1、 齿轮传动是机械传动中最主要的一种传动型式，历史悠久，应用非常广泛。齿轮传动的优点主要是： 1. 传动的适用功率和传动速度范围广，从极小到 10 万 kW，从极低到 40m/s 以上。 2. 传动平稳，传动比恒定。 3. 传动效率高，可达 99%。 4. 结构紧凑，传动方式多样。 就齿轮传动装置的密封形式来说，分为开式、半开式及闭式三种；就使用情况来说，有低速、高速及轻载、中载、重载之别；就齿轮热处理的不同，齿轮又分为硬齿面齿轮（如经整体或渗碳淬火、表面淬火 或氮化处理，齿面硬度 HRC55）、中硬齿面（齿轮经过整体淬火或表面淬火，齿面硬度大约载 55HRC38， HB350）和软齿面齿轮（如
2、经调质、常化的齿轮，齿面硬度 HB400mm)多采用铸钢材料，可以减小毛坯生产难度和成本；重要的大型齿轮采用优质合金钢的轮圈的组装式结构。 齿轮材料的选择原则 齿轮材料的种类很多，在选择时应考虑的因素也很多，下述几点可供选择材料时参考： 1.齿轮材料必须满足工作条件的要求。例如，用于飞行器上的齿轮，要满足质量小、传递功率大和可靠性高的要求，因此必须选择机械性能高的合金钢；矿山机械中的齿 轮传动，一般功率很大、工作速度较低、周围环境中粉尘含量极高，因此往往选择铸钢或铸铁等材料；家用及办公用机械的功率很小，但要求传动平衡、低噪声或无噪声、以及能在少润滑或无润滑状态下正常工作，因此常选用工程塑料作为
3、齿轮材料。总之，工作条件的要求是选择齿轮材料时首先应考虑的因素。 2.应考虑齿轮尺寸的大小、毛坯成型方法及热处理和制造工艺。大尺寸的齿轮一般采用铸造毛坯，可选用铸铁作为齿轮材料。中等或中等以下尺寸要求较高的齿轮常选用铸造毛坯，可选择锻钢制作。尺寸较小而又要求不高时，可选用圆钢作毛坯。 齿轮的表面硬化的方法有：渗碳、氮化和表面淬火。采用渗碳工艺时，应选用低碳钢或低碳合金钢作为齿轮材料；只有氮化钢才能采用氮化工艺；采用表面淬火时，对材料没有特别的要求。 3.正火碳钢，不论毛坯的制作方法如何，只能用于制作在载荷平稳或轻度冲击下工作的齿轮，不能承受大的冲击载荷；调质碳钢可用于制作在中等冲击载荷下工作的
4、齿轮。 4.合金钢常用于制作高速、重载并在冲击载荷下工作的齿轮。 5.飞行器中的齿轮传动，要求齿轮尺寸尽可能小，应采用表面硬化处理的高强度合金钢。 6.金属制的软齿面 齿轮，配对两轮齿面的硬度差应保持为 30 50 HBS 或更多。当小齿轮与大齿轮的齿面具有较大的硬度差（如小齿轮齿面为淬火并磨制，大齿轮齿面为常化或调质），且速度又较高时，在运转过程中较硬的小齿轮齿面对较软的大齿轮齿面，会起较显著的冷作硬化效应，从而提高了大齿轮齿面的疲劳极限。因此，当配对的两齿轮齿面具有较大的硬度差时，大齿轮的接触疲劳许用应力可提高约 20%，但应注意硬度高的齿面，粗糙度值也要相应地减小。 机床齿轮常用钢及热处
5、理工艺 齿轮工作条件 钢 号 热处理工艺 硬度要求 在低载荷下工作 ,要求耐磨性高的齿轮 15（ 20） 900 950 渗碳，直接淬冷或 780800 水淬， 180 200 回火。 58 63HRC 低速 (6 的齿轮（如立车上重要的螺旋伞齿轮） 20CrMnTi 、 20SiMnVB、 12CrNi3 900 950 渗碳，降温至 820 850淬火， 180 200 回火。 58 63HRC 在不高载荷下工作的大型齿轮 50Mn2 、 65Mn 820 840 空冷 241HB 传动精度高，要求具有一定耐磨性的大齿轮 35CrMo 850 870 空冷， 600 650 回火 (热处理
6、后精切齿形 ) 255 302HB 蜗杆蜗轮副材料的选用 表 1 蜗杆常用材料 材 料 牌 号 热处理 硬度 齿面粗糙度 45、 35SiMn、 42SiMn、 37SiMn2MoV、 40Cr、 38SiMnMo 表面淬火 HRC 45 55 Rz 为 3.2 6.3m 20MnVB、 20SiMnVB、 20Cr、 20CrMnTi 渗碳淬火 HRC 58 63 Rz 为 3.2 6.3m 45(用于不重要的传动 ) 调 质 HB 270 Rz 为 25m 表 2 蜗轮常用材料 蜗轮材料 铸造方法 适用的滑动速度 (m/s) 机 械 性 能 s(N/mm2) b(N/mm2) ZQSn10
7、-1 砂型 12 137 216 金属型 25 196 245 ZQSn6-6-3 砂型 10 78 176 金属型 12 78 196 表 3 几种蜗轮蜗杆副材料选配及许用接触应力 HP(N/mm2) 蜗轮材料 蜗杆材料 滑动速度 (m/s) 0.25 0.5 1 2 3 4 5 6 8ZQAl9-4 ZQAl10-3-1.5 钢 (淬火 )* - 245 226 206 177 157 118 88.3 ZHMn58-2-2 钢 (淬火 )* - 211 196 177 147 132 93.2 73.6 HT200、 HT150 (HB 120 450) 渗碳钢 157 127 113 88.3 - - - - HT150 (HB 120 450) 钢 (调质或正火 ) 137 108 88.3 68.7 - - - - * 蜗杆未经淬火时，需将表中 HP 值降低 20%。 机床齿轮按工作条件可分三组 : (1).低速 :转速 2m/s,单位压力 350-600N/mm2. .中速 :转速 2-6m/s, 单位压力 100-1000N/mm2,冲击负荷不大 . (3).高速 :转速 4-12m/s,弯曲力矩大 ,单位压力 200-700N/mm2.
