本书撰写历时三年多，总结了作者多年来的研究成果，对影响齿轮强度的主要因素的计算和测试方法，齿轮接触强度、弯曲强度及胶合强度的计算方法，齿轮强度的测试方法进行了详细的论述与分析，可帮助读者掌握齿轮强度理论与计算方法，也有利于相关企业掌握齿轮强度设计与测试技术。

本书针对航空航天、船舶舰艇、车辆工程、工程机械、数控机床和机器人等领域内高性能齿轮强度失效问题，以“齿轮承载能力提升”为主要目标，在传统齿轮强度计算与试验技术的基础上，结合先进的齿轮传动设计理论与数值模拟方法，系统阐述了齿轮材料与表面改性、齿形与载荷计算及齿轮强度（弯曲、接触与胶合）的计算方法和测试技术。
本书内容既具有专业性，又有较强的应用性，可供高等院校、科研院所等机构的学生和从事齿轮研究工作的科研人员及相关齿轮企业的设计试验人员学习和参考。

周长江，湖南大学智能制造工程首席责任教授/博导、芙蓉学者特聘教授与岳麓学者，芙蓉计划省企业科技创新创业团队带头人。获国家科技进步二等奖1项，2023年度中国好设计金奖，部省级科技进步一等奖3项。主持国家重点研发计划项目课题、工信部重大专项课题、高新技术产业化重大专项、国家自然科学基金项目等，承担国家973项目、国家科技重大专项、国家自然科学基金重点课题等超过40项。担任第九届设计与制造前沿国际会议（ICFDM2010）秘书长；Tribology International、Mechanism and Machine Theory、ASME Journal of Mechanical Design、International Journal of Fatigue、Nonlinear Dynamics、中国科学E辑:技术科学、机械工程学报、清华大学学报（自然科学版）等50余种机械工程领域国内外著名期刊特约审稿专家；国际期刊Thermal Science and Engineering、Mechanical Engineering Science、第三版《齿轮手册》编委。在本学科领域高水平期刊发表SCI/EI论文100余篇，其中高被引论文和TOP/Q1期刊论文40多篇次。编修订国家标准11项，授权国家发明专利与软件著作权60多项。主要的研究方向：智能设计与控制，大数据分析与挖掘，高性能传动，摩擦磨损与润滑，结构损伤与可靠性，微小型精密驱动与智能机器，先进飞行器与新能源车辆数字化设计。

前言
第1章绪论001
11研究背景与意义001
12齿轮强度影响因素002
121材料及热处理002
122齿面强化工艺003
123齿廓与修形005
13齿轮强度计算方法006
131载荷类型与载荷谱006
132齿根弯曲强度计算方法007
133齿面接触强度计算方法009
134齿面胶合强度计算方法011
14齿轮强度测试方法012
参考文献013
第2章齿轮材料与表面强化019
21常用齿轮钢材料019
211齿轮钢019
212合金元素在齿轮钢中的作用020
213微量元素在齿轮钢中的作用022
22齿轮表面强化023
221热处理强化023
222喷丸强化030
223齿轮表面涂层036
23齿轮材料的疲劳极限037
参考文献039
第3章渐开线齿轮齿形计算040
31圆柱齿轮齿形计算040
311展成原理040
312齿轮修形045
32锥齿轮齿形计算048
321切齿原理048
322齿面方程050
323齿面修形059
参考文献074
第4章齿轮传动载荷计算075
41齿轮传动的名义载荷075
42齿轮载荷分配和分布077
421齿间载荷分配077
422齿面载荷分布082
43齿轮动载荷086
431齿轮动力学模型086
432齿轮动载荷计算方法088
433齿轮啮合冲击载荷089
44齿面摩擦力095
441干接触下的齿面摩擦力095
442有润滑接触下的齿面摩擦力097
参考文献102
第5章齿轮接触强度计算104
51齿面接触应力计算与强度校核104
511齿面接触应力计算104
512齿面接触强度校核117
52含误差齿轮接触强度计算118
521含制造误差齿轮接触强度计算118
522含装配误差齿轮接触强度计算120
53修形齿轮接触强度计算123
531含齿廓修形齿轮接触强度计算123
532含齿向修形齿轮接触强度计算127
54含摩擦齿轮接触强度计算129
541含摩擦齿面接触应力计算129
542摩擦对齿面接触强度的影响134
参考文献135
第6章齿轮弯曲强度计算137
61齿根弯曲应力计算与强度校核137
611齿根弯曲应力计算138
612齿根弯曲强度校核142
62含误差齿轮弯曲强度计算143
621含制造误差齿轮弯曲强度计算143
622含装配误差齿轮弯曲强度计算146
63修形齿轮弯曲强度计算149
631含齿廓修形齿轮弯曲强度计算150
632含齿向修形齿轮弯曲强度计算151
64含摩擦齿轮弯曲强度计算152
641含摩擦齿根弯曲应力计算152
642摩擦对齿轮弯曲强度的影响158
参考文献162
目录
第7章齿轮胶合强度计算164
71胶合强度经验性表征与计算标准165
711胶合强度经验性表征165
712胶合强度计算标准167
72基于热网络法的齿面接触温度计算170
721齿轮本体温度热网络模型170
722齿面闪温计算模型173
723基于热网络法的齿面胶合失效分析173
73弹流润滑齿面温度场计算174
731弹流润滑齿轮温度场计算模型175
732弹流润滑齿面胶合失效分析178
参考文献180
第8章齿轮强度测试182
81齿轮接触强度测试182
811齿面接触印痕测试182
812接触疲劳强度测试184
82齿轮弯曲强度测试197
821齿根弯曲应力测试198
822齿轮弯曲疲劳强度测试213
83齿轮胶合强度测试223
831胶合强度测试原理和装置223
832胶合强度测试方法224
833胶合强度测试结果与分析225
参考文献227

