齿轮传动的齿面接触强度

齿面接触强度是衡量齿轮承载能力的核心指标，用于评估齿面抵抗疲劳点蚀的能力，其计算基于赫兹接触理论，需考虑材料硬度、齿面粗糙度及载荷特性等因素。对于钢制齿轮，常用 20CrMnTi 渗碳淬火处理，齿面硬度达到 58-62HRC，表面粗糙度控制在 Ra0.8μm 以下，此时接触疲劳极限可提升至 1100MPa 以上，较调质处理（250-300HB）的齿轮提高 40% 以上。

接触强度计算需确定许用接触应力 [σH]，公式为 [σH] = σHlim × ZN × ZX × ZL，其中 ZN 为寿命系数（当循环次数达 10⁷时取 1），ZX 为硬度系数（硬度 > 350HB 时取 1.1）。对于模数 5mm、齿数 25 的标准直齿圆柱齿轮，在传递功率 15kW、转速 1500r/min 的工况下，通过赫兹公式计算得出接触应力需≤950MPa，安全系数 S≥1.2。

实际应用中采用接触斑点检测验证强度，将红丹粉涂于齿面，啮合转动 3-5 圈后，接触斑点在齿高方向应≥60%，齿宽方向≥70%，且分布均匀无偏载。对于斜齿轮，因齿面接触线更长，接触强度比同参数直齿轮高 15%-20%，常用于重载传动系统。在潮湿环境中，需对齿面进行磷化处理或镀硬铬（厚度 5-10μm），提升抗腐蚀能力，避免点蚀过早出现，延长齿轮使用寿命至 10⁷次循环以上。