，為了彌補齒面磨損造成的輪齒減薄，強度削弱，通常將計算得到的模數加大10%~15%。

齒寬系數φd及齒寬b。增大齒寬可減小齒輪直徑和傳動中心距，但齒寬越大，齒向的載荷分布越不均勻，因此必須合理選擇齒寬系數。對於圓柱齒輪的齒寬，可按b=φd·d₁計算後再做適當調整，而且為了避免安裝時大小齒輪軸向錯位導致嚙合齒寬減小，通常將小輪的齒寬加大5~10mm。

11.5.2 齒輪精度的選擇

製造和安裝齒輪傳動裝置時，不可避免的會產生誤差。按照誤差特性及它們對傳動性能的主要影響，將齒輪的各項公差分為三個組，分別反映傳遞運動的准確性、傳動的平穩性和載荷分布的均勻性。共13個精度等級，其中0級最高，12級最低，常用的是6~9級。

11.6 斜齒圓柱齒輪傳動

11.6.1 輪齒上的作用力

圓周力 Ft = 2T₁/d₁ ，徑向力 Fr = Ft·tan αn/cos β ，軸向力 Fa = Ft·tanβ 。其中，αn是法面壓力角，對於標准齒輪為20°；β是螺旋角，β越大，斜齒輪傳動越平穩，承載能力越大，但軸向力Fa也越大，影響軸承部件結構，因此，一般取8°~20°。

11.6.2 強度計算

齒面接觸疲勞強度校核式為 σH = 3.54ZeZβ[(KT₁/bd₁²)·(u±1)/u]½ ≤ [σH] ，設計式為 d₁ ≥ 2.32[(KT₁/φd)·(u±1)/u·(ZeZβ/[σH])²]⅓ ，其中Zβ=(cos β)½是螺旋角系數。齒根彎曲疲勞強度校核式為 σF = 2KT₁YfYs/bd₁mn ≤ [σF] ，設計式為 m ≥ [(2KT₁/φdz₁²)·(YfYs/[σF])·cos²β]½ ，其中Yf是齒形系數，按當量齒數z/cos³β查取，Ys是應力修正系數，按當量齒數查取。

11.7 直齒圓錐齒輪傳動

11.7.1 輪齒上的作用力

圓周力 Ft = 2T₁/dm₁，徑向力 Fr = Ft·tan α·cos δ，軸向力 Fa = Ft·tan α·sin δ。其中，T₁是小齒輪傳遞的轉矩；dm₁是小齒輪齒寬中點分度圓直徑；α是分度圓壓力角，標准齒輪為20°。

11.7.2 強度計算

齒面接觸疲勞強度計算校核公式 σH = 2.5Ze[4KT₁/0.85φr(1-0.5φr)²d₁³u]½ ≤ [σH] ，設計公式為 d₁ ≥ 1.84{[4KT₁/0.85φr(1-0.5φr)²u]·(Ze/[σH])²]½ 。其中d₁是小齒輪的分度圓直徑；K是載荷系數；φr = b/R，其中b為齒寬，R為錐距，一般取φr = 0.25~0.35，u = z₂/z₁，一般u≤5；Ze為彈性系數。

齒根彎曲疲勞強度校核公式 σF = 4KT₁YfYs/0.85φr(1-0.5φr)²z₁²m³(1+u²)½ ≤ [σF] ，設計公式為 m ≥ {[4KT₁/0.85φr(1-0.5φr)²z₁²(1+u²]½·(YfYs/[σF])}½

11.8 齒輪構造。

齒輪的輪緣、輪輻的結構形式和尺寸大小，需要由結構設計確定。設計時根據齒輪尺寸、材料、製造方法等選擇合適的結構形式，再根據經驗公式確定具體尺寸。

對於直徑較小的鋼制齒輪，當齒根圓直徑與軸徑接近時，可將齒輪與軸做成一體，稱為齒輪軸。當齒頂圓直徑≤160mm時，可以做成實心結構；當齒頂圓直徑≤500mm時，通常採用腹板式齒輪，可鑄造可鍛造；當直徑較大，大於等於400mm時，多採用輪輻式的鑄造齒輪。

