1、齒輪齒輪(Gear) 狀機(jī)械零件（如另一齒輪、齒條、蝸桿）傳動，可實現(xiàn)改變轉(zhuǎn)速與扭矩、改變運(yùn)質(zhì)量。齒輪輪齒相互扣住齒輪會帶動另一個齒輪轉(zhuǎn)動來傳送動力。 將兩個齒輪分開，也可以應(yīng)用鏈條、履帶、皮帶來帶動兩邊的齒輪而傳送動力?；窘榻B.多德在機(jī)械問題中，就闡述了用青銅或鑄鐵齒輪傳遞旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的問題。中國力也很小。據(jù)史料記載，遠(yuǎn)在公元前 400200年的中國古代就巳開始使用齒輪，17世紀(jì)末，人們才開始研究，能正確傳遞運(yùn)動的輪齒形狀。18 世紀(jì)，歐洲工業(yè)革命以后，齒輪傳動的應(yīng)用日益廣泛；先是發(fā)展擺線齒輪，而后是漸開線齒輪，一直到 20世紀(jì)初，漸開線齒輪已在應(yīng)用中占了優(yōu)勢。早在 1694年，法國學(xué)者 Ph

2、ilippe De La Hire首先提出漸開線可作為齒形曲線。1733年，法國人 M.Camus提出輪齒接觸點的公法線必須通過中心連線上(節(jié)圓)就是 Camus1765年，瑞士的LEuler提出漸開線齒形解析研究的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，闡明了相嚙合的一對齒輪，其齒形曲線的曲率半徑和曲率中心位置的關(guān)系。后來，Savary進(jìn)一步完成這一方法，成為現(xiàn)在的 Eu-let-Savary方程。對漸開線齒形應(yīng)用作出貢獻(xiàn)的是 Roteft WUlls，他提出中心距變化時，漸開線齒輪具有角速比不變的優(yōu)點。1873年，德國工程師 Hoppe提出，對不同齒數(shù)的齒輪在壓力角改變時的漸開線齒形，從而奠定了現(xiàn)代變位齒輪的思想基礎(chǔ)。

3、19 世紀(jì)末，展成切齒法的原理及利用此原理切齒的專用機(jī)床與刀具的相繼相應(yīng)的變位齒輪。1908 MAAG研究了變位方法并制造出展成加工插齒機(jī)，后來，英國 BSS、美國 AGMA、德國 DIN相繼對齒輪變位提出了多種計算方法。等方面改進(jìn)外，圓弧齒形的齒輪獲得了發(fā)展。1907年，英國人 Frank Humphris最早發(fā)表了圓弧齒形。1926年，瑞土人 EruestWildhaber取得法面圓弧齒形斜齒輪的專利權(quán)。1955年，蘇聯(lián)的 MLNovikov完成了圓弧齒形齒輪的實用研究并獲得列寧勛章。1970年，英國 RolhRoyce公司工程師 RM.Studer取得著效益。用極其廣泛?，F(xiàn)代齒輪技術(shù)已達(dá)

4、到：齒輪模數(shù) O.004100 毫米；齒輪直徑由 1毫米150 米；傳遞功率可達(dá)上十萬千瓦；轉(zhuǎn)速可達(dá)幾十萬轉(zhuǎn)/分；最高的圓周速度達(dá) 300 米/秒。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性受到重視。1674 年丹麥天文學(xué)家羅默首次提出用外擺線作齒廓曲線，以得到運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)的齒輪。18 世紀(jì)工業(yè)革命時期，齒輪技術(shù)得到高速發(fā)展，人們對齒輪進(jìn)行了大量的研究。1733 年法國數(shù)學(xué)家卡米發(fā)表了齒廓嚙合基本定律；1765 年瑞士數(shù)學(xué)家歐拉建議采用漸開線作齒廓曲線。19 世紀(jì)出現(xiàn)的滾齒機(jī)和插齒機(jī)，解決了大量生產(chǎn)高精度齒輪的問題。1900輪。1899 年，拉舍最先實施了變位齒輪的方案。變位齒輪不僅能避免輪齒根切，還可以湊

