齿轮基本知识

齿轮基本知识

1齿轮传动概述：功率：⼏⼗万千⽡；速度：⼏⼗万转/min，圆周速度：300m/s；啮合效率：0.95；精度：0.99.制造需⽤专⽤

设备及⼑具，运转过程中⽆过载保护。应⽤：机床、汽车、船舶、飞机、起重机械、矿⼭机械、轻⼯机械和仪表部门。

2齿轮的分类：定传动⽐（圆形齿轮机构）和变传动⽐（⾮圆齿轮机构）

●圆形齿轮机构：平⾯齿轮机构和空间齿轮机构

★平⾯齿轮机构：直齿圆柱齿轮机构（直齿轮）<外啮合、内啮合、齿轮齿条机构>⽤于滑移式变速齿轮传动。齿轮齿条可将回

转运动转变为直线运动。

★平⾏轴斜齿圆柱齿轮机构（斜齿轮）<外啮合、内啮合、齿轮齿条机构>螺旋⾓，⼯作时有轴向⼒，轴可能受轴向负荷。内啮

合多⽤于轮系。

★⼈字齿齿轮机构：⼯作稳定性好，承载能⼒⾼，⼯作时轴向⼒可抵消。减速机

★曲线齿圆柱齿轮机构：

●空间齿轮机构：

★锥齿轮（相交）机构<直齿、斜齿、曲线齿>交⾓⼀般为90度，其中斜齿⽤于低速重载，曲齿⽤于⾼速重载。

★交错轴（平⾏但不相交）斜齿轮机构：可以实现任意交错⾓的两交错轴之间的传动。齿⾯为点接触，接触应⼒⼤，齿⾯任意

压溃，促使轮齿磨损加快。齿⾯的滑动速度⼤，承载能⼒⼩。不宜⽤于⾼速、⼤功率的传动。通常仅⽤于仪表或载荷不⼤的辅

助传动装置中，来传递任意交错轴之间的运动。

★蜗轮蜗杆机构（交错）在机床、冶⾦机械、起重机械船舶和仪表中应⽤。

★准双曲线齿轮机构：传动平稳，利⽤偏置距可增⼤⼩轮直径，能实现两端⽀撑，提⾼耐性。应⽤：越野车、⼩客车、卡车。

★⾮圆齿轮机构：⾮圆齿轮是分度曲⾯不是旋转曲⾯的齿轮，它和另⼀个齿轮组成齿轮副以后，在啮合过程中，其瞬时⾓速度

⽐按某种既定的运动规律⽽变化。⾮圆齿轮的英语为non-circular gear。⾮圆齿轮可以实现特殊的运动和函数运算，对机构的

运动特性很有利，可以提⾼机构的性能，改善机构的运动条件。⾮圆齿轮⼴泛运⽤于⾃动机器仪器仪表及解算装置中。⾮圆形

齿轮⽤于提⾼性能、简化复杂机械过程。1、⽣产流⽔线、装配线上的速度匹配2、多重速度的切割循环3、急速回转的线性运

动4、停⽌和暂停运动。⾮圆齿轮应⽤案例：问题：停⽌和暂停运动时⾮圆齿轮应⽤。采⽤停⽌、暂停或者逆向运动，输⼊速

度保持不变。解决办法：采⽤持续转动的⾮圆形齿轮和圆形齿轮以及差动齿轮。改变圆形齿轮的⽐率使齿轮的速度曲线沿着速

度轴变动。⾮圆形齿轮可以提供两种速度，瞬间停⽌、停⽌和暂停，或者相反的运动，这取决于所使⽤的圆形齿轮。

●按齿

廓曲线：渐开线齿、摆线齿、圆弧齿

●按齿⾯硬度：软齿⾯（≤350HB）硬齿⾯（＞350HB）HB:布⽒硬度HR:洛⽒硬度.软齿⾯应⽤于强度、速度及精度要求不⾼

的场合；应齿⾯⽤于⾼速、重载、要求尺⼨紧凑及精密机器。

●按齿轮传动机构的⼯作条件：开式、半开式和封闭式。其中开式完全外露，不能保证良好润滑；封闭式齿轮封闭在箱体内，

润滑良好；半开式齿轮浸在油池内，装有防微观世界观后感 护罩，不封闭。

3 齿轮的失效形式

齿轮的失效主要发⽣在轮齿：齿体损伤（如轮齿折断）和齿⾯损伤：点蚀、胶合、磨损和塑性变形。

★齿体损伤：疲劳、过载+整体、局部；应对⽅法：增⼤齿根过渡圆⾓半径、降低表⾯粗糙度、齿⾯强化处理等。进⾏抗弯曲