11.9 齒輪傳動的潤滑和效率

11.9.1 齒輪傳動的潤滑

齒輪傳動的潤滑方式。對於開式齒輪傳動，因速度低，一般是人工定期加油或在齒面塗抹潤滑脂。對於閉式齒輪傳動，潤滑方式取決於齒輪的圓周速度v。當v≤12m/s時，可採用浸油潤滑；當v>12m/s時，應採用噴油潤滑。

潤滑劑的選擇。選擇潤滑劑時，要考慮齒面上的載荷和齒輪的圓周速度以及工作溫度，以使齒面上能保持一定厚度且能承受一定壓力的潤滑油膜。

11.9.2 齒輪傳動的效率

齒輪傳動的功率損耗主要包括：嚙合中的摩擦損耗；攪動潤滑油的油阻損耗；軸承中的摩擦損耗。

B. 為什麼在設計齒輪傳動裝置時候，如果負載變化需使齒輪各級傳動比為不可約比數，使齒輪不能同時嚙合

不是「使齒輪不能同時嚙合」。是使齒輪嚙合時，輪齒不要在相同位置重復嚙合。如果，齒數比是整數，在一對齒輪轉動固定圈數後，相同位置將不斷重復接觸；如果，齒輪齒形、齒面有誤差（較大時），會不斷重復這個不利的情況。當齒數比為不可約比數時，有誤差的齒形、齒面就不會與配對齒輪在同一位置反復重合、重復，對齒輪嚙合工作狀況有好處的。
供參考。

C. 齒輪傳動的原理

不考慮損耗，直齒輪的話，是這樣的。但是斜齒輪的畫就不是這樣的了，斜齒輪會將一部分力分解為徑向力，一部分力分解為軸向力。希望對你有幫助。

D. 齒輪油的選擇依據有哪些

1、根據齒輪工作條件的苛刻程度選用使用等級。

齒輪工作條件的苛刻程度是由齒輪的類型及其工作時的負荷和表面滑移速度決定的。普通齒輪傳動可選用普通車輛齒輪油，准雙曲面齒輪傳動必須選用准雙曲面齒輪油。若汽車在山區或滿載拖掛行駛，並經常處於高負荷狀態下，工作苛刻、油溫較高，也可以選用准雙曲面齒輪油。

2、依據季節氣溫選擇粘度等級。

齒輪的低溫粘度達150000mPa.s時的最高溫度決定其適用的最低氣溫。因此齒輪油的粘度等級一般是根據不同地區或季節的氣溫情況來選擇的。氣溫高時，選擇粘度高的齒輪油；反之，氣溫低時，選擇粘度低的齒輪油。如長江流域及其他地區冬季氣溫不低於-10℃的地區，全年可用90號油。長江以北冬季氣溫不低於-26℃的寒區，全年可用80W/90油。黑龍江、內蒙古、新疆等冬季氣溫在-26℃以下的嚴寒區，冬季使用75W號油，夏季換用90號油。其他地區全年可用85W/90油。

E. 在傳動裝置設計中,影響閉式齒輪傳動和開式齒輪傳動承載能力的主要因素是什麼

影響開式傳動的主要因素是，彎曲疲勞強度，開式傳動一般都是採用硬齒面。閉式傳動的主要影響因素是，接觸疲勞強度，採用軟齒面。
設計時，根據傳動類型，硬齒面按照彎曲強度設計，驗算接觸強度。軟齒面按照接觸強度設計，驗算疲勞強度。兩個都有專門的計算公式。

