齒輪傳動(dòng)在現(xiàn)代機(jī)器和儀器中的應(yīng)用極為廣泛，其功用是按規(guī)定的速比傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。

　　齒輪的結(jié)構(gòu)由于使用要求不同而具有各種不同的形狀，但從工藝角度可將齒輪看成是由齒圈和輪體兩部分構(gòu)成。按照齒圈上輪齒的分布形式，可分為直齒、斜齒、人字齒等；按照輪體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，齒輪大致分為盤形齒輪、套筒齒輪、軸齒輪、扇形齒輪和齒條等等，如圖9-1所示。

　　在上述各種齒輪中，以盤形齒輪應(yīng)用最廣。盤形齒輪的內(nèi)孔多為精度較高的圓柱孔和花鍵孔。其輪緣具有一個(gè)或幾個(gè)齒圈。單齒圈齒輪的結(jié)構(gòu)工藝性最好，可采用任何一種齒形加工方法加工輪齒；雙聯(lián)或三聯(lián)等多齒圈齒輪(圖9-1b、c)。當(dāng)其輪緣間的軸向距離較小時(shí)，小齒圈齒形的加工方法的選擇就受到限制，通常只能選用插齒。如果小齒圈精度要求高，需要精滾或磨齒加工，而軸向距離在設(shè)計(jì)上又不允許加大時(shí)，可將此多齒圈齒輪做成單齒圈齒輪的組合結(jié)構(gòu)，以改善加工的工藝性。

　　二、齒輪的技術(shù)要求

　　齒輪本身的制造精度，對(duì)整個(gè)機(jī)器的工作性能、承載能力及使用壽命都有很大的影響。根據(jù)其使用條件，齒輪傳動(dòng)應(yīng)滿足以下幾個(gè)方面的要求。

　　（一）傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性

　　要求齒輪較準(zhǔn)確地傳遞運(yùn)動(dòng)，傳動(dòng)比恒定。即要求齒輪在一轉(zhuǎn)中的轉(zhuǎn)角誤差不超過(guò)一定范圍。

　　（二）傳遞運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性

　　要求齒輪傳遞運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，以減小沖擊、振動(dòng)和噪聲。即要求限制齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)瞬時(shí)速比的變化。

　　（三）載荷分布均勻性

　　要求齒輪工作時(shí)，齒面接觸要均勻，以使齒輪在傳遞動(dòng)力時(shí)不致因載荷分布不勻而使接觸應(yīng)力過(guò)大，引起齒面過(guò)早磨損。接觸精度除了包括齒面接觸均勻性以外，還包括接觸面積和接觸位置。

　　（四）傳動(dòng)側(cè)隙的合理性

　　要求齒輪工作時(shí)，非工作齒面間留有一定的間隙，以貯存潤(rùn)滑油，補(bǔ)償因溫度、彈性變形所引起的尺寸變化和加工、裝配時(shí)的一些誤差。

　　齒輪的制造精度和齒側(cè)間隙主要根據(jù)齒輪的用途和工作條件而定。對(duì)于分度傳動(dòng)用的齒輪，主要要求齒輪的運(yùn)動(dòng)精度較高；對(duì)于高速動(dòng)力傳動(dòng)用齒輪，為了減少?zèng)_擊和噪聲，對(duì)工作平穩(wěn)性精度有較高要求；對(duì)于重載低速傳動(dòng)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(guò)早磨損；對(duì)于換向傳動(dòng)和讀數(shù)機(jī)構(gòu)用的齒輪，則應(yīng)嚴(yán)格控制齒側(cè)間隙，必要時(shí)，須消除間隙。

　　B10095?88中對(duì)齒輪及齒輪副規(guī)定了12個(gè)精度等級(jí)，從1~12順次降低。其中1~2級(jí)是有待發(fā)展的精度等級(jí)，3~5級(jí)為高精度等級(jí)，6~8級(jí)為中等精度等級(jí)，9級(jí)以下為低精度等級(jí)。每個(gè)精度等級(jí)都有三個(gè)公差組,分別規(guī)定出各項(xiàng)公差和偏差項(xiàng)目，見表9-1。

　　表9-1 齒輪公差組

　　三、齒輪的材料、熱處理和毛坯

　　（一）齒輪的材料與熱處理

　　1．材料的選擇

　　齒輪應(yīng)按照使用時(shí)的工作條件選用合適的材料。齒輪材料的合適與否對(duì)齒輪的加工性能和使用壽命都有直接的影響。

　　一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于低速重載的傳力齒輪，齒面受壓產(chǎn)生塑性變形和磨損，且輪齒易折斷。應(yīng)選用機(jī)械強(qiáng)度、硬度等綜合力學(xué)性能較好的材料，如18CrMnTi；線速度高的傳力齒輪，齒面容易產(chǎn)生疲勞點(diǎn)蝕，所以齒面應(yīng)有較高的硬度，可用38CrMoAlA氮化鋼；承受沖擊載荷的傳力齒輪，應(yīng)選用韌性好的材料，如低碳合金鋼18CrMnTi；非傳力齒輪可以選用不淬火鋼，鑄鐵、夾布膠木、尼龍等非金屬材料。一般用途的齒輪均用45鋼等中碳結(jié)構(gòu)鋼和低碳結(jié)構(gòu)鋼如 20Cr、40Cr、20CrMnTi等制成。