疲劳强度和抗弯静强度计算

★ 齿⾯点蚀：发⽣在齿轮节线附近靠近齿根的⼀侧(接触疲劳强度最低)应对：降低表⾯粗糙度、提⾼齿⾯硬度、合理变位，粘

度⾼的润滑油，减⼩动载荷。

★ 齿⾯胶合：沟痕+轮齿顶部；热胶合和冷胶合 均跟压⼒⼤，油膜破裂，⾦属直接接触有关；应对：低速齿轮传动采⽤粘度⼤

的润滑油，⾼速采⽤抗胶合能⼒强的润滑油。

★ 齿⾯磨损：磨粒磨损和跑和磨损（新的齿轮副峰顶接触磨损，有意在轻载下跑合，也称磨合，故事翻译 使齿轮进⼊正常磨损条件）

应对：保持良好润滑，提⾼硬度、降低粗糙度等

★ 塑性变形：主动轮节线处碾出沟槽，从动轮节线处挤出凸棱，多发⽣在重载、低速和启动频繁的传动中。应对：⾼粘度或

加有极压添加剂的润滑油。

4 齿轮传动设计准则：通常只按齿根弯曲强度和齿⾯接触强度准则计算

★ 闭式软齿（齿⾯点蚀）：按齿⾯接触强度准则设计，然后校核齿根弯曲强度；

★ 闭式硬齿（齿⾯折断）：按轮齿抗弯强度设计，校核齿⾯接触强度；

★ 开式、半开式（齿⾯磨损、轮齿折断）：齿根的抗弯曲强度计算，并将计算出来的模数值适当增⼤（5%～15%）

5 齿轮选材：理想材料是齿⾯硬度⾼、齿芯韧性好

★锻钢：含碳量在0.15%～0.6%的碳钢或合⾦钢

软齿⾯：35、45、50、40Cr、38SiMnMo、35SiMn，精度为8～7

硬齿⾯：45、50、40CrNi、20Cr、20CrMnTi、40MnB，精度为5～4

★铸钢：⽤于尺⼨较⼤（顶圆直径≥400mm）或结构复杂的齿轮；材料：ZG310-570、ZG340-640。

★圆钢：尺⼨较⼩⽽⼜要求不⾼的齿轮

★灰铸铁：⽤于⼯作平稳、速度较低、功率不⼤、润滑条件差的开式齿轮传动；HT200～HT350

★球墨铸铁：

★有⾊⾦属:铜、铝、铜合⾦和铝合⾦等；夹布塑料、尼龙等

6齿轮热处理

★ 调质：中碳钢和中碳合⾦

钢,硬度达到：220～26形容浪花的词语 0HBS, 软齿⾯。可精切，易于跑合。

★ 正⽕：中碳钢正⽕：机械强度要求不⾼的齿轮；铸钢正⽕：⼤直径齿轮。

★ 表⾯淬⽕：中碳钢和中碳合⾦钢,硬度达到：50HRC，软齿⾯。中⼩尺⼨齿轮：中⾼频感应加热，⼤尺⼨齿轮：⼄炔⽕焰，

批量⽣产：齿轮淬⽕机。不需磨齿。

★ 渗碳淬⽕：低碳钢和低碳合⾦钢（20，20Cr）硬度达到：56～62HRC。⽤于受冲击载荷的重要齿轮。需要磨齿或⽤硬质合

⾦滚⼑滚刮。

★ 渗氮：氮化钢38CrMoAl.齿⾯硬度达到：60～62HRC。⽤于受冲击载荷不⼤的场合。不需磨齿。

★ 碳氮共渗：氰化，可代替渗碳淬⽕，有剧毒，应⽤受限。

⼀般⼩齿轮硬度⾼于⼤齿轮30～50HBS,⼤⼩齿轮采⽤不同牌号钢制造。

7齿轮润滑：

● 润滑兔子肉的功效和作用 ⽅式

★ 开式、半开式或速度较低的闭式：通常采⽤⼈⼯定期加润滑油或脂或油杯滴油润滑

★ 闭式圆周速度≤12m/s，浸油。圆柱齿轮：⼤齿浸⼀齿⾼，但不⼩于10mm，圆锥齿：齿宽⼀半⾄全齿。圆周速度很低时：

浸油深度可达齿顶圆半径的1/3。

★ 闭式多级，⾼速和低速级⼤齿轮直径相差较⼤：惰轮蘸孕妇可以吃葛根吗 油润滑。

★ 齿轮圆周速度＞12m/s：喷油。⽤油泵喷油⾄啮合区。当v≤25m/s时，喷啮合点（啮⼊或啮出边）；当v＞25m/s时，喷啮出