F. 齒輪傳動的工作原理是什麼

齒輪傳動的原理：即一對相同模數（齒的形體）的齒輪相來互嚙合將動力由甲軸版傳送給乙軸，以完成權動力傳遞。

齒輪傳動是指由齒輪副傳遞運動和動力的裝置，它是現代各種設備中應源用最廣泛的一種機械傳動方式。齒輪傳動是靠齒與齒的嚙合進行工作的，輪齒是齒輪直接參與工作的部分，所以齒輪的失效主要發生在輪齒上。百主要的失效形式有輪齒折斷、齒面點蝕、齒面磨損、齒面膠合以及塑性變形等。

(6)在設計齒輪傳動裝置時對於擴展閱讀

齒輪傳動的特點

1、傳動精度高。度現代常用的漸開線齒輪的傳動比准確、恆定不變。這不但對精密機械與儀器是關鍵要求，也是高速重載下減輕動載荷、實現平穩傳動的重問要條件。

2、適用范圍寬。齒輪傳動傳遞的功率范圍極寬，可以從0.001W到60000kW；圓周速度可以很低，也可高達150m/s，帶傳動、鏈傳動均難以比擬。

3、可以實現平行軸、相交軸、交錯軸等空間任意兩軸間的傳動，這也是帶傳動、鏈傳動做不到的。

4、使用壽命長，傳動效率較高。

5、對環境條件要求較嚴，除少數低速答、低精度的情況以外，一般需要安置在箱罩中防塵防垢，還需要重視潤滑。

G. 在齒輪設計中，當彎曲疲勞強度不滿足要求時，可採取哪些措施提高齒輪的彎曲疲勞強

可以從以下幾個方面來提高構件的疲勞強度：

1、外形合理化

構件截面改變越激烈，應力集中系數就越大。因此工程上常採用改變構件外形尺寸的方法來減小應力集中。如採用較大的過渡圓角半徑，使截面的改變盡量緩慢，如果圓角半徑太大而影響裝配時，可採用間隔環。既降低了應力集中又不影響軸與軸承的裝配。此外還可採用凹圓角或卸載槽以達到應力平緩過渡。

設計構件外形時，應盡量避免帶有尖角的孔和槽。在截面尺寸突然變化處（階梯軸），當結構需要直角時，可在直徑較大的軸段上開卸載槽或退刀槽減小應力集中；當軸與輪轂採用靜配合時，可在輪轂上開減荷槽或增大配合部分軸的直徑，並採用圓角過渡，從而可縮小輪轂與軸的剛度差距，減緩配合面邊緣處的應力集中。

2、提高構件表面質量

一般說，構件表層的應力都很大，例如在承受彎曲和扭轉的構件中，其最大應力均發生在構件的表層。同時由於加工的原因，構件表層的刀痕或損傷處，又將引起應力集中。因此，對疲勞強度要求高的構件，應採用精加工方法，以獲得較高的表面質量。特別是對高強度鋼這類對應力集中比較敏感的材料，其加工更需要精細。

3、提高構件表面強度

常用的方法有表面熱處理和表面機械強化兩種方法。表面熱處理通常採用高頻淬火、滲碳、氰化、氮化等措施，以提高構件表層材料的抗疲勞強度能力。表面機械強化通常採用對構件表面進行滾壓、噴丸等，使構件表面形成預壓應力層，以降低最容易形成疲勞裂紋的拉應力，從而提高表層強度。

4、豪克能技術

豪克能技術現在的產品轉化體現為焊接應力消除設備以及表面光整設備，其中的這個技術可以給金屬表面消除拉應力，預置壓應力，使得金屬容易開裂的部位應力釋放，不會產生開裂的情況。

(7)在設計齒輪傳動裝置時對於擴展閱讀

設計人員通常認為最重要的安全因素是零部件、裝配體或產品的總體強度。為使設計達到總體強度，工程師需要使設計能夠承載可能出現的極限載荷，並在此基礎上再加上一個安全系數，以確保安全。

