22crmoh什么用途

一、拖拉机上用截面积较大的重要齿轮,如主动锥齿轮及要求心部强度特高的

渗碳

齿轮。

二、

42CrMo

是合金钢，用于条件苛刻的轴类及结构件，齿轮轴一般用这种材料。42CrMo钢属于

超高强度钢

，具有高强度和韧性，

淬透性

也较好，无明显的

回火脆性

，

调质

处理后有较高的

疲劳极限

和抗多次冲击能力，低温

冲击韧性

良好。

三、轴一般用的材料，广泛应用的是

优质碳素结构钢

，比如

45钢

的应用就比较广泛，45钢调质后具有较好的综合力学性能，当然，一些不重要的轴，从成本出发也会选用一般碳素结构钢，比如

Q235

、

Q275

等。另外一些高速、重载的轴，和要求承载力较大而尺寸较小的轴，或者有特殊要求的轴，就不是碳素结构钢能胜任的了，需要用合金结构钢了，比如

铬钢

、铬镍钢等。

四、另外，齿轮的选材，要求齿轮具有高的

接触疲劳

极限，高的

抗弯强度

，高的耐磨性，足够的冲击韧性，高的传递精度。正确的选用齿轮材料和进行合理的热处理对齿轮的工作情况至光重要。齿轮常用材料有低碳结构钢，低碳合金结构钢，中碳合金结构钢，铸铁，铜合金等。汽车，拖拉机常用的钢材有

20CrMnTi

,

20CrMo

,

20CrMnMO

,

40Cr

,45#,20#,

HT200

,3OCrMnTi,22CrMoH等等；机床齿轮常用材料有15#，20#，45#，40Cr,

35CrMo

,等。

五、轴的选材首先要明白轴的工作状态，多数情况下，轴既承受转矩又承受

弯矩

，所以轴的材料需要具有较好的强度和韧性，且当其上配合有

滑动轴承

时还需要有较好的耐磨性。

20CrMnTi是渗碳钢，渗碳钢通常为含碳量为0.17%-0.24%的低碳钢。汽车上多用其制造传动齿轮，是中淬透性渗碳钢中Cr Mn Ti 钢，其淬透性较高，在保证淬透情况下，特别是具有较高的低温冲击韧性。20CrMnTi表面渗碳硬化处理用钢。良好的加工性，加工变形微小，抗疲劳性能相当好。主要用途有：用于轴类，活塞类零配件以及汽车，飞机各种特殊零件部位。

●化学成份

碳C：0.17～0.23

硅Si：0.17～0.37

锰Mn：0.80～1.10

铬Cr：1.00～1.30

硫S： 优质钢不大于0.030

高级优质钢不大于0.020

特级优质钢不大于0.010

磷P： 优质钢不大于0.030

高级优质钢不大于0.020

特级优质钢不大于0.020

镍Ni：优质钢不大于0.30

高级优质钢不大于0.30

特级优质钢不大于0.30

铜Cu（注1）：优质钢不大于0.30

高级优质钢不大于0.25

特级优质钢不大于0.25

钛Ti：0.04～0.10

注1：热压力加工用钢的铜含量不大于0.2%

力学性能

●力学性能：

抗拉强度σb (MPa)：≥1080(110)

屈服强度σs (MPa)：≥835(85)

伸长率δ5 (%)：≥10

断面收缩率ψ (%)：≥45

冲击功Akv (J)：≥55

冲击韧性值αkv (J/cm2)：≥69(7)

硬度：≤217HB

试样尺寸：试样毛坯尺寸为15mm

●20CrMnTi密度:7.8×103kg/m3

弹性模量:207GPa

泊松比:0.25

导热率:1.26×10-5（1/℃）

热处理规范

●热处理规范及金相组织：

热处理规范：淬火:第一次880℃,第二次870℃,油冷回火200℃,水冷、空冷。

详细的热处理规范与力学性能:

试样毛坯尺寸/mm: 15

热处理|淬火|加热温度/℃|第一次淬火: 880

热处理|淬火|加热温度/℃|第二次淬火: 870

热处理|淬火|冷却剂: 油

热处理|回火|加热温度/℃: 200

热处理|回火|冷却剂: 水、空

力学性能|抗拉强度σb/MPa|≥: 1080

力学性能|屈服点σs/MPa|≥: 850

力学性能|伸长率δ5(%)|≥: 10

力学性能|面缩率ψ(%)|≥: 45

力学性能|冲击吸收功AKV/J|≥: 55

交货状态硬度HBS|≥: 217

●热处理规范及金相组织：

热处理规范：淬火:第一次880℃,第二次870℃,油冷回火200℃,水冷、空冷；

金相组织：回火马氏体。

●交货状态：以热处理（正火、退火或高温回火）或不热处理状态交货，交货状态应在合同中注明。

●20CrMnTi的密度及弹性模量：

密度:7.8×103kg/m3弹性模量:207GPa泊松比:0.25导热率:1.26×10-51/℃

●20CrMnTi正火

20CrMnTi正火，20CrMnTi钢材在加热860℃保温速冷到680℃保温后空冷的等温正火工艺与加热 960℃保温后雾冷的高温正火工艺，两种工艺相对比不同之处及作用.