5、配中心距和提高齒輪的承載能力。1923 年美國懷爾德哈伯最先提出圓弧齒廓的齒輪，1955 年蘇諾維科夫?qū)A弧齒輪進(jìn)行了深入的研究，圓弧齒輪遂易于制造，還有待進(jìn)一步改進(jìn)。結(jié)構(gòu)介紹.一般有輪齒、齒槽、端面、法面、齒頂圓、齒根圓、基圓、分度圓。1) 輪齒,簡稱齒，是齒輪上 每一個用于嚙合的凸起部分，這些凸起部分一般呈輻射狀排列，配對齒輪上的輪齒互相接觸，可使齒輪持續(xù)嚙合運(yùn)轉(zhuǎn)；2) 齒槽,是齒輪上兩相鄰輪齒之間的空間；端面是圓柱齒輪或圓柱蝸桿上 ，垂直于齒輪或蝸桿軸線的平面3)法面,指的是垂直于輪齒齒線的平面4) 齒頂圓,是指齒頂端所在的圓5) 齒根圓,是指槽底所在的圓6) 基圓,形成漸開線的發(fā)生線作

6、純滾動的圓7) 分度圓,是在端面內(nèi)計算齒輪幾何尺寸的基準(zhǔn)圓。齒輪可按齒形、齒輪外形、齒線形狀、輪齒所在的表面和制造方法等分類。因此現(xiàn)代使用的齒輪中 ，漸開線齒輪占絕對多數(shù)，而擺線齒輪和圓弧齒輪應(yīng)用較少。能力較高，但在傳遞轉(zhuǎn)矩相同的情況下軸承的負(fù)荷增大，因此僅用于特殊情況。類機(jī)械設(shè)備中。另外，齒輪還可按其外形分為圓柱齒輪、錐齒輪、非圓齒輪、齒條、蝸桿蝸輪 ；按齒線形狀分為直齒輪、斜齒輪、人字齒輪、曲線齒輪；按輪齒所在的表面分為外齒輪、內(nèi)齒輪；按制造方法可分為鑄造齒輪、切制齒輪、軋制齒輪、燒結(jié)齒輪等。齒輪的制造材料和熱處理過程對齒輪的承載能力和尺寸重量有很大的影響。20 世紀(jì) 50 年代前，齒輪多

7、用碳鋼，60 年代改用合金鋼，而 70 年代多用表面硬化鋼。按硬度 ，齒面可區(qū)分為軟齒面和硬齒面兩種。軟齒面的齒輪承載能力較低，但制造比較容易，跑合性好， 多用于傳動尺硬齒面齒輪的承載能力高，它是在齒輪精切之后 ，再進(jìn)行淬火、表面淬火或滲碳淬火處理，以提高硬度。但在熱處理中，齒輪不可避免地會產(chǎn)生變形，因此在熱處理之后須進(jìn)行磨削、研磨或精切 ，以消除因變形產(chǎn)生的誤差，提高齒輪的精度。材料構(gòu)成齒輪傳動中；球墨鑄鐵可部分地代替鋼制造齒輪 ；塑料齒輪多用于輕載和要求噪聲低的地方，與其配對的齒輪一般用導(dǎo)熱性好的鋼齒輪。未來齒輪正向重載、高速、高精度和高效率等方向發(fā)展，并力求尺寸小、重量輕、壽命長和經(jīng)濟(jì)可

8、靠。展以圓弧齒廓為代表的新齒形；研究新型的齒輪材料和制造齒輪的新工藝； 研摩擦、潤滑理論和潤滑技術(shù)是 齒輪研究中的基礎(chǔ)性工作，研究彈性流體動齒面的承載能力，而且也能提高傳動效率。1、齒面磨損的相對滑動，使一些較硬的磨粒進(jìn)入了摩擦表面，從而使齒廓改變，側(cè)隙加大，在運(yùn)行中引起齒面磨粒磨損。2、齒面膠合將較軟的齒面上的部分材料沿滑動方向撕下而形成溝紋。3、疲勞點蝕成環(huán)狀后，使輪齒的表面產(chǎn)生微小面積的剝落而形成一些疲勞淺坑。4、輪齒折斷不均勻也可能引起斷齒。5、齒面塑性變形面發(fā)生變形。中國齒輪工業(yè)的發(fā)展中國齒輪工業(yè)在“十五”期間得到了快速發(fā)展：2005 年齒輪行業(yè)的年產(chǎn)值由 2000 年的 240 億