齿轮是机械领域常用的传动元件，具有结构紧凑、承载能力大、传动效率高、使用寿命长等优点，在航空航天、舰艇船舶、车辆工程、工程机械、数控机床、机器人等领域得到了广泛应用。近年来，我国的齿轮生产规模不断扩大，齿轮加工技术逐渐提升，齿轮产品的质量也在逐步提高，部分产品已达到国际先进设计制造水平。人工智能技术的高速发展，对各行各业的影响越来越深刻，齿轮设计与制造技术在向高端化、数智化、绿色化发展，齿轮传动也由单一的机械传动形式逐渐向电传动和智能复合传动方向发展，应用前景越来越广。各种高精尖行业在对齿轮产品的需求量增大的同时，对齿轮产品的质量要求也越来越高，高性能齿轮产品向高功率密度、高可靠性、高精度和长寿命方向发展。
高性能齿轮产品与先进的设计理论方法和高效精密的制造技术密切相关。齿轮制造技术水平随着科技的发展快速提高，加工精度也越来越高，而齿轮设计仍然基于传统的强度校核方法，无法满足高性能齿轮的设计要求。其主要原因是当前齿轮元件不仅用在传统的机械传动设备中，也广泛应用于其他高精密、高可靠性传动系统中。极端工况下的工作载荷接近最大许用载荷，强度失效成为齿轮传动的主要失效模式。齿轮强度与齿轮承载能力提升密切相关，学术界和工程界对齿轮承载能力提升的探讨持续了百年以上，逐步形成了一系列国际和国家及行业齿轮强度计算与测试标准。
针对齿轮承载能力提升的问题，作者进行了二十余年的产学研合作研究，初步形成了一套结合理论和实践的齿轮强度计算与测试方法，在直齿轮、斜齿轮、人字齿轮及螺旋锥齿轮中得到了应用。截至目前，国内外已有不少关于齿轮强度计算的书籍公开出版，但大多建立在国际标准化组织（ISO）、美国齿轮制造业协会（AGMA）、德国标准化学会（DIN）及国家标准的基础上，考虑强度影响因素时引入了较多的经验公式。随着先进数值计算方法和试验技术的发展，齿轮强度计算和测试方法也应与时俱进。基于此，本书通过整理多年研究成果和国内外相关文献，系统地阐述了齿轮传动强度计算和测试方法，可以为读者掌握相关知识及设计产品提供参考。
全书共8章，第1章为绪论，第2～4章主要论述了影响齿轮强度的主要因素的计算和测试方法，第5~7章主要阐述齿轮接触强度、弯曲强度及胶合强度的计算方法，第8章则主要介绍齿轮强度的测试方法，以具体案例描述齿轮强度试验的基本流程、试验数据处理和试验结果分析等。本书内容图文并茂，注重理论、方法与工程应用的结合，不仅有利于读者掌握齿轮强度理论与计算方法，也有利于相关企业掌握齿轮强度设计与测试技术。本书撰写历时三年多，总结了作者多年来的研究成果，广泛参考了国内外相关代表性论著，在此向各位学术前辈、师长和同行表示感谢！
特别感谢中国机械总院集团郑州机械研究所有限公司刘忠明副总工程师和陕西法士特齿轮有限责任公司侯圣文研究员对本书部分试验数据的倾力支持，本书研究工作先后得到了多项国家自然科学基金项目和国家科技重点研发计划项目等的支持。湖南大学智能驱动与传动研究所的研究生胡波、汪红兵、肖泽亮、郑明、王豪野、夏宁伟、任冠霖、乔自珍、苏杰、张成、黄操、张红涛、谢亚宁、李作东、万亮宏、文秀梅、宁路源、彭归浠、王铭康等为本书做出了有益贡献，在此一并表示感谢！
限于作者水平，书中难免存在不足之处，敬请读者提出宝贵意见。
作者