但是，在運行過程中，設計幾乎不可能只承載靜態載荷。在絕大多數的情況下，設計所承載的載荷呈周期性變化，反復作用，隨著時的推移，設計就會出現疲勞。

實際上，疲勞的定義為：「由單次作用不足以導致失效的載荷的循環或變化所引起的失效」。疲勞的徵兆是局部區域的塑性變形所導致的裂紋。此類變形通常發生在零部件表面的應力集中部位，或者表面上或表面下業已存在但難以被檢測到的缺陷部位。

盡管我們很難甚至不可能在FEA 中對此類缺陷進行建模，但材料中的變化永遠都存在，很可能會有一些小缺陷。FEA 可以預測應力集中區域，並可以幫助設計工程師預測他們的設計在疲勞開始之前能持續工作多長時間。

對承受循環應力的零件和構件，根據疲勞強度理論和疲勞試驗數據，決定其合理的結構和尺寸的機械設計方法。機械零件和構件對疲勞破壞的抗力，稱為零件和構件的疲勞強度。疲勞強度由零件的局部應力狀態和該處的材料性能確定，所以疲勞強度設計是以零件最薄弱環節為依據的。

通過改進零件的形狀以減小應力集中，或對最弱環節的表面層採用適當的強化工藝，便能顯著地提高其疲勞強度。應用疲勞強度設計能保證機械在給定的壽命內安全運行。

H. 多級減速齒輪箱或其他的齒輪傳動裝置的斜齒輪，當傳動時，請問斜齒輪的軸向分力對多級減速齒輪箱

在同一根軸上一般裝兩個齒輪，如果兩個斜齒輪可以讓它們旋向相內同，即都是左旋或都是右旋容，這樣兩個齒輪產生的軸向分力就可以抵消了，而在多級減速器的第一根傳動軸和最後一根傳動軸上只有一個齒輪，這樣就無法抵消了，所以這兩根軸上的軸承都是一個受壓一個受拉，這兩根軸不能單獨使用深溝球軸承，否則會將變形甚至破壞軸承，可以用角接觸軸承或圓錐滾子軸承或將深溝球軸承和推力軸承配合使用，因為這些軸承有很好的抗軸向壓力的能力。如果長期反復啟動會對齒輪箱箱體單邊產生較大應力及應力集中現象。避免方法：1.可以將斜齒輪換成直齒輪，直齒輪無軸向力但噪音大，捏合度差，2.將斜齒輪換成人字齒輪，人字齒無軸向力，噪音小，捏合度高，但製作成本高。你可以根據你設計的變速器的精度，應用場合，研發經費等進行取捨。

