齿轮材料性能表[1]1

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常用的齿轮材料牌号 -回复

常用的齿轮材料牌号-回复齿轮材料是指用于制造齿轮的具有一定物理和化学性质的材料。

不同的齿轮在不同的工作环境和承受力量下，需要选择适宜的齿轮材料。

下面将介绍一些常用的齿轮材料牌号，以及它们的特点和应用。

1. 碳钢（如45#钢、40Cr等）：碳钢是最常见的齿轮材料之一，具有良好的强度和韧性。

45#钢适用于低速和中等载荷的齿轮，而40Cr钢适用于高速和较高载荷的齿轮。

碳钢具有成本低、加工性好的优点，广泛应用于机械传动系统中。

2. 合金钢：合金钢是将一定数量的合金元素（如铬、钼、镍等）添加到碳钢中制成的。

通过合金的添加，合金钢齿轮可以提高硬度、耐磨性和疲劳强度。

一些常见的合金钢有20CrMnTi、20CrNiMo和40CrNiMo等。

这些材料适用于高负荷、高速度和高温度的工作环境下。

3. 不锈钢（如304、316等）：不锈钢齿轮适用于需要抗腐蚀性能的工作环境，如食品加工、制药和化工等领域。

不锈钢齿轮具有优良的耐腐蚀性、高温性能和良好的表面光洁度。

4. 铝合金：铝合金齿轮具有低密度、良好的导热性和高的机械强度。

铝合金齿轮常用于航空、汽车和自行车等领域，可以减轻负荷和降低传动系统的惯性。

5. 铜合金：铜合金（如铜锌合金、铜锡合金等）具有良好的导热性、耐磨性和强度。

铜合金齿轮适用于高速和高负荷的工作环境，如船舶、电力设备和重型机械等。

常见的铜合金有铜锌合金（如HTB2、ZCuSn10P1等）和铜锡合金（如ZCuSn6Zn6Pb3等）。

6. 塑料：塑料齿轮是一种轻质、低噪声的传动元件，具有耐磨性和耐腐蚀性能。

常见的塑料材料有聚乙烯、聚氨酯、聚甲醛等。

塑料齿轮广泛应用于家电、玩具和小型机械等领域。

选择合适的齿轮材料需要综合考虑载荷、转速、工作环境和工作温度等因素。

不同的材料具有不同的特点和适用范围。

正确选择合适的齿轮材料可以提高齿轮的使用寿命和工作效率，降低维护成本和故障率。

在实际应用中，还需要注意齿轮的设计、制造和装配等方面，以确保齿轮系统的正常运行。

常用齿轮材料及其力学性能

9.10齿轮常用材料及许用应力为了保证齿轮工作的可靠性，提高其使用寿命，齿轮的材料及其热处理应根据工作条件和材料的特点来选取。

对齿轮材料的基本要求是：应使齿面具有足够的硬度和耐磨性，齿心具有足够的韧性，以防止齿面的各种失效，同时应具有良好的冷、热加工的工艺性，以达到齿轮的各种技术要求。

常用的齿轮材料为各种牌号的优质碳素结构钢、合金结构钢、铸钢、铸铁和非金属材料等。

一般多采用锻件或轧制钢材。

当齿轮结构尺寸较大，轮坯不易锻造时，可采用铸钢；开式低速传动时，可采用灰铸铁或球墨铸铁、低速重载的齿轮易产生齿面塑性变形，轮齿也易折断，宜选用综合性能较好的钢材；高速齿轮易产生齿面点蚀，宜选用齿面硬度高的材料；受冲击载荷的齿轮，宜选用韧性好的材料。

