【正文】 cos? 中心距 a a = m（ z1+z2） / 2 的合理選擇 ７ 在加工之前， 為了保證齒輪工作的可靠性，提高其使用壽命，齒輪的材料及其熱處理應根據(jù) 實際的 工作條件和材料的特點來選取。 可以知道的是， 常用的齒輪材料為各種牌號的優(yōu)質碳素結構鋼、合金結構鋼、鑄鋼、鑄鐵和非金屬材料等。當齒輪結構尺寸較大，輪坯不易鍛造時，可采用鑄鋼。低速重載的齒輪易產(chǎn)生齒面塑性變形，輪齒也易折斷，宜選用綜合性能較好的鋼材。受沖擊載荷的齒輪，宜 選用韌性好的材料。 滿足材料的機械性能 在加工過程中， 如果 齒根部受到大彎曲應力，可能產(chǎn)生齒面或齒體強度失效 ；如果 齒面各點都有相對滑動，會產(chǎn)生磨損。 因此 我們 要求齒輪材料有高的彎曲疲勞強度和接觸疲勞強度，齒面要有足夠的硬度和耐磨性，芯部要有一定的強度和韌性。 齒輪的制造要經(jīng)過鍛造、切削加工和熱處理等幾種加工，因此選 擇 材 料 時要特別注意材料的工藝性能 。而合金鋼淬透性好、強度高，但鍛造、切削加工性能較差。 材料的經(jīng)濟性要求 在滿足使用性能的前提下，選 用齒輪材料還應該注意盡量降低零件的總成本。 ８ 從齒輪生產(chǎn)過程的耗費來考慮。其次，通過改進熱處理工藝也可以降低成本 。 （ 2） 合金調質鋼 (如 40Cr)進行調質或表面淬火，綜合力學性能更好，且熱處理變形小，適用于中速、中載及精度要求較高的齒輪。這些材料強度低、易加工，適用于一些輕載的齒輪。表面淬火后，齒面硬度一般為 40～ 55HRC。耐磨性好；由于齒心部分未淬硬，齒輪仍有足夠的韌性，能承受不大的沖擊載荷。滲碳淬火后齒面硬度可達 56～ 62HRC，而齒輪心部仍保持較高的韌性，輪齒的抗彎強度和齒面接觸強度高，耐磨性較好，常用于受沖擊載荷的重要齒輪傳動。 滲氮是一種表面化學熱處理。由于滲氮處理后的齒輪硬度高，工藝溫度低，變形小，故適用于內齒輪和難以磨削的齒輪，常用于含鉛、鉬、鋁等合金元素的滲氮鋼，如 38CrMoAl 等。調質處理后齒面硬度一般為 220～ 280HBS。 正火能消除內應力，細化晶粒，改善力學性能和切削性能。 表 12 常用齒輪材料及其力學性能 類別 材料牌號 熱處理方 法 抗拉強度 σb/MPa 屈服點 σ s/MPa 硬度 HBS或 HRC 優(yōu)質碳素鋼 35 正火 500 270 150～ 180HBS 調質 550 294 190～ 230 HBS 45 正火 588 294 169～ 217 HBS 調質 647 373 229～ 286 HBS 表面淬火 40～ 50 HRC 50 正火 628 373 180～ 220 HBS 合金結構鋼 40Cr 調質 700 500 240～ 258 HBS 表面淬火 48～ 55 HRC 35SiMn 調質 750 450 217～ 269 HBS 表面淬火 45～ 55 HRC 40MnB 調質 735 490 241～ 286 HBS 表面淬火 45～ 55 HRC 20Cr 滲碳淬火后回火 637 392 56～ 62 HRC 20CrMnTi 1079 834 56～ 62HRC 38CrMnAlA 滲氮 980 834 850HV 鑄鋼 ZG45 正火 580 320 156～ 217 HBS ZG55 650 350 169～ 229 HBS 灰鑄鐵 HT300 ─ 300 185～ 278 HBS HT350 350 202～ 304 HBS 球墨鑄鐵 QT6003 ─ 600 370 190～ 270 HBS QT7002 700 420 225～ 305 HBS 非金屬 夾布膠木 ─ 100 25～ 35 HBSv 齒輪的技術要求 齒輪本身的制造精度，對整個機器的工作性能、承載能力及使用壽命都有很大的影響。 １０ （ 1） 傳遞運動準確性 我們 要求齒輪 能 較準確地傳遞運動 并使 傳動比恒定。 （ 2） 傳遞運動平穩(wěn)性 我們 要求齒輪傳遞運動平穩(wěn)，以減小沖擊、振動和噪聲。 （ 3）載荷分布均勻性 我們 要求齒輪工作時，齒面接觸要均勻，以使齒輪在傳遞動力時不致因載荷分布不勻而使接觸應力過大，引起齒面過早磨損。 （ 4）傳動側隙的合理性 我們 要求 齒輪工作時，非工作齒面間留有一定的間隙，以貯存潤滑油，補償因溫度、彈性變形所引起的尺寸變化和加工、裝配時的一些誤差。 在實際運用中 ： 對于分度傳動用的齒輪，主要要求齒輪的運動精度較高；對于高速動力傳動用齒輪，為了減少沖擊和噪聲，對工作平穩(wěn)性精度有較高要求；對于重載低速傳動用的齒輪，則要求齒面有較高的接觸精度，以保證齒輪不致過早磨損；對于換向傳動和讀數(shù)機構用的齒輪，則應嚴格控制齒側間隙，必要時，須消除間隙。常用的齒輪毛坯有： (1)下料件用于一些不重要，受力不大且尺寸較小，結構簡單的齒輪。 (3)鑄鋼件用于直徑大或結構形狀復雜，不宜鍛造的齒輪。 機械加工的階段 １１ 由于齒輪的傳動精度主要決定于齒形精度和齒距分布均勻性，而這與切齒時采用的定位基準（孔和端面）的精度有著直接的 關系，所以，這個階段主要是為下一階段加工齒形準備精基準，使齒的內孔和端面的精度基本達到規(guī)定的技術要求。 齒形的加工 對于不需要淬火的齒輪，一般來說這個階段也就是齒輪的最后加工階段， 經(jīng)過這個階段就應當加工出完全符合圖樣要求的齒輪來。應予以特別注意。 我們在 齒輪加工中根據(jù)不同的目的，安排兩類熱處理工序 ： (1)毛坯熱處理在齒坯加工前后安排預備熱處理 — 正火或調質。 (2)齒面熱處理齒形加工完畢后，為提高齒面的硬度和耐磨性，常進行滲碳淬火，高頻淬火，碳氮共滲和氮化處理等熱處理工序。在這個階段中首先應對定位基準面（孔和端面）進行修整，因淬火以后齒輪的內孔和端面均會產(chǎn)生變形，如果在淬火后直接采用這樣的孔和端面作為基準進行齒形精加工，是很難達到齒輪精度的要求的。 影響齒輪傳動工作平穩(wěn)性的主要因素是齒輪的齒形誤差 △ff 和基節(jié)偏差△fpb 。齒輪傳動由于傳動比瞬時變化和突變而產(chǎn)生噪聲和振動，從而影響工作平穩(wěn)性精度。 １２ 常見的齒形誤差有如圖 14所示的各種形式。 由于齒輪的齒面偏離了正確的漸開線，使齒輪傳動中瞬時傳動比不穩(wěn)定，影響齒輪的工作平穩(wěn)性。滾刀基節(jié)的計算式為： pb0=pn0cosα0=pt0cosλ0cosα0≈pt0cosα0 式中： pb0―― 滾刀基節(jié)； pn0―― 滾刀法向齒距； pt0―― 滾刀軸向齒距； α0―― 滾刀法向齒形角； λ0―― 滾刀分度圓螺旋升角，一般很小，因此 cosλ0≈1 。 １３ 第二章 直齒圓柱齒輪軸的工藝分析 由于我們加工的是齒輪軸工件，因此，要對 外圓 進行 加工 。 （ 2） 粗車 — 半精車 — 粗磨 — 精磨 對于黑色金屬材料，精度要求高和表面粗糙度值要求較小、零件需要淬硬時，其后續(xù)工序只能用磨削而采用的加工路線。 （ 4） 粗車 — 半精 — 粗磨 — 精磨 — 光整加工 對于黑色金屬材料的淬 硬零件，精度要求高和表面粗糙度值要求很小，常用此加工路線。 １４ 齒輪加工的關鍵是齒面加工。前者由于加工效率高，加工精度較高，因而是目前廣泛采用的齒面加工方法。按照加工原理，可分為成形法和展成法兩大類。 成形法 成形法是采用與被切齒輪齒槽相符的成形刀具加工齒形的方法。 （ 1） 齒輪銑刀的選擇 銑刀 應選擇與被加工齒輪模數(shù)、壓力角相等的銑刀。 刀 號 1 2 3 4 5 6 7 8 加工齒數(shù)范圍 12－ 13 14－ 16 17－ 20 21－ 25 26－ 34 35－ 54 55 —134 135 以上及齒條 （