I. 法向模數符號是怎麼打出來的

法向模數，英文名稱normal mole，意思是垂直於螺旋線方向模數。
中文名
法向模數
外文名
normal mole
含義
是垂直於螺旋線方向模數
類別
機械術語
求解公式
Mn=Mtcosβ
定義mn的選擇齒輪模數傳動性能TA說
定義
是垂直於螺旋線方向模數。對於直齒法向模數就是端面模數，對於斜齒，刀具進刀的方向一般是垂直與起發面的，所以其主要參數都是取其法面參數。這其中包括法向模數，其中Mn=Mtcosβ。
斜齒輪是以法向模數為標準的，而直齒輪的端面模數與法向模數是相同的，一般情況未註明時應指的是標准模數（即法面模數）[1]。
mn的選擇
齒輪的法向模數mn取決於齒輪輪齒的彎曲承載能力，只要輪齒的抗彎強度滿足，齒輪的法向模數取得小一點較好，對齒輪的膠合也有好處。mn大，則齒輪在，點的偏距大，相對滑動速度大，容易膠合，但偏距大，接觸面積大，承載能力也大。通常可取mn=(0．01～0．03)a，a為(實際)中心距，對於大中心距、載荷平衡、工作連續的傳動來說，mn可取較小值；對於小中心距、載荷不穩、間斷工作的傳動來說，mn可取較大值；對於中心距較大的低速級的傳動來說，間斷工作的軟齒面和中硬齒面傳動法向模數mn就不能取較大值，否則就容易引起冷膠合。對於高速傳動求說，
為了增加傳動的平衡性，mn可取較小值。
在一般情況下，mn=0,02a，對於一般通用齒輪減速器來說，mn=(0．015～0．028)a，硬齒面齒輪減速器可以取較大的數值，以提高抗彎強度[2]。
齒輪模數
模數是決定齒大小的因素。齒輪模數被定義為模數制輪齒的一個基本參數，是人為抽象出來用以度量輪齒規模的數。目的是標准化齒輪刀具，減少成本。直齒、斜齒和圓錐齒齒輪的模數皆可參考標准模數系列表。
隨著工業發展水平不斷提高，定製的大批量生產齒輪很多都使用非標的模數，使其意義被弱化。
如果齒輪的齒數一定，模數越大則輪的徑向尺寸也越大。模數系列標準是根據設計、製造和檢驗等要求制訂的。對於具有非直齒的齒輪，模數有法向模數mn、端面模數ms與軸向模數mx的區別，它們都是以各自的齒距(法向齒距、端面齒距與軸向齒距)與圓周率的比值，也都以毫米為單位。對於錐齒輪，模數有大端模數me、平均模數mm和小端模數m1之分。對於刀具，則有相應的刀具模數等。標准模數的應用很廣。在公制的齒輪傳動、蝸桿傳動、同步齒形帶傳動和棘輪、齒輪聯軸器、花鍵等零件中，標准模數都是一項最基本的參數。它對上述零件的設計、製造、維修等都起著基本參數的作用(見圓柱齒輪傳動、蝸桿傳動等)。
傳動性能
模數對承載能力的影響
模數是齒輪的一個最基本參數，對於齒數一定的齒輪，模數越大其徑向尺寸也 越 大 。 為 便 於 制 造 、 檢 驗 和 互 換， 齒 輪模數 值已 實現 標准化 詳 見GB/T1357-1987）。對於模數的選擇，可根據齒輪副齒數及中心距計算，也可根據經驗確定，如軟齒面取(0.007～0.02)a，硬齒面取(0.016～0.0315)a，最後圓整至標准值。然而不同應用場合，模數的選擇規則是不一樣的，上述方法無法保證傳動系統獲得較好的傳動性能。在固定中心距下，隨著模數的增大，齒輪副的彎曲疲勞強度增加較為明顯，而齒輪副的接觸疲勞強度由於與齒輪副的齒廓曲率密切相關，變化較為平緩，並有下滑趨勢。故大模數齒輪具有較強的抗彎曲抗沖擊能力，適用於沖擊載荷較大的場合。
模數對傳動特性的影響
齒輪傳動系統中，影響傳動特性的因素很多，主要包括內部激勵和外部激勵，內部激勵主要包括時變嚙合剛度激勵、傳遞誤差激勵和嚙合沖擊激勵等，其中齒輪的剛度激勵是影響齒輪動態載荷的關鍵因素之一，故模數作為影響齒輪嚙合剛度的關鍵參數，其選擇的合理性對齒輪副的傳動特性具有重要的影響。隨著模數的增大，齒輪副的時變扭轉剛度在一個嚙合周期內的波動區域逐漸變大，進而導致齒輪副在運行過程中會產生較大的剛度激勵；相對於大模數齒輪副，小模數齒輪的時變剛度波動區域較小，且嚙合剛度相對較大。根據系統動力學理論
可建立齒輪副的動力學模型，通過分析可知，合理選擇齒輪模數，優化調整齒輪副嚙合剛度，可顯著減小齒輪副運行時的動態載荷，改善傳動特性，提高運行的可靠性。
模數的選擇及應用
在齒輪設計過程中，選擇大模數少齒數還是小模數多齒數，需考慮以下幾個方面：
1)工況
對於礦山、冶金、建材等領域，如破碎機、輥壓機、軋機、回轉窯等齒輪傳動裝置，工況較為惡劣，齒輪副承受較大的沖擊載荷，由於齒距偏差、齒形偏差等因素的影響，小模數齒輪的實際工作重合度無法保證，在較大沖擊載荷的作用下易導致斷齒、點蝕等失效，而大模數齒輪的單齒抗彎強度較高，故能夠滿足承載要求。對於輕工機械用齒輪傳動裝置，如紡織、化工等領域，齒輪副工況較為平穩且體積相對較小，精度容易保證，宜選用小模數多齒數齒輪。
2)平穩性
衡量齒輪運行平穩性的主要指標是振動和雜訊，對於礦山等低速重載領域，由於現場主機振動雜訊較大，齒輪傳動裝置自身的振動雜訊對環境的影響可以忽略不計，同時為提高齒輪傳動裝置的可靠性，一般選用大模數齒輪。對於船舶、透平機、車輛等齒輪傳動裝置，對其振動和雜訊提出較高的要求，且齒輪體積相對較小，輪齒精度容易保證，常選用小模數多齒數齒輪。
3)加工能力
齒輪的精加工方式很多，主要有磨齒、滾齒、剃齒、梳齒、珩齒等，不同的加工形式，生產的輪齒精度也各不相同。小模數齒輪要求有較高的齒形精度和較小的齒距偏差，大模數齒輪為保證運行的連續性，對齒距偏差要求比較高，故在選擇齒輪模數時，也應適當考慮生產廠家的加工能力和水平[3]。