特钢是机械、汽车、军工、化工、家电、船舶、交通、铁路以及新兴产业等国民经济大部分行业用钢最主要的钢类。中国特钢行业承担着国防军工、高新技术产业以及机械、汽车等关键产业所需的特殊钢材品种。\x0d\x0a世界主要特钢生产国有日本、德国、瑞典、美国、法国、意大利、西班牙、韩国等，它们占据全球90%以上特钢出口市场份额。\x0d\x0a我国的特钢产业最初是为国防军工、航空航天配套而建的，近十几年来随着汽车工业的壮大产量快速发展。2010年全年特钢产量3400万吨，占世界比例大约为15-20%。\x0d\x0a目前国内主要的特钢企业有32家(特钢协会会员单位)，承担我国60%以上的特钢生产任务，其余部分由普特结合的大钢企和为数众多的小民企完成，分布在华东、东北、华中等经济活跃或工业基础雄厚的地区。龙头企业：的包括东北特钢、中信特钢、石钢、宝钢特钢和淮钢等5家专业化企业：太钢(不锈钢)、武钢(合金钢板)、天管(钢管)。国内特钢企业产品中，29%为非特钢产品(普碳钢)，特钢产品比重仅为30%，其余41%产品为优钢， 《钢铁行业“十二五”规划(草案)》指明的特种钢铁重点方向是：高速铁路、城市轨道交通、海洋工程和海上石油开采、大型和特殊性能船舶和舰艇、节能环保汽车、特高压电网等高端装备制造领域。将重点发展高速铁路用钢、高强度轿车用钢、高档电力用钢和工模具钢、特殊大锻材等关键钢材品种，研发百万千瓦火电和核电用特厚钢板以及高压锅炉管、25万千伏安以上变压器用高磁感低铁损取向硅钢等。\x0d\x0a钢材构成是汽车最重要的材料，占车身重量的70%以上，其中特钢占比超过60%。安全性和轻量化是汽车发展永恒的两大主题，这对钢材的强度、韧性、纯净度、稳定性、耐疲劳性等均提出了很高要求，而高品质特钢正好满足这些需求，因此得到广泛应用。我国生产的汽车用特钢仍不能完全满足汽车工业发展的需求，未来进口替代的空间很大。目前，国内企业可以提供发动机、变速箱、转向器等轿车总成件使用的一般用材，但是部分钢种性能不稳定，如轴承钢纯净度、碳化物等均匀性差发动机曲轴钢和齿轮钢、轿车和卡车的一部分棒线、汽车发动机的气阀钢、一些高强度标准件用的冷镦钢和易切削钢等目前仍需要进口。\x0d\x0a我国目前很多大型成套装备制造的整机制造水平已达到世界一流，但关键配套零部件(轴承、齿轮、模具、弹簧、链条、液压件、气动元件、密封件、紧固件等)进口依赖严重，国产化程度很低，而零部件问题实质上就是材料问题。要实现零部件自主化将是机械行业“十二五”改造升级的关键，相关材料的开发也定会加强，特钢行业将大大受益。下面针对各种特钢种类在应用上面的用途。\x0d\x0a弹簧钢：疲劳性能要求高\x0d\x0a弹簧钢主要用于悬架弹簧、气门弹簧、稳定杆支撑弹簧和变速箱等。\x0d\x0a板簧。板簧主要用于重型车辆的悬架。由于对轻便性、舒适性和可靠性的要求，对板簧的淬透性、工作应力和疲劳寿命都提出了新的挑战。一汽的主要钢材原料有60Si2MnA，55CrMnA和50CrVA。此外，我们还独立开发了一些材料，比如50CrMnSiVNb和50CrMnMoVNb。随着重型汽车的发展，板簧的负载要求逐步增加。一个弹簧片的厚度从13毫米增大到24mm甚至到50mm，因此良好的淬透性是必需的。对此，一汽又开发了一些新的材料，包括50CrMnVA和FAS3550，为轻量化板簧作出了巨大贡献。\x0d\x0a盘簧。盘簧被广泛用于轿车和越野车，要求具有良好的抗疲劳性能和抗弹性衰减性能。盘簧材料主要是硅铬系列钢，通常需要热定形。一汽的盘簧有多种材料，如60Si2MnA，50CrVA，50CrMnVA，50CrMnSiVNb和50CrMnMoVNb等。作为稳定杆和变速箱的支撑弹簧，材质有油淬回火弹簧钢丝、低碳钢丝、55CrSi等。其中大部分是由日本和韩国的公司生产，而中国的材料不能满足性能需求。\x0d\x0a扭杆弹簧。扭杆弹簧用于一些轻型车辆的悬挂系统，主要要求良好的抗疲劳性能。有两种热处理温度不同的材料用于扭杆弹簧，一种材料是感应淬火的碳钢45钢、40Cr钢另一种弹簧钢需要淬火和回火，如60Si2MnA、50CrMnVA、50CrMnMoVNb和45CrNiMoVA等。\x0d\x0a稳定杆。稳定杆是汽车转弯时使车身保持稳定的装置，形状通常比较复杂。稳定杆分空心和实心两种。中空的稳定杆可以减少30%~40%的重量，已被用于重型车辆，空心稳定杆的典型材料有30CrMoA、35CrMoA和35Mn2等。而60Si2MnA、40CrMnVA、55CrMnA和55CrSiA等常见材料用于实心稳定杆。\x0d\x0a轴承钢：常被称作为“钢中之王”\x0d\x0a当前世界各国所使用的轴承钢主要有5大类，即高碳铬轴承钢、渗碳轴承钢、不锈轴承钢、高温轴承钢、中碳轴承钢。由于轴承钢的综合质量要求很高，常被称作为“钢中之王”。除做滚珠、轴承套圈等外，有时也用来制造工具，如冲模、量具、丝锥等。\x0d\x0a江阴兴澄特钢、东北特钢、大冶特钢、宝特是生产轴承钢的主要产地。主要出口为东南亚地区和欧洲。\x0d\x0a硅钢：机械性能是关键\x0d\x0a硅钢作为磁导材料，在驱动马达上发挥了显著的作用。它的重量占驱动电机总重量的一半以上，成本是总成本的40%。整个电力驱动马达是由硅钢电磁的性能决定的，驱动马达的稳定性深受硅钢机械性能的影响。\x0d\x0a应用于汽车的驱动电动机与其他的驱动电机相比有其自身的特点。首先汽车的驱动电机需要的频率高。在其他行业中，驱动电机的频率通常为60~120Hz，而在汽车行业中驱动电机到1000Hz的频率。第二，因为频率高，汽车驱动马达要在200℃左右的高温下工作，这会影响材料的性能。最后，高工作频率和高转速(约12000RPM)决定了汽车电机必须要有良好的机械性能和疲劳性能。\x0d\x0a世界上2/3的硅钢是在中国生产的，而最先进的产品则是由日本新日铁生产的。近年来，中国成为最大的硅钢供应商。但是，现在没有标准的材料和测试技术，成为一汽和整个行业研究和开发的障碍。\x0d\x0a我们认为，电机的属性应该受到关注，比如硅钢的磁性、厚度和永久磁特性。其次，我们必须解决在电机制造中的问题，包括成形性、可焊性和硅钢热处理。最后，电机在应用程序中，硅钢的机械性能(特别是抗疲劳性能)、物理参数和绝缘层需要更深入的讨论。到目前为止，一汽已建立了硅钢的一些标准和测试技术，并不断从事着硅钢开发、应用和测试技术的研究。\x0d\x0a同时，要共同努力解决以下几个问题。首先，钢铁企业生产用于汽车的电机硅钢应该具有较高的经济效率和可靠性并且环境友好。其次，我们应该制定高温和高频下硅钢的性能测试方法和标准。再其次，希望钢铁公司可以共享设计的汽车电机的数据，或者合作研究。\x0d\x0a非调质钢：高强度和延展性\x0d\x0a2000年以后，一汽与东北特殊钢集团有限责任公司合作，开发出断裂分离连接杆FAS2271和FAS2237、前轴钢FAS2225、曲轴FAS2239和低成本的非调质钢FAS2241。一汽为前轴还制定了FAS2340计划。\x0d\x0a非调质钢的发展趋势是提高强度和延展性。因此，在研究和推广过程中，应注意以下几点：首先，非调质钢的应用对汽车产业和钢铁企业都有利，双方应该联手不断发展和传播这种产品。其次，我们认为应着重开发具有高强度和高延展性的非调质钢。再其次，非调质钢的标准要不断改进。最后，应持续研究低成本的非调质钢。\x0d\x0a螺栓：汽车行业用量大\x0d\x0a如今，汽车行业是螺栓最大的消费市场，其需求是螺栓全部销量的23.2%。中国螺栓的生产量是全球的25%左右，其中40%用于出口。中国已经成为螺栓最大的生产国和出口国。据统计，一辆汽车或轻型车辆上大约有4000个螺栓，净重50千克，而一个中型或重型车辆上大约有7500个螺栓，重90千克，其中4/5是高强度的螺栓。螺栓的成本占一个车辆的2.5%~3%，是零件总数的40%。\x0d\x0a一汽大部分的螺栓是由吉林某紧固件公司提供的，他们使用的材料有一定的标准。比如，ML42CrMo(SCM440)钢用于12.9级螺栓，ML35CrMoZ(SCM435)钢用于10.9级螺栓，ML40Cr钢用于8.8级螺栓。高强度材料用于螺栓的例子，就是中国标准中的ML35CrMo(GB/T6478-2001)，在国际标准中被称为34CrMo(ISO863.1)。此外，德国KAMAX公司和日本AoyomaSeisakusho公司也同时生产这种材料。作为发动机部件的高强度螺栓材料通常是进口的，从德国进口的型号通常是27MnB4、23MnB4、32CrB4和32CrMo4(DINEN10263-4)从日本进口的型号通常是SCM435、SCM440(JISG4053)，材料主要用于10.9级螺栓硼钢。\x0d\x0a2000年后，汽车和机械行业对于高耐压和轻量化的需求促使螺栓强度改善。12.9级螺栓的应用问题在世界各地的许多国家被广泛研究并得以解决。一汽通过实际使用过程中遇到的问题，给钢材供应商提出一些建议。首先，螺栓钢的质量和可靠性有待提高。减少硫、磷元素含量以提高钢铁纯度，能够提高钢的延展性，继而提高螺栓的可靠性和工作寿命。其次，钢铁企业应加强对产品品质的完善，研发耐高温的螺栓。\x0d\x0a齿轮钢：测试标准不断建立\x0d\x0a在一汽，齿轮钢主要用于发动机、变速箱和车桥。一汽之前使用的是由苏联开发的铬锰钛系列齿轮钢。20世纪90年代引进技术后，先后自主开发了一些新钢种，包括锰铬系列钢、铬钼钢系列钢和铬镍钼系列钢。随着齿轮钢和齿轮加工设备的不断提高，一汽的齿轮钢已经达到了ISO标准中ME强度等级。现在，一汽有22种齿轮钢标准，其中7个通常使用于卡车，它们分别为20CrMnTiH、20CrMoH、22CrMoH、20CrNiMoH、SAE8620H、FAS3220H和FAS3420H。\x0d\x0a在开发齿轮钢的过程中，须进行大量实验材料的性能测试，其中6项测试包括绘制CCT曲线和TTT曲线、旋转弯曲疲劳试验、弯曲疲劳试验、热处理后的接触疲劳试验、变形实验和基本特性实验。齿轮钢的质量应由钢材供应商严格控制，包括硬化能力和条带状结构。一汽希望与钢铁企业合作，制定齿轮钢的带状结构标准。\x0d\x0a碳结钢：具有较好的机械性能和加工性能\x0d\x0a质碳素结构钢简称碳结钢.。具体的讲就是其含碳量小于0.08%。与普碳钢相比，其质量较优，有严格的化学成分并且要求保证力学性能指标，磷、硫等有豁杂质含量较低的优质碳素结构钢。\x0d\x0a碳结钢的种类，按含锰量不同可分为正常含锰量(0.25%-0.80%)和较高含锰量(0.70%-1.20%)两组，后者有较好的机械性能和加工性能。 碳结钢的种类，按含碳量不同分为三类：低碳钢、中碳钢和高碳钢。\x0d\x0a碳结钢的用途， 用于各种机械结构件、金属制品及各类工具，建造厂房、桥梁、锅炉、船舶等。碳结钢牌号以数字来表示，数字低含碳量低。低碳钢包括碳结钢牌号为：08F，10F等，具有良好的塑性和韧性，常经表面热处理制造要求表面硬而耐磨、而心部有良好真心性的零件。低碳结钢的用途在于轧制薄板，深冲制品。中碳钢包括碳结钢牌号为：15#碳结钢、20#碳结钢、35#碳结钢、45#碳结钢等，性能适中，经调质热处理有较高的综合力学性能，中碳结钢的用途在于制造尺寸较小的调质零件，包括拉杆，轴套，齿轮，活塞销，紧固件等。高碳钢包括碳结钢牌号为：50#碳结钢、55#碳结钢、60#碳结钢、75#碳结钢等，则有较高的强度和硬度，高碳结钢的用途在于制造弹簧和要求耐磨的零件。 碳结钢淬透性较差，不适用于制造对性能要求较高、截面尺寸较大或形状较复杂的零件。\x0d\x0a碳结钢是钢材综合分类中的普通钢碳素结构钢(包括(a) Q195(b) Q215(A、B)(c) Q235(A、B、C)(d) Q255(A、B)(e) Q275)，也是按用途分类中的建筑及工程用钢中的普通碳素结构钢。

