機械齒輪傳動

齒輪是輪緣上有齒能連續嚙合傳遞運動和動力、能互相嚙合的有齒的機械零 件。齒輪在現代工業發展中佔有重要地位，是不可或缺的零件。齒輪是傳動最重要零件之一。 齒輪是機械間傳動的介質，齒輪機構用以傳遞空間兩軸之間的運動和動力。具有傳遞功率範圍大，效率高，傳動比準確，使用壽命長，工作安全可靠。齒輪為不同方位動能的傳遞提供了可能。

機械齒輪傳動

《機械齒輪傳動》

齒輪系

本文主要詳細介紹機械傳動應用中齒輪材質的選擇和日常加工時應該注意的細節。

《機械齒輪傳動》

常見的齒輪結構形式：

眾所周知，在我們實際工作中齒輪傳動的應用尤為廣泛，幾乎所有的機械都會涉及到它的應用，所以，提高齒輪的使用壽命和經濟價值也是我們首要注重的因素，齒輪使用壽命與材料、設計、製造、使用條件和維護都有密切的聯繫，其中材料的選擇是及其重要的因素之一。

《機械齒輪傳動》

機械齒輪傳動應用方式：

常用機械傳動方式有：帶傳動、齒輪傳動、鏈傳動、蝸杆傳動、螺杆傳動。

《機械齒輪傳動》

齒輪傳動的類型：

1. 帶傳動：是具有中間撓性件的傳動方式，在機械傳動中應用較為普遍，特別是帶傳動中的V帶傳動，應用極為廣泛。

2.齒輪傳動：是由分別安裝在主動軸及從動軸上的兩個齒輪傳動相互嚙合而成。齒輪傳動是應用最多的一種傳動形式。

3.鏈傳動：是由兩個具有特殊齒形的的齒輪和一條閉合的鏈條所組成，工作時主動連輪的齒與鏈條的鏈節相嚙合帶動與鏈條相嚙合的從動鏈輪傳動。

4.蝸杆傳動：當一個齒輪具有一個或幾個螺旋齒，並且與渦輪（類似於螺旋齒輪）嚙合而組成交錯軸傳動時，這種傳動稱為蝸杆傳動。蝸輪蝸杆傳動用於兩軸交叉成90度，但彼此既不平行又不相交的情況下，通常在蝸輪傳動中，蝸杆是主動件，而蝸輪是被動件。

5.螺杆傳動：是利用螺杆和螺母組成的螺旋副來實現傳動要求的，主要用於將迴轉運動變為直線運動，同時傳遞運動和動力。

齒輪材質選用的基本原則：

一、滿足材料的機械性能

材料的機械性能包括強度、硬度、塑性及韌性等，反映材料在使用過程中所表現出來的特性。齒輪在嚙合時齒面接觸處有接觸應力，齒根部有最大彎曲應力，可能產生齒面或齒體強度失效。齒面各點都有相對滑動，會產生磨損。齒輪主要的失效形式有齒面點蝕、齒面膠合、齒麵塑性變形和輪齒折斷等。因此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。

例如，在確定大、小齒輪硬度時應注意使小齒輪的齒面硬度比大齒輪的齒面硬度高30-50HBS，這是因為小齒輪受載荷次數比大齒輪多，且小齒輪齒根較薄，強度低於大齒輪。為使兩齒輪的輪齒接近等強度，小齒輪的齒面要比大齒輪的齒面硬一些。

《常見齒輪材料型號及其使用條件》

二、滿足材料的工藝性能

材料的工藝性能是指材料本身能夠適應各種加工工藝要求的能力。齒輪的製造要經過鍛造、切削加工和熱處理等幾種加工，因此選材時要對材料的工藝性能加以注意。一般來說，碳鋼的鍛造、切削加工等工藝性能較好，其機械性能可以滿足一般工作條件的要求。但強度不夠高，淬透性較差。而合金鋼淬透性好、強度高，但鍛造、切削加工性能較差。我們可以通過改變工藝規程、熱處理方法等途經來改善材料的工藝性能。

《機械齒輪傳動》

三、材料的經濟性要求

所謂經濟性是指最小的耗費取得最大的經濟效益。在滿足使用性能的前提下，選用齒輪材料還應注意儘量降低零件的總成本。我們可以從以下幾方面考慮：

1. 從材料本身價格來考慮。碳鋼和鑄鐵的價格是比較低廉的，因此在滿足零件機械性能的前提下選用碳鋼和鑄鐵，不僅具有較好的加工工藝性能，而且可降低成本。從金屬資源和供應情況來看，應儘可能減少材料的進口量及價格昂貴材料的使用量。

2. 從齒輪生產過程的耗費來考慮。首先，採用不同的熱處理方法相對加工費用也不一樣，如12CrNi3A鋼滲碳表面淬火的費用要比氮化處理的費用少得多，而碳氮共滲又具有生產周期短和成本低的特點。其次，通過改進熱處理工藝也可以降低成本。

生活中經常使用的齒輪材料有：

生活中我們常用的齒輪材料主要包括：鋼，鑄鐵，非金屬材料等。

下面詳細介紹每個材料的優缺點：

1、鋼：有鍛鋼，鑄鋼之分。鍛鋼尺寸大，結構複雜適宜鍛造齒輪。

《機械齒輪傳動》

鍛鋼又包括軟齒面，硬齒面，合金鋼。軟齒面鍛鋼需要經熱處理後切齒的齒輪，對於強度、速度及精度都要求不高的齒輪，應採用以便於切齒，並使刀具不致迅速磨損變鈍。硬齒面的鍛鋼需進行精加工的齒輪所用的鍛鋼，在重載高速，精密機器所用的齒輪中常用，材料性能好，齒輪高強度，齒面高硬度，需要進行磨齒精加工。

2、鑄鐵：雖然易脆，衝擊性差，不耐磨，但它的抗膠合力，抗腐蝕力非常的好，生活中基本用在功率要求不大，速度較低，工作緩慢的場合。

鑄鐵價格低廉，能鑄造出複雜的結構形狀，但灰鑄鐵的抗彎強度及耐衝擊能力較差，故只用於低速輕載的開式齒輪傳動中，常用的牌號有HT15-33、HT20—40、HTr30—54等，球墨鑄鐵的機械性能比灰鑄鐵高，可部分代替優質碳素鋼，常用的牌號有QT60-2等。

3、非金屬材料：常用於對高速輕載及精度不高的齒輪製造上，可以降低其造成的噪音。

《高級工程塑膠-POM齒輪》

高速輕載的齒輪傳功，常用非金屬齒輪與另一金屆齒輪配合工作，以減少齒輪傳動的噪音。常用的非金屬材料有酚醛層壓板(夾布膠木)、尼龍等。這種齒輪的承載能力低、壽命短，其許用載荷只有鋼齒輪的25—30%。