9、元增加到 683 億元，年復(fù)合增長率23.27%，已成為中國機(jī)械名已超過意大利，居世界第四位。2006 年，中國全部齒輪、傳動和驅(qū)動部件制造企業(yè)實現(xiàn)累計工業(yè)總產(chǎn)值102628183 千元，比上年同期增長 24.15%；實現(xiàn)累計產(chǎn)品銷售收入 98238240 千元，比上年同期增長 24.37%；實現(xiàn)累計利潤總額 5665210 千元，比上年同期增長 26.85%。2007 年 1-12 月，中國全部齒輪、傳動和驅(qū)動部件制造企業(yè)實現(xiàn)累計工業(yè)總產(chǎn)值 136542841 30.96%2008 年 1-10 傳動和驅(qū)動部件制造企業(yè)實現(xiàn)累計工業(yè)總產(chǎn)值 144529138 32.92%。元、5 億元、1 億

10、元資產(chǎn)的大、中、小規(guī)模企業(yè)；通過自主知識產(chǎn)權(quán)產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)，形成一批車輛傳動系（變速箱、驅(qū)動橋總成）牽頭企業(yè)，用牽頭企業(yè)的配套制造企業(yè)轉(zhuǎn)型?！笆晃濉蹦┢?，中國齒輪制造業(yè)年銷售額可達(dá)到 1300 億元，人均銷售額上升到 65 萬元/年，在世界行業(yè)排名中達(dá)到世界第二。2006-2010 年將新增設(shè)備10 萬臺，即每年用于新增設(shè)備投資約60 億元，新購機(jī)床2 萬臺，每臺平均單價30 萬元。到 2010 年，中國齒輪制造業(yè)應(yīng)有各類機(jī)床總數(shù)約 40 萬臺，其中數(shù)控機(jī)床 10 萬臺，數(shù)控化率 25%（高于機(jī)械制造全行業(yè)平均值 17%）.中重型載貨汽車齒輪車技術(shù)的要求。50 年代我國從原蘇聯(lián)里哈喬夫汽車廠引

11、進(jìn)當(dāng)時蘇聯(lián)中型載貨汽車(即“解放”牌原車型 )生產(chǎn)技術(shù)的同時，也引進(jìn)了原蘇聯(lián)生產(chǎn)汽車齒輪的20CrMnTi 鋼種。 80 大公司進(jìn)行合作，引進(jìn)國外先進(jìn)汽車生產(chǎn)技術(shù)，其中包括汽車齒輪的生產(chǎn)技術(shù)。能鋼也得到了開發(fā)和應(yīng)用，取得了較好效果。汽車齒輪的熱處理技術(shù)也從原50-60 年代采用井式氣體滲碳護(hù)發(fā)展到當(dāng)前普遍采用由計算機(jī)控制的連續(xù)式氣體滲碳自動線和箱式多用爐及自動生產(chǎn)線(包括低壓(真空)滲碳技術(shù))預(yù)氧化處理技術(shù)，齒輪淬火控制冷卻技術(shù)(由于專用淬火油和淬火冷卻技術(shù)的使用)、齒輪鍛坯等溫正火技術(shù)等。這些技術(shù)的采用不僅使齒輪滲碳淬火畸變得到現(xiàn)代化熱處理的大批量生產(chǎn)需要。一個較全面的了解。9.19 鉻錳鈦

12、鋼和硼鋼長期以來，我國載貨汽車齒輪使用最普遍的鋼種是 20CrMnTi。這是上世紀(jì)50 年代我國從原蘇聯(lián)引進(jìn)的中型的汽車齒輪 18XTr 鋼種(即 20CrMnTi 鋼)文獻(xiàn)指出，在 1980 年以前，我國的滲碳合金結(jié)構(gòu)鋼(包括 20CrbinTi 鋼)在鋼材量的情況。例如若 20CrMnTi 滲碳鋼的淬透性過低，則制成的齒輪滲碳淬火后，淬透性能過高，則齒輪滲碳淬火后內(nèi)孔收縮量過大而影響齒輪裝配。由于鋼材淬透性能對輪齒心部的硬度和畸變都有極其重大的影響，1985 年冶金部頒布了我國的保證淬透性結(jié)構(gòu)鋼技術(shù)條件(GB5216-85)，在此技術(shù)條件中列入了包括 20CxMnTiH20MnVBH 鋼在