　　2．齒輪的熱處理

　　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(yù)備熱處理—正火或調(diào)質(zhì)。其主要目的是消除鍛造及粗加工所引起的殘余應(yīng)力，改善材料的切削性能和提高綜合力學(xué)性能。

　　(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(jìn)行滲碳淬火，高頻淬火，碳氮共滲和氮化處理等熱處理工序。

　　（二）齒輪毛坯

　　齒輪毛坯形式主要有棒料、鍛件和鑄件。棒料用于小尺寸、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且對(duì)強(qiáng)度要求不太高的齒輪。當(dāng)齒輪強(qiáng)度要求高，并要求耐磨損、耐沖擊時(shí)，多用鍛件毛坯。當(dāng)齒輪的直徑大于Φ400~Φ600時(shí)，常用鑄造齒坯。為了減少機(jī)械加工量，對(duì)大尺寸、低精度的齒輪，可以直接鑄出輪齒；對(duì)于小尺寸，形狀復(fù)雜的齒輪，可以采用精密鑄造、壓力鑄造、精密鍛造、粉末冶金、熱軋和冷擠等新工藝制造出具有輪齒的齒坯，以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，節(jié)約原材料。

　　四、齒坯加工

　　齒形加工之前的齒輪加工稱為齒坯加工，齒坯的內(nèi)孔(或軸頸)、端面或外圓經(jīng)常是齒輪加工、測(cè)量和裝配的基準(zhǔn)，齒坯的精度對(duì)齒輪的加工精度有著重要的影響。因此，齒坯加工在整個(gè)齒輪加工中占有重要的地位。

　　（一）齒坯加工精度

　　齒坯加工中，主要要求保證的是基準(zhǔn)孔(或軸頸)的尺寸精度和形狀精度、基準(zhǔn)端面相對(duì)于基準(zhǔn)孔(或軸頸)的位置精度。不同精度的孔(或軸頸)的齒坯公差以及表面粗糙度等要求分別列于表9-2、表9-3和表9-4中。

表9-2 齒坯公差

　　①當(dāng)三個(gè)公差組的精度等級(jí)不同時(shí)，按最高精度等級(jí)確定公差值。

　　②當(dāng)頂圓不作為測(cè)量齒厚基準(zhǔn)時(shí)，尺寸公差按IT11給定，但應(yīng)小于0．1mm。

　　表9-3 齒輪基準(zhǔn)面徑向和端面圓跳動(dòng)公差(μm)

　　表9-4 齒坯基準(zhǔn)面的表面粗糙度參數(shù)Ra(μm)

（二）齒坯加工方案

　　齒坯加工方案的選擇主要與齒輪的輪體結(jié)構(gòu)、技術(shù)要求和生產(chǎn)批量等因素有關(guān)。對(duì)軸、套筒類齒輪的齒坯，其加工工藝與一般軸、套筒零件的加工工藝相類同。下面主要對(duì)盤齒輪的齒坯加工方案作一介紹。

　　1.中、小批生產(chǎn)的齒坯加工

　　中小批生產(chǎn)盡量采用通用機(jī)床加工。對(duì)于圓柱孔齒坯，可采用粗車—精車的加工方案：

　　（1）在臥式車床上粗車齒輪各部分；

　　（2）在一次安裝中精車內(nèi)孔和基準(zhǔn)端面，以保證基準(zhǔn)端面對(duì)內(nèi)孔的跳動(dòng)要求；

　　（3）以內(nèi)孔在心軸上定位，精車外圓、端面及其它部分。

　　對(duì)于花鍵孔齒坯，采用粗車—拉—精車的加工方案。

　　2.大批量生產(chǎn)的齒坯加工

　　大批量生產(chǎn)中，無(wú)論花鍵孔或圓柱孔，均采用高生產(chǎn)率的機(jī)床(如拉床、多軸自動(dòng)或多刀半自動(dòng)車床等)，其加工方案如下：

　　（1）以外圓定位加工端面和孔(留拉削余量)；

　　（2）以端面支承拉孔；

　　（3）以孔在芯軸上定位，在多刀半自動(dòng)車床上粗車外圓、端面和切槽；

　　（4）不卸下芯軸，在另一臺(tái)車床上續(xù)精車外圓、端面、切槽和倒角，如圖9-2所示。