一般有轮齿、齿槽、端面、法面、齿顶圆、齿根圆、基圆、分度圆。

轮齿

简称齿，是齿轮上 每一个用于啮合的凸起部分，这些凸起部分一般呈辐射状排列，配对齿轮上的轮齿互相接触，可使齿轮持续啮合运转；

齿槽

是齿轮上两相邻轮齿之间的空间；端面是圆柱齿轮或圆柱蜗杆上 ，垂直于齿轮或蜗杆轴线的平面

法面

指的是垂直于轮齿齿线的平面

齿顶圆

是指齿顶端所在的圆

齿根圆

是指槽底所在的圆

基圆

形成渐开线的发生线作纯滚动的圆

分度圆

是在端面内计算齿轮几何尺寸的基准圆。

编辑本段分类

齿轮可按齿形、齿轮外形、齿线形状、轮齿所在的表面和制造方法等分类。 齿轮的齿形包括齿廓曲线、压力角、齿高和变位。渐开线齿轮比较容易制造，因此现代使用的齿轮中 ，渐开线齿轮占绝对多数，而摆线齿轮和圆弧齿轮应用较少。 在压力角方面，小压力角齿轮的承载能力较小；而大压力角齿轮，虽然承载能力较高，但在传递转矩相同的情况下轴承的负荷增大，因此仅用于特殊情况。而齿轮的齿高已标准化，一般均采用标准齿高。变位齿轮的优点较多，已遍及各类机械设备中。 另外，齿轮还可按其外形分为圆柱齿轮、锥齿轮、非圆齿轮、齿条、蜗杆蜗轮 ；按齿线形状分为直齿轮、斜齿轮、人字齿轮、曲线齿轮；按轮齿所在的表面分为外齿轮、内齿轮；按制造方法可分为铸造齿轮、切制齿轮、轧制齿轮、烧结齿轮等。 齿轮的制造材料和热处理过程对齿轮的承载能力和尺寸重量有很大的影响。20世纪50年代前，齿轮多用碳钢，60年代改用合金钢，而70年代多用表面硬化钢。按硬度 ，齿面可区分为软齿面和硬齿面两种。 软齿面的齿轮承载能力较低，但制造比较容易，跑合性好， 多用于传动尺寸和重量无严格限制，以及小量生产的一般机械中。因为配对的齿轮中，小轮负担较重，因此为使大小齿轮工作寿命大致相等，小轮齿面硬度一般要比大轮的高 。 硬齿面齿轮的承载能力高，它是在齿轮精切之后 ，再进行淬火、表面淬火或渗碳淬火处理，以提高硬度。但在热处理中，齿轮不可避免地会产生变形，因此在热处理之后须进行磨削、研磨或精切 ，以消除因变形产生的误差，提高齿轮的精度。

编辑本段材料

制造齿轮常用的钢有调质钢、淬火钢、渗碳淬火钢和渗氮钢。铸钢的强度比锻钢稍低，常用于尺寸较大的齿轮；灰铸铁的机械性能较差，可用于轻载的开式齿轮传动中；球墨铸铁可部分地代替钢制造齿轮 ；塑料齿轮多用于轻载和要求噪声低的地方，与其配对的齿轮一般用导热性好的钢齿轮。 未来齿轮正向重载、高速、高精度和高效率等方向发展，并力求尺寸小、重量轻、寿命长和经济可靠。 而齿轮理论和制造工艺的发展将是进一步研究轮齿损伤的机理，这是建立可靠的强度计算方法的依据，是提高齿轮承载能力，延长齿轮寿命的理论基础；发展以圆弧齿廓为代表的新齿形；研究新型的齿轮材料和制造齿轮的新工艺； 研究齿轮的弹性变形、制造和安装误差以及温度场的分布，进行轮齿修形，以改善齿轮运转的平稳性，并在满载时增大轮齿的接触面积，从而提高齿轮的承载能力。 摩擦、润滑理论和润滑技术是 齿轮研究中的基础性工作，研究弹性流体动压润滑理论，推广采用合成润滑油和在油中适当地加入极压添加剂，不仅可提高齿面的承载能力，而且也能提高传动效率。