13、內(nèi)的 10 據(jù)。標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定：用于制造齒輪的 20CrMnTi 鋼的淬透性能指標(biāo)為距水冷端 9 咖處的硬度為 30-42HRC。在此之后，采用20CrMnTi 鋼生產(chǎn)齒輪的齒心部硬度過低采用同一鋼號 20CrMnTi 鋼顯然是不合理的。近年來，由于我國鋼材冶煉技術(shù)水(如變速器齒輪與后橋齒輪等)的要求開發(fā)新的鋼種以滿足其要求。通過與鋼廠協(xié)商，1997 年長春一汽先后與生產(chǎn)齒輪鋼廠的生產(chǎn)廠家簽定了將 20CrMnTi 5t 載貨汽車上用于制錐齒輪用 20CrMnTiH 鋼淬透性能組別分別為 I 和，對應(yīng)淬透性能分別為 J9：3036HRC 和 J9=3642HRC。1960 年前后，由于我國鎳、鉻鋼

14、的供應(yīng)緊張，影響了我國含鎳、鉻鋼材的鋼材。因此，當(dāng)時我國汽車工業(yè)大力發(fā)展了硼鋼的開發(fā)、研制工作，用 20MnVB和 20Mn2TiB 鋼代替 20CrMnTi (0.0001%-0.0035%)可以顯著地提高鋼材的淬透性能，因此鋼中加入微量硼可以代替一定數(shù)量的錳、鎳、鉻、鉬等貴重合金元素，因而硼鋼得到廣泛的應(yīng)用。長春一汽曾在“解放”牌汽車齒輪生產(chǎn)中使用過 20MnTiB 和 20Mn2TiB 鋼。東風(fēng)汽車公司生產(chǎn)的“東風(fēng)”牌 5，載貨汽車變速器和后橋齒輪分別采用20CrMnTi 和 20MnVB 鋼制造。同樣，也與鋼廠簽定了把鋼材淬透性能帶縮窄并分檔供應(yīng)的協(xié)議。變速器和后橋主、從動圓錐齒輪用鋼

15、分別為 20CrMnTiH(3)和20MnVBH(2)20MnVBH(3) J9=3239HRC 和 J9=3744HRC、J9=3442HRC。德國公司的標(biāo)準(zhǔn)試制了該公司的 Cr-Mn-B 的淬透性能為 J10=3139HRC當(dāng)然，20CrMnTi 鋼及 20MnTiB 鋼、20MVB 20CrMnTi 等滲碳鋼是本質(zhì)細(xì)晶粒鋼，滲碳后晶粒不會粗化，可直接淬火。但實 23 級(930保溫 3h 條件下)。文獻(xiàn)認(rèn)為，20CrMnTi 由于 Ti 含量較高，鋼中 TiN 夾雜物多，尤其是大塊的 TiN 和心部硬度均不能滿足重型齒輪的要求。此外，在熱處理過程中 20CrMnTi 鋼易還沒有哪一種鋼在

16、滲碳工藝上有 20CrMnTi 鋼這樣成熟和可靠。所以，它仍是目前國內(nèi)使用最普遍的滲碳鋼種。20MnVB、20MnTiB 和 20Mn2TiB 等硼鋼也存在一有使用。例如，德國著名的齒輪廠，一直使用由其本廠擬訂的保留鋼種 ZF7，(%)為 0.150.20C，0.150.40S1.01.3Cr1.01.3Mn0.0010.003B。美國汽車變速器齒輪 50B1543BVl4 和 94B17只要鋼廠冶煉技術(shù)跟上去，硼鋼的上述問題是能夠解決的。20CrMnTiH20MnVBH 和 20MnTiBH 鋼齒輪鍛坯在連續(xù)式等溫正火爐內(nèi)進(jìn)行處理可以保證得到均勻分布的片狀珠光體+鐵素體。這樣可以使齒輪的熱處

17、理畸變大大減小，使齒輪的精度提高，使用壽命延長。齒輪鍛坯等溫正火硬度為 156207HB。鉻錳鉬鋼和鉻鉬鋼22CrMnMo20CrMnMoH 和 20CrMoH 鋼由于有著較高淬透性而用于中型汽車齒碳時，宜采用弱滲碳?xì)夥眨苑乐剐纬蛇^量碳化物。22CrMnMo 和 20CrMnMoH 齒輪鍛坯正火后在 650670+少量 171229HB20CrMnH 齒輪鍛坯最好在連續(xù)式等溫正火爐中處理，935945加熱，640650+珠光體組織，硬度為 156207HB20CrMoH 控制，與 20CrMnTi 鋼齒輪比較，具有熱處理畸變??；滲層有良好、穩(wěn)定的淬透性；金相組織、滲碳淬火后的表面和心部硬度，

