本文主要回答2個問題：
- 齒輪的基本參數有哪些？
- 設計齒輪時我們怎麼對齒輪進行評價？
齒輪基本參數有哪些呢？要約束完整一個齒輪我們需要標註的基本參數有齒數、法向模數，法向壓力角，螺旋角，齒寬，齒頂圓，齒根圓，跨齒數，公法線（跨齒數和公法線可以由量棒直接和跨棒距替代），中心距。看到這裡大傢會奇怪，為什麼沒有變位系數呢？下面我們分別來介紹下各參數的意義並來回答下為什麼我們應該標註公法線而不是變位系數。 齒數，代號Z，隻齒輪整個圓周上齒的總數。 法向模數，代號mn，除瞭法向模數還有端面模數，代號mt。在直齒中法向模數和端面模數相等，而斜齒輪中他們的關系為：
式中：β指齒輪螺旋角。 法向模數指加工齒輪的刀具的模數，其所在平面與螺旋角母線垂直。端面模數指齒輪的端面平行的平面上齒輪的模數。 模數m本身沒有物理意義，它的作用是替代齒輪節距P：
定瞭模數m基本確定瞭齒輪的單個齒的厚度，結合齒數Z一個齒輪的大小也就基本確定瞭。模數m影響齒輪強度，折斷，磨損都可以通過增大模數來改善。 法向壓力角，代號αn。壓力角是漸開線運動方向與受力方向的夾角，漸開線上每個點的壓力角是不同的，離基圓越遠，壓力角越大。基圓處壓力角為0°，在世界上絕大部分國傢分度圓處的壓力角為20°。
這裡有個概念大傢要清楚，齒輪上不同點處壓力角不一樣，所以有些人說改變壓力角可以改變重合度改變強度等等都是對的。但是原理是通過調整漸開線的形狀來優化齒輪傳動的。一般情況下我們可以使用調整變位系數的方法實現同樣的效果。調整壓力角需要更換刀具，而變位系數隻需調整刀具位置即可實現，所以正常情況下我們能通過調整變位系數實現齒輪優化的調整變位系數來實現，無法通過變位系數調整的才來調整壓力角。因為壓力角改變必須要重新訂刀，周期長，價格也高。 螺旋角，代號β，斜齒輪分度圓柱螺旋線的切線與其軸線所夾的銳角稱為分度圓柱螺旋角，簡稱分度圓螺旋角或螺旋角。
斜齒輪相對直齒輪的優勢在於斜齒輪具有更大的重合度，使得齒輪強度和平穩性都有所提升。所以同等加工精度下斜齒輪適用更高轉速。直齒輪螺旋角為0。當然斜齒輪的缺點是嚙合會產生軸向分力，斜齒輪的軸向定位要求比直齒輪高很多。 齒寬，代號b，齒輪的有齒部位沿分度圓柱面的直母線方向量度的寬度。
齒寬的大小影響斜齒輪的重合度，同時由於影響接觸面積的大小，所以對齒輪的強度也有影響。理想狀態下齒寬越長那麼提升強度越大，但是事實上由於存在加工誤差，所以齒寬越長，誤差量會越大，造成齒輪的嚙合沖擊加劇從而造成齒輪強度下降。所以選取合適的齒寬是非常必要的，齒寬越長強度越好是錯誤的觀念。 齒頂圓，代號da，過齒輪各輪齒頂端的圓，直徑用da表示，半徑用ra表示。齒頂圓在齒輪參數裡面非常重要，其值影響重合度，滑動率，齒頂厚等，甚至取值不當會引起齒輪嚙合幹涉。 齒根圓，代號df，與齒輪各輪齒齒槽底部相切的圓，其直徑用df，半徑用rf表示。齒根圓影響齒輪的頂隙。影響齒根處應力集中位置，對於薄壁齒輪該值對齒輪的彎曲強度影響非常明顯。有很多人認為這個值可以不標註，但是我們強烈推薦在圖紙上進行標示，出問題查起來方便。不過齒根圓的加工控制不必嚴格，因為齒根圓由刀具和公法線決定。第一次加工正確後面加工出錯的概率很小。但是如果忽視這個值一旦出問題你和廠傢責任不好確定。 跨齒數，代號k。公法線，代號wk。跨齒數和公法線其實是一個物理量。公法線指與兩個異側齒面相切的兩平行平面間的距離。也可以理解為用公法線千分尺測量的跨k各齒的距離。下圖所為為跨3齒的公法線距離W。