编辑本段中国齿轮工业的发展

中国齿轮工业在“十五”期间得到了快速发展：2005年齿轮行业的年产值由2000年的240亿元增加到683亿元，年复合增长率23.27%，已成为中国机械基础件中规模最大的行业。就市场需求与生产规模而言，中国齿轮行业在全球排名已超过意大利，居世界第四位。 2006年，中国全部齿轮、传动和驱动部件制造企业实现累计工业总产值102628183千元，比上年同期增长24.15％；实现累计产品销售收入98238240千元，比上年同期增长24.37％；实现累计利润总额5665210千元，比上年同期增长26.85％。 2007年1-12月，中国全部齿轮、传动和驱动部件制造企业实现累计工业总产值136542841千元，比上年同期增长30.96％；2008年1-10月，中国全部齿轮、传动和驱动部件制造企业实现累计工业总产值144529138千元，比上年同期增长32.92％。 中国齿轮制造业与发达国家相比还存在自主创新能力不足、新品开发慢、市场竞争无序、企业管理薄弱、信息化程度低、从业人员综合素质有待提高等问题。现阶段齿轮行业应通过市场竞争与整合，提高行业集中度，形成一批拥有几十亿元、5亿元、1亿元资产的大、中、小规模企业；通过自主知识产权产品设计开发，形成一批车辆传动系（变速箱、驱动桥总成）牵头企业，用牵头企业的配套能力整合齿轮行业的能力与资源；实现专业化、网络化配套，形成大批有特色的工艺、有特色的产品和有快速反应能力的名牌企业；通过技改，实现现代化齿轮制造企业转型。 “十一五”末期，中国齿轮制造业年销售额可达到1300亿元，人均销售额上升到65万元/年，在世界行业排名中达到世界第二。2006-2010年将新增设备10万台，即每年用于新增设备投资约60亿元，新购机床2万台，每台平均单价30万元。到2010年，中国齿轮制造业应有各类机床总数约40万台，其中数控机床10万台，数控化率25％（高于机械制造全行业平均值17%）。

编辑本段类型

传动比

定传动比 —— 圆形齿轮机构(圆柱、圆锥） 变传动比 —— 非圆齿轮机构（椭圆齿轮）

轮轴相对位置

平面齿轮机构 直齿圆柱齿轮传动 外啮合齿轮传动 内啮合齿轮传动 齿轮齿条传动 斜齿圆柱齿轮传动 人字齿轮传动 空间齿轮机构 圆锥齿轮传动 交错轴斜齿轮传动 蜗轮蜗杆传动

工艺

锥形齿轮 毛坯半制品齿轮 螺旋齿轮 内齿轮 直齿轮 蜗轮蜗杆

编辑本段斜齿圆柱齿轮主要参数

螺旋角

β >0为左旋，反之为右旋

齿距

pn = ptcosβ，下标n和t分别表示法向和端面

模数

mn = mtcosβ

分度圆直径

d = mtz

中心距

a=1/2*m(z1+z2)

正确啮合条件

m1 = m2,α1 = α2,β1 = − β2

编辑本段诊断

进行简易诊断的目的是迅速判断齿轮是否处于正常工作状态，对处于异常工作状态的齿轮进一步进行精密诊断分析或采取其他措施。当然，在许多情况下，根据对振动的简单分析，也可诊断出一些明显的故障。 齿轮的简易诊断包括噪声诊断法、振平诊断法以及冲击脉冲（SPM）诊断法等，最常用的是振平诊断法。 振平诊断法是利用齿轮的振动强度来判别齿轮是否处于正常工作状态的诊断方法。根据判定指标和标准不同，又可以分为绝对值判定法和相对值判定法。

绝对值判定法

绝对值判定法是利用在齿轮箱上同一测点部位测得的振幅值直接作为评价运行状态的指标。 用绝对值判定法进行齿轮状态识别，必须根据不同的齿轮箱，不同的使用要求制定相应的判定标准。 制定齿轮绝对值判定标准的主要依据如下： 1)对异常振动现象的理论研究； (2)根据实验对振动现象所做的分析； (3)对测得数据的统计评价； (4)参考国内外的有关标准。 实际上，并不存在可适用于一切齿轮的绝对值判定标准，当齿轮的大小、类型等不同时，其判定标准自然也就不同。 按一个测定参数对宽带的振动做出判断时，标准值一定要依频率而改变。频率在1kHz以下，振动按速度来判定；频率在1kHz以上，振动按加速度来判定。实际的标准还要根据具体情况而定。

相时值判定法

在实际应用中，对于尚未制定出绝对值判定标准的齿轮，可以充分利用现场测量的数据进行统计平均，制定适当的相对判定标准，采用这种标准进行判定称为相对值判定法。 相对判定标准要求将在齿轮箱同一部位测点在不同时刻测得的振幅与正常状态下的振幅相比较，当测量值和正常值相比达到一定程度时，判定为某一状态。比如，相对值判定标准规定实际值达到正常值的1.6~2倍时要引起注意，达到2.56~4倍时则表示危险等。至于具体使用时是按照1.6倍进行分级还是按照2倍进行分级，则视齿轮箱的使用要求而定，比较粗糙的设备（例如矿山机械）一般使用倍数较高的分级。 实际中，为了达到最佳效果，可以同时采用上述两种方法，以便对比比较，全面评价。

编辑本段术语

轮齿（齿）——齿轮上的每一个用于啮合的凸起部分。一般说来，这些凸起部分呈辐射状排列。配对齿轮上轮齿互相接触，导致齿轮的持续啮合运转。 齿槽——齿轮上两相邻轮齿之间的空间。 齿轮