18、均能較好地滿足技術(shù)要求；疲勞疲勞壽命，又減少齒輪的熱處理畸變，在用以制造變速箱齒輪時應(yīng)為 J9=3036HRC，用以制造后橋齒輪時應(yīng)為 J9=3742HRC。9.21 國外先進(jìn)汽車齒輪用鋼的國產(chǎn)化個新臺階。目前，德國的Cr-Mn 鋼，日本的Cr-Mo 系鋼，和美國的SAE86 鋼滿足了中小模數(shù)齒輪用鋼。國產(chǎn)載貨汽車齒輪有的采用美國牌號SAE8822H 鋼，如8t和 10t 橋用圓錐齒輪采用 SAE8822H(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)為 0.190.25C，0.701.05Mn，0.150.35Si，0.75Ni，0.350.65Cr，0.300.40MoJominy 淬透性帶寬在 4HRC 以下的 H

19、H 鋼的齒輪熱處理后精度(接觸區(qū))比普通鋼高 70%80%，使用壽命延長。因此，工業(yè)發(fā)達(dá)國家先后規(guī)定了滲碳合金結(jié)構(gòu)鋼的淬透性帶。根據(jù)需要將淬透性帶限制在很窄的范圍(45HRC)。1)在能的鋼材。17CrNiM06 非常適合制造大模數(shù)重負(fù)荷汽車齒輪，該鋼主要化學(xué)成分(%)為 0.150.20C0.400.60Mn1.501.80Cr0.250.35Mo，1.401.70Ni 17CrNiM06 鋼齒輪 630cC 碳化物，為的是在820二次加熱淬火時減少殘留奧氏體量，最終獲得較好的金相組織。2)奧地利Styer重型汽車廠要求淬透性帶寬為 7HRC3)日本中重型貨 KB222 型載重 9t 汽車和

20、“日產(chǎn)”牌 CKL20DD 型載貨 8t 汽車的變速器齒輪及后橋齒輪廣泛采用 Cr-Mo SCM420H 和 SCM822H 我國國產(chǎn)化 20CrMnMoH 和 22CrMoH 鋼。性的增加而提高。文獻(xiàn)指出，長春一汽開始在生產(chǎn)“解放”牌 9t 載貨汽車后橋齒輪時，采用 20CrMnTiH 鋼，即使使用淬透性能為組的鋼材(J9=3642HRC)，熱處理后齒輪輪齒心部硬度也只有 2224HRC，達(dá)不到齒輪技術(shù)條件規(guī)定的要透性能更高的 Ct-Mo SCM822H 化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)為：0.190.25C0.550.90Mn0.150.35Si0.851.25Cr，0.350.45Mo。經(jīng)與鋼廠

21、協(xié)商，生產(chǎn)出了國產(chǎn)化的新鋼種 22CrMoH 鋼，其淬透性能指標(biāo)為 J9=3642HRC，較好地滿足了汽車齒輪的使用要求。但是，為 156207HB，金相組織為先共析鐵素體+偽共析珠光體。此鋼淬透性能較高，4)力分布更加均勻。美國載貨汽車變速器齒輪和后橋主動圓錐齒輪用鋼有的采用SAE8620 鋼和 SAFA820 鋼制造。美國 SAE8620H、SAE8822H 等牌號鋼在我國也已開始生產(chǎn)(如寶鋼集團(tuán)上鋼五廠等)后橋圓錐齒輪。9.22 國內(nèi)重型汽車齒輪用鋼大模數(shù)重負(fù)荷汽車齒輪應(yīng)選擇 Cr-Ni 或 Cr-Ni-Mo 系鋼，如德國的 17CrNiM06 鋼最好，還有國產(chǎn) 20CrNi3H、20CrNiMoH 鋼。大功率發(fā)動機(jī)的問世促進(jìn)了新型Cr-Ni-Mo 系列齒輪鋼的開發(fā)和應(yīng)用。如新型齒輪用鋼 20CrNi2Mo、17CrNiM06。率大。為保證齒輪的使用壽命，對齒輪的材料及質(zhì)量有了更高的要求，原采用22CrMoH 要原因。而且，Cr 容易形成晶間網(wǎng)狀碳化物，有損滲層力學(xué)性能。分析發(fā)現(xiàn)，圓錐齒輪使用 20CrNi3H 鋼的良好行車使用效果，應(yīng)確保齒輪的有效硬化層深度在 1.82.2mm，齒輪