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圆柱齿轮的加工工艺

一、齿轮的技术要求

圆柱齿轮是机械传动中应用极为广泛的零件之一，其功用是按规定的速比传递

图5－24圆柱齿轮的结构形式

运动和动力。

1圆柱齿轮的结构特点

齿轮尽管由于它们在机器中的功用不同而设计成不同的形状和尺寸，但总是可

以把它们划分为齿圈和轮体两个部分。常见的圆柱齿轮有以下几类(图6-15)：盘类

齿轮、套类齿轮、内齿轮、轴类齿轮、扇形齿轮、齿条(即齿圈半径无限大的圆拄齿

轮)。其中盘类齿轮应用最广。

一个圆柱齿轮可以有一个或多个齿圈。普通的单齿圈齿轮工艺性好；而双联或

三联齿轮

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的小齿圈往往会受到台肩的影响，限制了某些加工方法的使用，一般只能采用插齿。

如果齿

轮精度要求高，需要剃齿或磨齿时，通常将多齿圈齿轮做成单齿圈齿轮的组合结构。

2圆柱齿轮的精度要求

齿轮本身的制造精度，对整个机器的工作性能、承载能力及使用寿命都有很大

影响。根据齿轮的使用条件，对齿轮传动提出以下几方面的要求：

⑴运动精度

要求齿轮能准确地传递运动，传动比恒定，即要求齿轮在一转中，转角误差不

超过一定范围。

⑵工作平稳性

要求齿轮传递运动平稳，冲击、振动和噪声要小。这就要求限制齿轮转动时瞬

时速比的

变化要小，也就是要限制短周期内的转角误差。

⑶接触精度

齿轮在传递动力时，为了不致因载荷分布不均匀使接触应力过大，引起齿面过

早磨损，这就要求齿轮工作时齿面接触要均匀，并保证有一定的接触面积和符合要

求的接触位置。

⑷齿侧间隙

要求齿轮传动时，非工作齿面间留有一定间隙，以储存润滑油，补偿因温度、

弹性变形

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所引起的尺寸变化和加工、装配时的一些误差。

二、齿轮的材料、热处理和毛坯

⑴材料的选择

齿轮应按照使用的工作条件选用合适的材料。齿轮材料的选择对齿轮的加工性

能和使用

寿命都有直接的影响。

一般齿轮选用中碳钢(如45钢)和低、中碳合金钢，如20Cr、40Cr、20CrMnTi

等。

要求较高的重要齿轮可选用38CrMoAlA氮化钢，非传力齿轮也可以用铸铁、夹

布胶木或尼龙等材料。

⑵齿轮的热处理

齿轮加工中根据不同的目的，安排两种热处理工序：

1）毛坯热处理：在齿坯加工前后安排预先热处理正火或调质，其主要目的是消

除锻造及粗加工引起的残余应力、改善材料的可切削性和提高综合力学性能。

2）齿面热处理：齿形加工后，为提高齿面的硬度和耐磨性，常进行渗碳淬火、

高频感应加热淬火、碳氮共渗和渗氮等热处理工序。

(3)齿轮毛坯

齿轮的毛坯形式主要有棒料、锻件和铸件。棒料用于小尺寸、结构简单且对强

度要求低

的齿轮。当齿轮要求强度高、耐磨和耐冲击时，多用锻件，直径大于400～600mm

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的齿轮，常用铸造毛坯。为了减少机械加工量，对大尺寸、低精度齿轮，可以直接

铸出轮齿；对于小尺寸、形状复杂的齿轮，可用精密铸造、压力铸造、精密锻造、

粉末冶金、热轧和冷挤等新工艺制造出具有轮齿的齿坯，以提高劳动生产率、节约