端面——在圆柱齿轮或圆柱蜗杆上垂直于齿轮或蜗杆轴线的平面。 法面——在齿轮上，法面指的是垂直于轮齿齿线的平面。 齿顶圆——齿顶端所在的圆。 齿根圆——槽底所在的圆。 基圆——形成渐开线的发生线在其上作纯滚动的圆。 分度圆——在端面内计算齿轮几何尺寸的基准圆，对于直齿轮，在分度圆上模数和压力角均为标准值。 齿面——轮齿上位于齿顶圆柱面和齿根圆柱面之间的侧表面。 齿廓——齿面被一指定曲面（对圆柱齿轮是平面）所截的截线。 齿线——齿面与分度圆柱面的交线。 端面齿距pt——相邻两同侧端面齿廓之间的分度圆弧长。 模数m——齿距除以圆周率π所得到的商,以毫米计。 径节p——模数的倒数，以英寸计。 齿厚s ——在端面上一个轮齿两侧齿廓之间的分度圆弧长。 槽宽e ——在端面上一个齿槽的两侧齿廓之间的分度圆弧长。 齿顶高hɑ——齿顶圆与分度圆之间的径向距离。 齿根高hf——分度圆与齿根圆之间的径向距离。 全齿高h——齿顶圆与齿根圆之间的径向距离。 齿宽b——轮齿沿轴向的尺寸。 端面压力角 ɑt—— 过端面齿廓与分度圆的交点的径向线与过该点的齿廓切线所夹的锐角。 基准齿条(Standard Rack):只基圆之尺寸,齿形,全齿高,齿冠高及齿厚等尺寸均合乎标准正齿轮规格之齿条,依其标准齿轮规格所切削出来之齿条称为基准齿条. 基准节圆(Standard Pitch Circle):用来决定齿轮各部尺寸基准圆.为 齿数x模数 基准节线(Standard Pitch Line):齿条上一条特定节线或沿此线测定之齿厚,为节距二分之一. 作用节圆(Action Pitch Circle):一对正齿轮咬合作用时,各有一相切做滚动圆. 基准节距(Standard Pitch)：以选定标准节距做基准者,与基准齿条节距相等. 节圆(Pitch Circle):两齿轮连心线上咬合接触点各齿轮上留下轨迹称为节圆. 节径(Pitch Diameter):节圆直径. 有效齿高(Working Depth):一对正齿轮齿冠高和.又称工作齿高. 齿冠高(Addendum):齿顶圆与节圆半径差. 齿隙(Backlash):两齿咬合时,齿面与齿面间隙. 齿顶隙(Clearance):两齿咬合时,一齿轮齿顶圆与另一齿轮底间空隙. 节点(Pitch Point):一对齿轮咬合与节圆相切点. 节距(Pitch):相邻两齿间相对应点弧线距离. 法向节距(Normal Pitch):渐开线齿轮沿特定断面同一垂线所测节距.

编辑本段塑料齿轮

随着科学的发展，齿轮已经慢慢由金属齿轮转变为塑料齿轮。因为塑料齿轮更具有润滑性和耐磨性。 可以减小噪音，降低成本，降低摩擦。 常用的塑料齿轮材料有：PVC,POM,PTFE,PA,尼龙，PEEK等。

编辑本段生产企业

齿轮工业主要由三类企业组成：车辆齿轮传动制造企业，工业齿轮传动制造企业与齿轮专用装备制造企业。其中，车辆齿轮一枝独秀，其市场份额达到60%；工业齿轮由工业通用、专用、特种齿轮构成，其市场份额分别为18%、12%、8%；齿轮装备这一块只占市场份额的2%。 主要生产企业： 杭州前进齿轮箱集团有限公司 重庆齿轮箱有限责任公司 浙江恒久机械集团有限公司等。 齿轮工业主要由三类企业组成：车辆齿轮传动制造企业，工业齿轮传动制造企业与齿轮专用装备制造企业。其中，车辆齿轮一枝独秀，其市场份额达到60%；工业齿轮由工业通用、专用、特种齿轮构成，其市场份额分别为18%、12%、8%；齿轮装备这一块只占市场份额的2%。 主要生产企业举例： 杭州前进齿轮箱集团有限公司 重庆齿轮箱有限责任公司 浙江恒久机械集团有限公司 江苏飞船股份有限公司 亚实履带(天津)有限公司 南京高速齿轮制造有限公司 正茂集团有限责任公司 四川齿轮厂 杭州东华链条集团有限公司

编辑本段图片

直齿轮(应用于数控龙门铣床)

螺旋伞齿轮(应用于数控龙门铣床的附件铣头)

斜齿轮(应用于普通铣床)

齿轮轴(应用于数控立式车床)

各种模压成形齿轮(10张)

编辑本段中重型载货汽车齿轮概况

我国中重型载货汽车齿轮用钢牌号较多，主要是为适应引进当时国外先进汽车技术的要求。50年代我国从原苏联里哈乔夫汽车厂引进当时苏联中型载货汽车(即“解放”牌原车型)生产技术的同时，也引进了原苏联生产汽车齿轮的20CrMnTi钢种。 改革开放以后，随着我国经济建设的高速发展，为了满足我国交通运输的快速发展需要，从80年代开始，我国有计划地引进工业发达国家的各类先进机型，各类国外先进中重型载货汽车也不断引进。同时，我国大汽车厂同国外著名汽车大公司进行合作，引进国外先进汽车生产技术，其中包括汽车齿轮的生产技术。与此同时，我国钢铁冶炼技术水平也在不断提高，采用钢包二次冶炼及成分微调和连铸连轧等先进治炼技术，使得钢厂能生产出高纯净度、淬透性能带缩窄的齿轮用钢材，从而实现了引进汽车齿轮用钢的国产化，使我国齿轮用钢的生产水平上了一个新台阶。近年来，适合于我国国情的国产重型汽车齿轮用含镍高淬透性能钢也得到了开发和应用，取得了较好效果。汽车齿轮的热处理技术也从原50-60年代采用井式气体渗碳护发展到当前普遍采用由计算机控制的连续式气体渗碳自动线和箱式多用炉及自动生产线(包括低压(真空)渗碳技术)、齿轮渗碳预氧化处理技术，齿轮淬火控制冷却技术(由于专用淬火油和淬火冷却技术的使用)、齿轮锻坯等温正火技术等。这些技术的采用不仅使齿轮渗碳淬火畸变得到了有效控制、齿轮加工精度得到提高、使用寿命得到延长，而且还满足了齿轮的现代化热处理的大批量生产需要。 有关文献指出，汽车齿轮的寿命主要由两大指标考核，一是齿轮的接触疲劳强度，二是齿轮的弯曲疲劳强度。前者主要由渗碳淬火质量决定，后者主要由齿轮材料决定。为此，有必要对汽车齿轮用渗碳钢的要求、性能及其热处理特点有一个较全面的了解。

