1 齒輪的作用

齒輪的主要作用是傳遞扭矩、調節速度、改變運動方向。

2 工作條件

（1）一對相互嚙合的齒輪，是通過齒面的接觸、滑動傳遞動力，所以齒根受很大交變彎曲應力作用、齒面受較大接觸應力并有強烈的摩擦和磨損。

（2）在換檔、啟動、嚙合不良時，承受一定的沖擊載荷。

3 失效形式

常見的失效形式有輪齒折斷、齒面磨損、齒面剝落、齒面點蝕、過載斷裂等。

4 力學性能要求

（1）高的彎曲疲勞強度。

（2）齒面應具有高的接觸疲勞強度、高的硬度和耐磨性。

（3）齒輪心部應具有良好的綜合力學性能或較好的強韌性。

5 齒輪零件常用材料及熱處理

（1）中碳鋼和中碳合金鋼。一般承載不大的低、中速傳動齒輪，常選用40、45、40Cr、40MnB鋼等，經調質處理或正火（要求不高時）達到性能要求（較好的綜合力學性能）。經表面淬火、低溫回火，表面硬度可達52～58HRC，具有較高的耐磨性。這類齒輪不能承受較大的沖擊載荷。

（2）低碳鋼和低碳合金鋼。承受較大沖擊載荷的重載高速齒輪一般選用20Cr、20CrMnTi、20MnVB、18Cr2Ni4WA鋼等，個別要求不高的也可選用20鋼。經滲碳、淬火、低溫回火，可使齒面獲得很高的硬度（58～62HRC）和耐磨性，心部具有較高的強度和韌性。

（3）對直徑較大（φ＞400～600mm）、形狀復雜的齒輪毛坯，難以鍛造成形時，可采用鑄鋼，如ZG270-500、ZG310-570等。

（4）對一些輕載、低速、不受沖擊、精度要求不高的不太重要的齒輪，可采用灰鑄鐵，如HT200、HT250、HT300等。灰鑄鐵多用于開式傳動；在閉式傳動中，可用球墨鑄鐵代替鑄鋼制造齒輪，如QT600-3、QT500-7等。

（5）對儀表中某些在腐蝕介質中工作的輕載齒輪，可采用黃銅、鋁青銅、錫青銅、硅青銅等有色金屬；對受力不大的儀器、儀表齒輪，在無潤滑條件下:作的小齒輪，可采用尼龍、ABS、聚甲醛等工程塑料制造。

6 齒輪零件選材舉例

（1）機床齒輪。右圖是臥式車床主軸箱三聯滑移齒輪，用于傳遞扭矩和調節速度。工作時，撥動主軸箱的外手柄使該齒輪在軸上滑移，利用與不同齒數的齒輪嚙合，獲得不同的轉速。該齒輪承載不大，工作比較平穩，沖擊不大，可選用中碳鋼制造。由于該齒輪較厚，考慮到淬透性問題，選用40Cr鋼較為合適。其工藝路線為：

下料→鍛造→正火→粗加工→調質→精加工→輪齒感應淬火+低溫回火→精磨。

正火是預先熱處理，可消除鍛造產生的殘余應力，調整硬度便于機械加工，細化晶粒、改善組織；調質可使齒輪獲得較高的w合力學性能，改善心部的強度和韌性，使齒輪能承受較大的交變彎曲應力和一定的沖擊力；感應淬火可提高齒面的硬度、耐磨性和接觸疲勞強度；低溫回火可消除淬火應力、防止產生磨削裂紋、提高抗沖能力。

（2）汽車齒輪。右圖是解放牌汽車的變速箱中的齒輪，其任務是將發動機的動力傳遞到后輪，承受重載和大的沖擊力，工作條件比機床齒輪復雜，要求齒面具有高的硬度（60～62HRC）和耐磨性、齒心部具有高的強度和優良的韌性，考慮到滲碳工藝性的要求和淬透性的問題，可選用20CrMnTi鋼。其工藝路線為：

下料→鍛造→正火→粗加工、半精加工→滲碳→淬火+低溫回火→噴丸→校正花鍵孔→精磨齒。

滲碳是為了提高表層的x含量。淬火是為了使表層獲得高碳馬氏體和碳化物，具有高的硬度（58～62HRC）、耐磨性和疲勞強度；心部獲得低碳馬氏體，硬度可達到33～48HRC，具有高的強韌性。低溫回火消除淬火應力、提高抗沖能力、防止產生磨削裂紋。噴丸可增大滲碳層的壓應力，有利于提高疲勞強度。