边。

★ 速度不很⾼但⼯作繁重、散热条件不好的闭式齿轮传化学基础知识 动：喷油。

●润滑剂选择

★开式：润滑脂

★闭式：润滑油。黏度指标，根据齿轮圆周速度决定，其次和齿轮材料以及强度极限有关。可查表。

●润滑油质量级别(APISG）：按照发动机所⽤燃料不同分为柴机油和汽机油．级别由低到⾼分为汽机油SC、SD、SE、SF、

SG、SH、SJ、SL。柴机油CC，CD，CD－2，CE，CF－4，CG－4，CH－4，CI－4．

●汽车润滑油选择：换油周期5000公⾥。就轿车来说排量在1升以下的车建议选SG以上级别的油。排量在1升以上的车建议选

⽤SH以上级别的润滑油。排量在1．8升以上的车建议选⽤SJ、SL级别的润滑油，四季通⽤的统⼀经典纯合成机油APISL／

SJ5W／40润滑油就是很好的选择。 通常API标识都标在润滑油包装桶⽐较明显的地⽅，在选润滑油时⼀定要看级别，切不可

为了省钱⽽选⽤低级别的油，这样会加速发动机的磨损，减少了发动机的使⽤寿命

●我国齿轮油分类：车辆齿轮油：⼿动变速箱齿轮油后桥齿轮油；⼯业齿轮油：⼯业闭式、⼯业开式和蜗轮蜗杆油。

★我国车辆齿轮油根据组成特性和作⽤要求分为CLC普通车辆齿轮油、CLD中负荷车辆齿轮油、CLE重负荷车轮齿轮油三个品

种，分别相当于API分类的GL-3、GL-

4、GL-5。其中：

CLC⽤于⼿动变速器，螺旋伞齿轮的驱动桥。

CLD⽤于⼿动变速器，螺旋伞齿轮使⽤条件不太苛刻的准双曲⾯齿轮的驱动桥。

CLE⽤于使⽤条件苛刻的准双曲⾯齿轮及其它条件齿轮的驱动桥。

★车辆齿轮油粘度等级：车辆齿轮油按100℃运动粘度和表观黏度为150000mPa.s时最⾼使⽤温度规定，分为75W、75W

/90、80W/90、85W/90、9钢铁是怎样炼成的赏析 0、85W/140和140七个粘度等级(牌号)。

★车辆齿轮油的规格标准：我国普通车辆齿轮油的标准为SH0350－92，相当于国外API GL－3；中负荷车辆齿轮油标准正在

制定；重负荷车辆齿轮油标准为GB13895－92(参照采⽤API GL－5和MIL－L－2105D)。国外车辆齿轮油规格有⼿动变速箱油

MT－1；后桥齿轮油API GL高一历史必修二 －5、MIL－L－2105E、PG－2。

★车辆齿轮油的选⽤：车辆齿轮油的选⽤原则主要根据驱动桥类型、⼯况条件、负童谣儿歌 荷及速度等确定油品使⽤的质量等级，根据

最低环境使⽤温度和传动装置最⾼操作温度来确定油品粘度等级。 ⼀般情况下，螺旋伞齿轮驱动选⽤GL－3，如解放牌、跃

进牌汽车；中等速度和负荷的单级准双曲⾯齿轮，齿⾯平均接触应⼒在1500MPa以下，对国产汽车后桥选⽤GL－4或GL－5

车辆齿轮油，如东风牌汽车、北京吉普；⾼速重载双曲线齿轮、齿⾯接触应⼒⾼达2000－4000MPa，滑动速度为10m/s，如

上海、红旗、桑塔纳轿车及各种进⼝车，必须选⽤GL－5车辆齿轮油。

★GL－5重负荷车辆齿轮油需进⾏哪些台架评定：GL－5重负荷车辆齿轮油性能评定关键在于通过四个苛刻的台架评定，即L

－33(湿⽓)防锈防腐蚀台架试验， L－37低速⾼扭矩齿轮台架试验，L－42⾼速冲击负荷台架试验，L－60或L－60－1热氧化

安定性与清净性台架试验。