铬锰钛钢和硼钢

长期以来，我国载货汽车齿轮使用最普遍的钢种是20CrMnTi。这是上世纪50年代我国从原苏联引进的中型的汽车齿轮18XTr钢种(即20CrMnTi钢)。该钢晶粒细，渗碳时晶粒长大倾向小，具有良好的渗碳淬火性能，渗碳后可直接淬火。文献指出，在1980年以前，我国的渗碳合金结构钢(包括20CrbinTi钢)在钢材出厂时只保证钢材的化学成分和用样品测定的力学性能，但是在汽车生产时常常出现化学成分和力学性能合格的钢材，由于淬透性能波动范围过大而影响产品质量的情况。例如若20CrMnTi渗碳钢的淬透性过低，则制成的齿轮渗碳淬火后，心部硬度低于技术条件规定的数值，疲劳试验时，齿轮的疲劳寿命降低一半；若淬透性能过高，则齿轮渗碳淬火后内孔收缩量过大而影响齿轮装配。 由于钢材淬透性能对轮齿心部的硬度和畸变都有极其重大的影响，1985年冶金部颁布了我国的保证淬透性结构钢技术条件(GB5216-85)，在此技术条件中列入了包括20CxMnTiH、20MnVBH钢在内的10种渗碳钢的化学成分、淬透性能数据。标准中规定：用于制造齿轮的20CrMnTi钢的淬透性能指标为距水冷端9咖处的硬度为30-42HRC。在此之后，采用20CrMnTi钢生产齿轮的齿心部硬度过低和畸变过大的问题基本上得到了解决。但是不管齿轮模数大小和钢材截面粗细均采用同一钢号20CrMnTi钢显然是不合理的。近年来，由于我国钢材冶炼技术水平的提高以及合金结构钢供应情况的改善，已经有条件把齿轮钢的淬透性能带进一步缩窄，并根据不同产品(如变速器齿轮与后桥齿轮等)的要求开发新的钢种以满足其要求。 通过与钢厂协商，1997年长春一汽先后与生产齿轮钢厂的生产厂家签定了将20CrMnTi钢淬透性能分挡供应的协议，例如“解放”牌5t载货汽车上用于制造截面尺寸较小的变速器第一轴、中间轴齿轮和截面尺寸较大的后桥主、从动圆锥齿轮用20CrMnTiH钢淬透性能组别分别为I和Ⅱ，对应淬透性能分别为J9：30—36HRC和J9＝36～42HRC。 1960年前后，由于我国镍、铬钢的供应紧张，影响了我国含镍、铬钢材的生产。而当时我国的汽车工业是从原苏联引进的技术，苏联大量应用含镍、铬的钢材。因此，当时我国汽车工业大力发展了硼钢的开发、研制工作，用20MnVB和20Mn2TiB钢代替20CrMnTi渗碳钢制造齿轮。这是因为在结构钢中加入微量硼(0.0001%-0.0035%)可以显著地提高钢材的淬透性能，因此钢中加入微量硼可以代替一定数量的锰、镍、铬、钼等贵重合金元素，因而硼钢得到广泛的应用。长春一汽曾在“解放”牌汽车齿轮生产中使用过20MnTiB和20Mn2TiB钢。 东风汽车公司生产的“东风”牌5，载货汽车变速器和后桥齿轮分别采用20CrMnTi和20MnVB钢制造。同样，也与钢厂签定了把钢材淬透性能带缩窄并分档供应的协议。变速器和后桥主、从动圆锥齿轮用钢分别为20CrMnTiH(3)和20MnVBH(2)、20MnVBH(3)，对应淬透性能分别为J9＝32～39HRC和J9＝37～44HRC、J9＝34～42HRC。 我国綦江齿轮厂引进了德国公司的重型汽车变速器齿轮生产技术，在国内按德国Ⅲ公司的标准试制了该公司的Cr-Mn-B系含硼齿轮钢获得成功。其齿轮材料的淬透性能为J10＝31～39HRC 当然，20CrMnTi钢及20MnTiB钢、20MVB钢等含硼钢也存在不足。一般认为20CrMnTi等渗碳钢是本质细晶粒钢，渗碳后晶粒不会租化，可直接淬火。但实际上由于钢材冶炼质量的影响，常常在正常条件下发生晶粒粗化现象。对多批材料的实际晶粒度试验，发现相当部分实际晶粒度只有2—3级(930℃保温3h条件下)。文献认为，20CrMnTi由于Ti含量较高，钢中TiN夹杂物多，尤其是大块的TiN夹杂是齿轮疲劳时的疲劳源，它的存在会降低齿轮的接触疲劳性能。这种夹杂物呈立方结构，受力时易发生解理开裂，导致齿轮早期失效。另一个问题是该钢的淬透性能有限，不能满足大直径大模数齿轮的要求，渗碳有效硬化层深度和心部硬度均不能满足重型齿轮的要求。此外，在热处理过程中20CrMnTi钢易产生内氧化和非马氏体组织而降低齿轮的疲劳寿命。但目前在我国齿轮渗碳钢中还没有哪一种钢在渗碳工艺上有20CrMnTi钢这样成熟和可靠。所以，它仍是目前国内使用最普遍的渗碳钢种。20MnVB、20MnTiB和20Mn2TiB等硼钢也存在一些缺点，如在冶炼时由于脱氧去氮不好而使硼不能起到增加淬透性能的作用，因此，使硼钢的性能不稳定，渗碳淬火后的齿轮畸变增大而影响产品的质量。同时由于混晶和晶粒易于粗大，致变形不易控制和韧性较差，且硼钢齿轮根部易产生托氏体组织和碳氮共渗齿轮的黑网、黑带。因此，目前很多工厂中止使用该钢种。然而，决不能就此得出硼钢不适宜作齿轮渗碳钢的结论。含硼的渗碳钢在国外还有使用。例如，德国著名的Ⅳ齿轮厂，一直使用由其本厂拟订的保留钢种ZF7，这是一种含硼的低碳铬锰钢。该钢主要化学成分(质量分数，%)为0.15～0.20C，0.15～0.40S，1.0～1.3Cr，1.0～1.3Mn，0.001～0.003B。美国汽车变速器齿轮和后桥主、从动齿轮有的也采用含硼渗碳钢，如50B15、43BVl4和94B17。因此，只要钢厂冶炼技术跟上去，硼钢的上述问题是能够解决的。 20CrMnTiH、20MnVBH和20MnTiBH钢齿轮锻坯在连续式等温正火炉内进行处理可以保证得到均匀分布的片状珠光体+铁素体。这样可以使齿轮的热处理畸变大大减小，使齿轮的精度提高，使用寿命延长。 齿轮锻坯等温正火硬度为156～207HB。

铬锰钼钢和铬钼钢

22CrMnMo、20CrMnMoH和20CrMoH钢由于有着较高淬透性而用于中型汽车齿轮。此类钢可采用渗碳后直接淬火工艺。由于铬锰钼钢和铬钼钢中含有铬和钼等形成碳化物的元素，在渗碳过程中将促使轮齿表面碳含量增加，容易在渗碳层组织中出现大量碳化物，使渗碳层性能恶化。因此，齿轮采用铬锰钼钢和铬钼钢渗碳时，宜采用弱渗碳气氛，以防止形成过量碳化物。22CrMnMo和20CrMnMoH齿轮锻坯正火后在650～670℃进行高温回火处理，金相组织为细片状珠光体+少量铁素体，硬度为171～229HB。20CrMnH齿轮锻坯最好在连续式等温正火炉中处理，935～945℃加热，640～650℃先预冷后等温，可获得均匀的铁素体+珠光体组织，硬度为156～207HB。文献指出，20CrMoH钢冶炼工艺稳定，淬透性带较窄且易于控制，与20CrMnTi钢齿轮比较，具有热处理畸变小；渗层有良好、稳定的淬透性；金相组织、渗碳淬火后的表面和心部硬度，均能较好地满足技术要求；疲劳性能好，比较适合汽车中小模数齿轮。综合考虑齿轮的服役条件，既保证齿轮的疲劳寿命，又减少齿轮的热处理畸变，在用以制造变速箱齿轮时应为J9＝30～36HRC，用以制造后桥齿轮时应为J9＝37～42HRC。

