齿轮传动是一种典型的啮合传动，是机械传动的主要形式之一。齿轮传动（按齿轮外形分）主要有直齿圆柱齿轮传动、斜齿圆柱齿轮传动、直齿圆锥齿轮传动、人字齿齿轮传动和曲（线）齿轮传动等。在这里我们只讲述直齿圆柱齿轮传动。
齿轮传动的特点参见往期文章：常见传动方式的特点
齿轮传动中五种最基本的失效形式：
1、轮齿折断 （一般发生在齿根部位（齿根受弯曲应力最大，且过渡处尺寸有突变））
轮齿折断是指轮齿啮合时齿根受弯曲应力而使轮齿折断的现象。折断有两种：一种是由多次重复的弯曲应力和应力集中造成的疲劳折断；另一种是应短期过载或冲击载荷而产生的过载折断，这两种折断均起始于轮齿受拉应力一侧。
2、齿面失效
1）齿面疲劳点蚀
轮齿啮合过程中，接触面间产生接触应力，该应力是脉动循环变化的，在此应力的反复作用下，齿面表层就会 产生细微的疲劳裂纹，封闭在裂纹中的润滑油在压力的作用下，产生楔挤作用，使裂纹扩大，最后导致表层金属小片状剥落，出现凹坑，形成麻点状剥伤，称为点蚀。点蚀首先出现在靠近节线的齿根面上，然后再向其他部位扩展。
齿面点蚀是闭式软齿传动的主要失效形式，在开式齿轮传动中，由于齿面磨损较快，点蚀还来不及出现或扩展就被磨掉，所以看不到点蚀线性。（注：软齿面 硬度≤350HBW、硬齿面 硬度＞350HBW）。
实践证明在啮合的轮齿间加注润滑油可以减小摩擦，减缓点蚀，延长齿轮的使用寿命。并且在合理的限度内，润滑油的黏度越高，上述效果越好。但是当齿面上出现疲劳裂纹后，润滑油会进入裂缝，而且黏度越低的油，越容易侵入裂缝。润滑油侵入后，就有可能在裂纹内受到挤胀，从而加速裂纹的扩展。所以在选择则润滑油时，对于速度不高的齿轮传动，以黏度高一些的油来润滑为宜；对于速度较高的齿轮传动（如圆周速度v＞12m/s），要用喷油润滑（同时还起散热的作用），此时只宜用黏度低的油。
2）齿面磨损
齿面磨损是开式齿轮传动的主要失效形式。改用闭式齿轮传动是避免齿面磨损最有效的办法。同时提高齿面硬度，降低表面粗糙度均可减轻或防止磨损。
齿面磨损分为两齿轮表面直接摩擦磨损和磨粒磨损。齿面过度磨损使轮齿失去正确齿形，齿侧间隙增大，从而引起冲击、振动，噪声增大，最后将导致轮齿变薄而折断。
注：新的齿轮副跑合期结束后，必须重新更换润滑油。
3）齿面胶合
在高速重载传动中，常因啮合区温度升高而引起润滑失效，致使两齿面经书直接接触并发生瞬时粘焊现象，粘焊处被撕脱后，轮齿表面沿滑动方向形成沟痕的现象称为齿面胶合。在低速重载传动中，由于齿面间的润滑油膜不易形成，摩擦热虽不大，但也可能发生胶合破坏。
采用黏度大的润滑油，减小模数，降低齿高，降低滑动系数，采用抗胶合能力强的润滑油等，均可防止或减轻齿轮的胶合。
4）齿面塑性变形
在速度很低、载荷很重的条件下，由于摩擦力过大，使较软的齿面上可能沿摩擦力方向产生局部的塑性变形，使齿轮失去正确的齿廓，而使瞬时传动比发生变化，造成附加的动载荷。这种损坏长出现在过载严重和启动频繁的传动中。
适当的提高齿面硬度，采用黏度大的润滑油，均可减轻或防止齿面塑性变形。
齿轮传动的设计准则：
设计一般工作条件使用的齿轮传动时，通常只按保证齿根弯曲疲劳强度及保证齿面接触疲劳强度连个准则进行计算。对于高速、大功率的齿轮传动，还要按保证齿面抗胶合能力的准则进行计算。至于抵抗其他失效的能力一般不进行计算，但应采取相应的措施，以增强齿轮抵抗这些失效的能力。主要设计准则如下：
1）闭式软齿面和软、硬组合齿面（两齿轮之一齿面硬度＞350HBW）的齿轮传动。其主要失效形式是疲劳点蚀，一般按齿面接触疲劳强度进行设计计算，验算齿根弯曲疲劳强度。
2）闭式硬齿面的齿轮传动。其主要失效形式是轮齿的折断，按齿根弯曲疲劳强度进行设计计算，验算其齿面的接触疲劳强度。
3）开式齿轮传动。开式齿轮传动的主要失效形式是磨损，往往是由于齿面的过度磨损或轮齿磨薄后弯曲折断而失效。因此采用降低许用应力的方法按齿根弯曲强度进行设计计算，即按齿根弯曲强度进行设计计算，考虑磨损的影响，将计算的模数增大10%~15%，通常不必验算接触强度。
4）功率较大的传动，如输入功率超过75kW的闭式齿轮传动，发热量大，容易导致润滑不良及轮齿胶合损伤等，为了控制升温，还应作热平衡计算。
在应用圆柱齿轮的两个强度计算公式时，需要掌握以下四点：
1）弄清楚建立公式的力学模型及力量依据。
2）看懂公式的推导过程。
3）掌握公式中各系数的物理意义：如：齿形系数、寿命系数等。
4）能在齿轮强度分析或设计中正确运用齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度公式。
齿轮传动设计计算相关的参数概念：
当齿轮的齿轮在节点P接触时，可将沿啮合线作用在齿面上的法向力Fn分解成两个互相垂直的分力：切于分度圆的圆周力Ft与指向轮心的径向力Fr。
1）圆周力Ft
2）径向力Fr
3）法向力Fn
4）小齿轮所受的转矩T
5）传递的功率P
6）小齿轮的转速n
7）小齿轮的节圆 直径，对于标准齿轮即为分度圆直径d（注：d=m*z）
8）压力角（啮合角）ａ，标准齿轮ａ=20°
9）模数m
10）齿数z
11）工作状况系数KA
12）动载荷系数KV
13）齿向载荷分布不均匀系数Kβ
14)啮合齿对间载荷分配系数Kａ
15）齿宽b
16）应力修正系数
17）重合度系数
18）齿宽系数
19）尺寸系数
。。。等等。
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