J. 傳動裝置有哪些安全防護措施

機床上常見的傳動機構有齒輪嚙合機構、皮帶傳動機構、聯軸器等。在齒輪傳動機構中，兩輪開始嚙合的地方最危險。在皮帶傳動機構，皮帶開始進入皮帶輪的部位最危險。
聯軸器上裸露的突出部分有可能鉤住工人衣服等，給工人造成傷害。為了保護機構設備的安全運行和操作人員的安全和健康，所採取的安全技術措施一般可分為直接、間接和指導性三類。
直接安全技術措施是在設計機器時，考慮消除機器本身的不安全因素；間接安全技術措施是在機械設備上採用和安裝各種安全防護裝置，克服在使用過程中產生的不安全因素；指導性安全措施是制定機器安裝、使用、維修的安全規程及設置標志，以提示或指導操作程序，從而保證作業安全。
傳動裝置的安全防護措施：
1、齒輪傳動的安全防護
齒輪傳動裝置必須裝置全封閉型的防護裝置。齒輪傳動機構沒有防護罩不得使用。防護裝置的材料可用鋼板或鑄造箱體，必須堅固牢靠，保證在機器運行過程中不發生振動。同時應便於開啟，便用機器的維護保養，即要求能方便地打開和關閉。為了引起人們的注意，防護罩內壁應塗成紅色，最好裝電氣聯鎖，使防護罩在開啟的情況下機器停止運轉。另外，上海鋌和建議大家機械設備防護罩殼體本身不應有尖角和銳利部分。
2、皮帶傳動的安全防護
由於皮帶摩擦後易產生靜電放電現象，故不適用於容易發生燃燒或爆炸的場所。皮帶傳動機構的危險部分是皮帶接頭處、皮帶進入皮帶輪的地方。皮帶傳動裝置的防護罩可採用金屬骨架的防護網，與皮帶的距離不應小於50mm，一般傳動機構離地面2m以下，應設防護罩。但在下列3種情況下，即使在2m以上也應加以防護：皮帶輪中心距之間的距離在3m以上；皮帶寬度在15cm以上；皮帶回轉速度在9m/min以上。皮帶的接頭必須牢固可靠。
3、聯軸器的安全防護
對聯軸器的安全要求是沒有突出的部分，即採用安全聯軸器。但這樣還沒有徹底排除隱患，根本的辦法是加防護罩，最常見的是防罩。軸上的鍵及固定螺釘必須加以防護，螺釘一般應採用沉頭螺釘。