国外先进汽车齿轮用钢的国产化

随着国外先进车型的引进，各种齿轮钢的国产化使我国的齿轮钢水平上了一个新台阶。目前，德国的Cr-Mn钢，日本的Cr-Mo系钢，和美国的SAE86钢满足了中小模数齿轮用钢。国产载货汽车齿轮有的采用美国牌号SAE8822H钢，如8t和10t桥用圆锥齿轮采用SAE8822H，该钢主要化学成分(质量分数，%)为0.19～0.25C，0.70～1.05Mn，0.15～0.35Si，0.35～0.75Ni，0.35～0.65Cr，0.30～0.40Mo。文献认为，控制淬透性是解决齿轮畸变问题的关键。为减少畸变应选用Jominy淬透性带宽在4HRC以下的H钢。采用H钢的齿轮热处理后精度(接触区)比普通钢高70%～80%，使用寿命延长。因此，工业发达国家先后规定了渗碳合金结构钢的淬透性带。根据需要将淬透性带限制在很窄的范围(4～5HRC)。1)在德国订货时，可以要求钢材的淬透性能在给定的范围内，也可以要求缩窄淬透性能的钢材。17CrNiM06非常适合制造大模数重负荷汽车齿轮，该钢主要化学成分(质量分数，%)为0.15～0.20C，0.40～0.60Mn，1.50～1.80Cr，0.25～0.35Mo，1.40～1.70Ni。此钢在我国已开始生产和使用。文献认为，在17CrNiM06钢齿轮渗碳过程中，在适当降低渗碳后期碳势的同时加快渗碳后的冷却速度，由空冷改为风冷，阻止大块碳化物的形成，然后在630cC进行高温回火，以析出部分合金碳化物，为的是在820℃二次加热淬火时减少残留奥氏体量，最终获得较好的金相组织。2)奥地利"Styer"重型汽车厂要求淬透性带宽为7HRC。3)日本中重型货车，如“日野”牌KB222型载重9t汽车和“日产”牌CKL20DD型载货8t汽车的变速器齿轮及后桥齿轮广泛采用Cr-Mo系钢，如SCM420H和SCM822H钢，相当于我国国产化20CrMnMoH和22CrMoH钢。 此类钢具有较高的淬透性能。在一定范围内，齿轮的弯曲疲劳寿命随着淬透性的增加而提高。文献指出，长春一汽开始在生产“解放”牌9t载货汽车后桥齿轮时，采用20CrMnTiH钢，既使使用淬透性能为Ⅱ组的钢材(J9＝36～42HRC)，热处理后齿轮轮齿心部硬度也只有22～24HRC，达不到齿轮技术条件规定的要求，汽车在使用时，后桥主动和从动圆锥齿轮发生早期损坏。因此不得不选用淬透性能更高的Ct-Mo钢，其主要成分参考日本的SCM822H齿轮钢，该钢材的主要化学成分(质量分数，%)为：0.19～0.25C，0.55～0.90Mn，0.15～0.35Si，0.85～1.25Cr，0.35～0.45Mo。经与钢厂协商，生产出了国产化的新钢种22CrMoH钢，其淬透性能指标为J9＝36～42HRC，较好地满足了汽车齿轮的使用要求。但是，该钢的工艺性能较差，齿轮锻坯要经过等温退火处理后才能进行切削加工，硬度为156～207HB，金相组织为先共析铁素体+伪共析珠光体。此钢淬透性能较高，普通正火容易产生粒状贝氏体，粒状贝氏体的出现对切削加工极为不利，不仅使刀具的使用寿命大幅度下降，而且由于异常组织的出现，总是伴随着金相组织的不均匀性，最终造成齿轮热处理畸变的增大。4)近年来，美国汽车制造厂家力图降低生产成本并提高零件的可靠性和耐久性，这就需要产品的几何尺寸及力学性能的高度一致。对热处理的零件要改善产品性能的一致性，必须降低零件淬火后硬度的分散程度，这就与钢的淬透性能带的宽窄程度有直接关系。齿轮心部硬度的一致性将减少热处理的畸变，从而提高齿轮的精度，并使轮齿表层的残余压应力分布更加均匀。美国载货汽车变速器齿轮和后桥主动圆锥齿轮用钢有的采用SAE8620钢和SAFA820钢制造。美国SAE8620H、SAE8822H等牌号钢在我国也已开始生产(如宝钢集团上钢五厂等)和使用，分别用于中型载货汽车变速器齿轮和后桥圆锥齿轮。

国内重型汽车齿轮用钢

目前，我国齿轮钢基本满足使用和引进技术过程国产化的要求，而重型车传动齿轮及中重型车的后桥齿轮用钢，尚有待开发和生产。根据国内重型汽车的使用技术现状分析，超载使用和路况较差这两个问题较为严重，而且短期内无法克服，这就使齿轮经常承受较大的过载冲击载荷。过载冲击载荷介于疲劳和断裂应力之间，它对齿轮使用寿命有很大影响，往往造成齿轮早期失效。从这一点来说，大模数重负荷汽车齿轮应选择Cr-Ni或Cr-Ni-Mo系钢，如德国的17CrNiM06钢最好，还有国产20CrNi3H、20CrNiMoH钢。大功率发动机的问世促进了新型Cr-Ni-Mo系列齿轮钢

引起驱动桥齿轮噪音的主要原因是齿轮在在运转中的震动，齿轮参数的选取，齿轮的安装方式以及润滑等，以下就此分别进行分析。

2、齿轮参数对齿轮传动噪音的影响

齿轮参数的选择是决定齿轮工作性能和噪音的首要问题。

2.1模数和齿数

齿轮的模数越大，强度越高，在传动中齿形变形越小。从理论上说，所引起的齿轮角速度会小一些，引起的震动和噪音也会小一点，但事实上模数越大，加工误差的绝对值也会增大，在传动中会增大动载荷，增大震动和噪音；同时，由声学理论上来说，旋转体的端面面积越大，相同角速度时产生的噪音也越大。当齿数一定时，增大模数，就增大了端面面积，增大了噪音的发射能力。另一方面，齿轮噪音也与齿轮节圆的线速度有关，线速度越大，运转噪音也越大，相关试验反映，齿轮线速度增加一倍，齿轮噪音增加6分贝。

当模数一定时，减少齿轮的齿数，就减少了噪音，就减少了噪音的辐射面积，同时也减少了齿轮的圆周速度，这些都有利于降低齿轮噪音。但减少齿数受到以下两方面的限制：一是齿数太少，用范成法加工齿轮时会出现根切现象；另一方面，当压力角一定时，主被动的齿数和太小，会降低重叠系数，影响平稳性和传递载荷的能力。

综合上述分析，从降低齿轮噪音方面来说，应该在满足强度的前提下，选用较小的模数；在保证单个齿轮不根切，主被动齿轮的接触比在1.75-2.0的前提下选用较少的齿数，以便得到较小的齿轮直径。

另外，在齿轮传动中，要求主被动齿轮的齿数应互为质数，这样可以分散齿接触误差对传动平稳性的影响，在传动中就不会出现某些周期性的重复啮合现象，这就消除了这种误差引起齿轮传动中的周期性的强迫震动所引起的噪音。

2.2、接触比和主动锥齿轮螺旋角

主被动齿轮的接触比一般被认为是评定齿轮传动平稳性和承载性的重要指标，增大接触比可以减少主被动齿轮结合和分离时的冲击力，就会减少震动和噪音。但当修正接触比超过2.3时，就不能保证相应应力下的耐久寿命，特别是齿轮的抗冲击力减弱。加大主动锥齿轮的螺旋角可以增大主被动齿轮的接触比，因次应在保证主动齿轮强度的基础上选择略大的螺旋角，使传动平稳并提高齿轮寿命。

2.3、从动轮齿面宽

从理论上说，增加齿宽可以提高齿轮的强度和刚度，减少齿轮齿在啮合中的变形，减少噪音。在试验中发现齿宽变化对噪音的影响有限，齿轮噪音几乎没有太大的变化，因此，在设计中一般按Gleason推荐的取外锥距的30%到33%。

2.4、齿两侧平均压力角

增大压力角，可以提高齿轮的强度，但在主被动齿轮齿数不变时，增大压力角将降低接触比。更重要的是增大压力角，会增大轴承的径向负荷和轴的弯曲变形，这将影响主被动齿轮的正常啮合，引起震动和噪音。因此提高为了提高齿轮的承载能力，采用大的压力角的齿轮是弊大于利。日产柴现在两侧的平均压力角为22.5°。