測量跨齒數的目的是為瞭測量齒輪的齒厚，也可以認為是在測量齒輪的變位系數。在齒輪參數中我們實際加工時測量公法線，而不會去太關註變位系數。因為變位系數表示刀具的偏移距離，但是我們無法在齒輪上直接量出來，而公法線可以直接測量，通過它我們可以算出來變位系數的具體值。這裡要明白的是變位系數也是有誤差范圍的。 最後一個參數是中心距，代號a’。中心距指兩個齒輪軸線之間距離，也就是齒輪軸線間的安裝距離。對於齒輪新手來說，往往用使用標準中心距a作為實際中心距a’。但是在工程上，我們都對齒輪進行角變位，多采用正變位，就是說實際中心距a’都是大於標準中心距a的。中心距選擇的不同會影響單個齒輪變位系數的選擇，同時影響齒輪的重合度，滑動率，幹涉情況等等。中心距並不影響單個齒輪，但是對齒輪嚙合的平穩性和強度具有非常大的影響。 上面介紹的這些就是齒輪圖紙上必須要標註的項，否則你的齒輪參數就是不完整的，不完整的齒輪參數有各種可能，如果交付給對齒輪不是很瞭解的齒輪工廠加工，那麼您的齒輪很容易出現問題，甚至可能都無法裝配起來。 上面是告訴大傢齒輪的基本參數，他們被標註瞭那麼齒輪參數完整的。下面我們介紹下齒輪設計過程中，我們查看哪些指標。 根切判斷，指在用范成法加工漸開線齒輪的過程中，有時刀具齒頂會把被加工齒輪根部的漸開線齒廓切去一部分的現象。根切的壞處將削弱齒根強度，甚至可能降低傳動的重合度，影響傳動質量。雖然根切有不利影響，但是現在也有企業利用根切來抵消漸開線幹涉現象。有根切時利用軟件計算的齒根彎曲強度值會比實際情況大，此時就需要工程師自己判斷瞭。特別註意的是根切並不意味的絕對不允許存在，要看實際情況。
齒頂厚，代號sa，指齒輪頂部處的圓弧長。該值的目的是為瞭保證齒輪齒形的完整度。怎麼理解呢？當變位系數增大時，齒輪的齒頂會變得越來越尖。如果不校核該值，工程師會將其忽略掉，造成齒輪的頂部無法加工出來，也就是齒頂圓無法加工到需要的尺寸，那麼我們計算的重合度，滑動率等就是不正確的。同時齒頂變尖會造成由於齒輪嚙合沖擊存在而出現崩頂，一旦這些顆粒進入齒面那麼齒輪會非常快磨損。所以齒頂厚的計算很重要。一般要求 Sa ≥0.25mn，對於表面淬火的齒輪，要求Sa ＞0.4 mn。 重合度，代號ε，重合度的大小表明同時參與嚙合的輪齒對數的多少。如ε=1表示，齒輪傳動的過程中始終隻有一對齒嚙合。若ε=1.3 的情況如圖所示，在實際嚙合線的B2A1和A2B1（長度各為0.3Pb）段有兩對輪齒同時在嚙合，稱為雙齒嚙合區；而在節點P附近A1A2段（長度為0.7Pb），隻有一對輪齒在嚙合，稱為單齒嚙合區。
重合度一般是越大越好的，所以我們在設計時為瞭保證齒輪的連續平穩轉動，如果計算過程帶入瞭齒輪公差，那麼最小重合度應該大於1.05，如果不帶入公差進行計算，那麼重合度至少要大於1.2。 滑動率，代號η，滑動率是兩個齒輪嚙合時兩個嚙合點之間的速度差。他的大小影響的是齒輪的磨損和發熱量。設計時我們計算的是最大滑動率，最大滑動率出現在齒輪的齒頂與對應齒輪嚙合的位置。齒數越少滑動率容易越大，我們建議滑動率不要超過3，最大也不要超過5。高速齒輪滑動率非常重要，線速度不高是還能再適當放寬。 側隙，代號jn，齒輪嚙合傳動時，為瞭在嚙合齒廓之間形成潤滑油膜，避免因輪齒摩檫發熱膨脹而卡死，齒廓之間必須留有間隙，此間隙稱為齒側間隙，簡稱側隙。但是，齒側間隙的存在會產生齒間沖擊，影響齒輪傳動的平穩性。因此，這個間隙隻能很小，通常由齒輪公差來保證。齒輪和殼體精度越高的齒輪側隙允許做的越小，否則一定要保留適當的側隙。所以在設計過程中我們有個參數叫最小側隙，最小側隙是當一個齒輪的齒以最大允許實效齒厚與一個也具有最大允許實效齒厚的相配齒在最緊的允許中心距相嚙合時，在靜態條件下允許側隙。特別註意的是最小側隙是帶公差計算的結果，不是按理論值計算的。在一般工程應用中最小側隙的推薦值按下面的公式計算。
頂隙，代號c，頂隙是一對齒輪嚙合時，一個齒輪的齒頂與另一個齒輪的齒根之間的間隙。它主要由頂隙系數控制。設計時要註意，齒頂不能過小，否則中心距變化時會沖擊。同時頂隙還有儲油的作用，所以保留合適的頂隙是很必要的。一般按照0.25mn控制頂隙即可。 漸開線幹涉判斷：當一齒輪的齒頂與另一齒輪根部的過渡曲線接觸時，不能保證其傳動比為常數，此情況稱為過渡曲線幹涉。當所選的變位系數的絕對值過大時，可能發生這種幹涉。齒輪齒數較少時非常容易出現這種現象，一旦出現這種現象我們可以看到小輪的根部大輪的頂部出現明顯磨損。如果繼續運轉就會轉化為整個齒面磨損。設計時漸開線幹涉是一定要消除的，有部分工程師認為將小輪做根切就能消除漸開線幹涉也是不完全正確的。需要仔細計算才能確定是否消除瞭漸開線幹涉。