2.5、齿侧间隙

Gleason推荐的齿侧间隙如下，

模数 齿侧间隙（mm）

25.4 0.50-0.75

12.7 0.30-0.40

8.47 0.20-0.28

6.35 0.15-0.20

4.23 0.1-0.15

2.54 0.05-0.10

双曲面齿轮加工具有一定的侧隙量，这个侧隙是根据齿距和工作条件而定的。如果齿侧间隙太小，就会增加齿间润滑油的压力，引起弹性震动，甚至破坏齿面的油膜，还可能引起齿侧的干涉。因此在Gleason推荐的范围内，选用偏大的齿侧间隙对降低齿轮噪音是有利的。

2.6、偏置距

双曲面齿轮的相对于螺旋锥齿轮来说，主、被动齿轮轴存在有向上或向下的偏移，这个偏移量既为双曲面齿轮的偏置距。偏置距增大可以增大主动锥齿轮的直径，使其具有好的强度和刚度，提高齿轮传动的负荷，同时可以选用较大的螺旋角，增加接触比，降低传动噪音。但太大的偏置距会产生根切，因此应在不产生根切的前提下增大偏置距。Gleason推荐的偏置距为平均锥距的20%以下。

2.7、齿廓修形

无疑，提高齿轮加工精度和装配精度是降低齿轮噪音的重要途径。在试验中，一对转速为1000转/分的齿轮仅将齿形误差从0.017mm降低到0.005mm时，测的噪音降低8分贝。因此，可以采取磨齿加工进行修形的方式来降低齿轮噪音。

2.8、材料及热处理

2.8.1、双曲面齿轮用的材料，应有足够的机械性能、低的成本及良好的工艺性能，目前汽车锥齿轮几乎全部采用渗碳钢。为了提高齿轮的精度，降低齿轮噪音，应选用变形小的材料，另外钢材的机械加工性在成批生产的齿轮中尤为重要，它对齿轮的光洁度、加工残余应力、切削效率及刀具寿命均有直接关系。建议选用20CrMoH、22CrMoH等材料。

2.8.2、热处理采用渗碳、淬火、回火工艺。渗碳层太薄时，容易产生表层剥落及压陷，影响齿轮的抗弯疲劳强度，层太厚时，渗碳层的表面残余应力减小，表层金相组织恶化，其深度应根据齿轮的模数或齿宽的大小、齿轮载荷的大小进行选取，一般层深取分度圆齿厚的1/5-1/6。参碳层的表面硬度通常取HRC58-63。齿轮的心部硬度较低时，受载后易产生心部过度层的塑性变形，使渗碳层过载，出现层深剥落及点蚀，并降低齿轮的抗弯强度，故应保证齿轮轮齿有足够的心部强度，通常，心部硬度取HRC33-48。

以上所提到的是在齿轮设计中常用到的一些设计参数。实际上，它们之间都是相互联系有是相互制约的，任何指标的多与少、高与低都是相对的、有限的。片面地、过高地追求某一个或几个高指标，不注意其它参数间的相互影响、相互关系，不仅不能实现降低齿轮噪音的目的，往往还会降低齿轮传动的性能，缩短齿轮的工作寿命或增加成本。只有在设计中对各种因数全面考虑、综合分析，才能设计出成本低廉，性能良好的产品。

3、双曲面齿轮副的安装对传动噪音的影响

3.1、主动锥齿轮的支撑形式

在壳体结构和轴承形式已定的情况下，主动齿轮的支撑形式及安装方式对支撑刚度影响很大，这是齿轮能否正确啮合并具有较高使用寿命的重要因数之一。主动锥齿轮的布置方式有两种，悬臂式和骑马式。悬臂式是指齿轮以其轮齿大端一侧的轴径悬臂式的支撑于一对轴承上；骑马式是指齿轮前、后两端的轴径均以轴承支撑，采用该结构支撑可使支撑刚度大为减小，约为悬臂式支撑的1/30，而主动锥齿轮后轴承的径向负荷比悬臂式的要减小至1/5-1/7。轴承承载能力可以提高10%左右。此外由于齿轮大端一侧前轴承及后轴承之间的距离很小，可以缩短主动锥齿轮轴的长度，使布置更紧凑，这有利于减小传动轴夹角及整车布置。因此对客车用驱动桥而言，尽量采用骑马式布置方式，提高齿轮刚度，降低传动噪音。

3.2、主、被齿轮安装精度

目前螺旋锥齿轮是成对制造和使用的。因此，在实际生产中，通常沿用成对齿轮检验的办法，及要求在滚动检验机上检验成对齿轮的齿面接触区及噪音，大轮转一周的侧隙变化量及齿侧隙的极限值。

3.2.1、齿面接触区

齿面接触区是锥齿轮的主要质量指标之一。在实际生产中按JB180-60来确定安装区是否满足要求，若接触区位置不正确，将造成运转噪音的明显变化引起齿轮的不正常损坏。

3.2.2、噪音

齿轮噪音检验要求目前尚无统一的标准，东风公司QCT533-1999《汽车驱动桥　台架试验方法》可以大致的对齿轮噪音和主、被动齿轮的安装起到一定的控制作用。

3.3、轴承

在机械传动中，轴承也是引起噪音的一个重要环节，与滚动轴承相比，滑动轴承传动比较平稳，噪音比较低，但滑动轴承的润滑效果是个难题，目前它们的应用还受到一定的限制。

滚动轴承目前应用较广，类型很多，它自身的噪音一方面和自身的精度等级有关；另一方面也受到结构形式的影响。在滚道直径相同时，轴承中的钢球越多，轴承的钢度越好，震动和噪音越小。另外，轴承内外环间的间隙过大，也会引起轴承的震动，因此安装时应在轴向加一定的予紧载荷，并保证充分润滑。

4、润滑对齿轮传动噪音的影响

4.1、采用飞溅润滑时，润滑油的添加量

添加润滑油太少，油面过低，齿轮得不到充分润滑，右面过高，会引起过大的搅油损失，会增加噪音。一般而言，加润滑油至被动轮下齿面宽的1/3处，进行试验，根据试验中润滑油的温度、齿轮的传动噪音和磨损情况进行适量调整。

4.2、油品

润滑油的粘度也是影响齿轮噪音的重要因数。粘度大，阻尼大，齿轮发出的噪音低。但在飞溅润滑中粘度大，油的的阻力大，齿轮在油中运行引起的损耗大，容易引起油温升高，同时根据客车驱动后桥双曲线齿轮的使用环境一般采用85W/90重负荷车辆齿轮油（GL-5）。

总之，添加润滑油能减少对齿轮传动时齿轮间的磨损，延长齿轮寿命，降低传动噪音，同时冷却齿轮副，以减少齿轮的胶合。因此，设计者应根据齿轮的实际使用情况选用合适的润滑油和采取适当的润滑方式。

5、结论

5.1、在驱动桥齿轮设计中，采取的各种方案、措施均应从实际出发，尽量让各种因数相互影响、相互制约的特性，为设计所用。

5.2、对驱动桥齿轮噪音级别的要求，应从实际出发，要求太低，不能满足用户要求；要求过高，必然会增加成本，甚至难以实现，降低产品的竞争能力。

6、参考文献

《螺旋锥齿轮》 北京齿轮厂 科学出版社

《格利森锥齿轮技术资料》 北京齿轮厂译 机械工业出版社

《汽车理论》 余志生 机械工业出版社