对高速、轻载而又要求低噪声的齿轮传动，也可采用非金属材料、如夹布胶木、尼龙等。

常用的齿轮材料及其力学性能列于下表。

钢制齿轮的热处理方法主要有以下几种：●表面淬火表面淬火常用于中碳钢和中碳合金钢，如 45、 40Cr钢等。

表面淬火后，齿面硬度一般为40～55HRC。

特点是抗疲劳点蚀、抗胶合能力高。

耐磨性好；由于齿心部分未淬硬，齿轮仍有足够的韧性，能承受不大的冲击载荷。

●渗碳淬火渗碳淬火常用于低碳钢和低碳含金钢，如 20、 20Cr钢等。

渗碳淬火后齿面硬度可达56～62HRC，而齿轮心部仍保持较高的韧性，轮齿的抗弯强度和齿面接触强度高，耐磨性较好，常用于受冲击载荷的重要齿轮传动。

齿轮经渗碳淬火后，轮齿变形较大，应进行磨削加工。

●渗氮渗氮是一种表面化学热处理。

渗氮后不需要进行其他热处理，齿面硬度可达700～900HV。

由于渗氮处理后的齿轮硬度高，工艺温度低，变形小，故适用于内齿轮和难以磨削的齿轮，常用于含铅、钼、铝等合金元素的渗氮钢，如38CrMoAl等。

●调质调质一般用于中碳钢和中碳合金钥，如45、40Cr、35SiMn钢等。

调质处理后齿面硬度一般为220～280HBS。

齿轮的强度计算

齿轮的强度计算
授课：大山时间：4.11
一、齿轮材料及热处理
1.对齿轮材料性能的要求
齿轮的齿体应有较高的抗折断能力，齿面应有较
强的抗点蚀、抗磨损和较高的抗胶合能力，即要求：
齿面硬、芯部韧。
2.常表用1齿轮常材用料齿轮材料及其机械性能
钢材的韧性好，耐冲击，通过热处理和化学处理
可改善材料的机械性能，最适于用来制造齿轮。
式4和5适用钢制齿轮，若为钢对铸铁或铸铁对铸铁，则应将公式中
的系数335分别改为285和250。许用接触应力[H]按下式计算
[
H
]
H lim
SH
Hlim为试验齿轮的接触疲劳极限；其值可下图查出。SH为齿面接触
疲劳安全系数，其值由下表查出。
齿根弯曲疲劳强度计算
假定载荷仅由一对轮齿承担，按悬臂梁计算。齿顶啮合时，弯矩达最大值。
4. 正火正火能消除内应力、细化晶粒、改善力学性能和
切削性能。机械强度要求不高的齿轮可用中碳钢正火处理。大直径的齿轮可用铸钢正火处理。
5. 渗氮渗氮是一种化学处理。渗氮后齿面硬度可达
60~62HRC。氮化处理温度低，轮齿变形小，适用于难以磨齿的场合，如内齿轮。材料为：38CrMoAlA。
特点及应用：调质、正火处理后的硬度低，HBS ≤ 350，属软齿
对于闭式传动，当齿面硬度不太高时，轮齿的弯曲强度通常是足
够的，故齿数可取多些，例如常取z1=24~40。当齿面硬度很高时，
轮齿的弯曲强度常感不足，故齿数不宜过多。
许用弯曲应力[F]按下式计算
F
F Lim
SF
Flim按下图查取
齿轮的弯曲疲劳极限Flim
SF—轮齿弯曲疲劳安全系数，按下表查取。

齿轮材料性能要求【要点】

齿轮材料性能要求由齿轮的失效形式可知，设计齿轮传动时，应使齿面具有较高的耐磨损、抗点蚀、抗胶合及抗塑性变形的能力，而齿根要有较高的抗折断的能力。

因此，对轮齿材料性能的基本要求为：齿面要硬、齿芯要韧。

（一）常用的齿轮材料1．钢钢材的韧性好，耐冲击，还可以通过热处理或化学热处理改善其力学性能及提高齿面硬度，故最适应于用来制造齿轮。

（1）锻钢除尺寸过大或者是结构形状复杂只宜铸造者外，一般都用锻钢制造齿轮，常用的是含碳量在(0.15～ 0.6)%的碳钢或合金钢。

制造齿轮的锻钢可分为：软齿面（硬度≤350HBS）：经热处理后切齿的齿轮所用的锻钢对于强度、速度及精度都要求不高的齿轮，应采用以便于切齿，并使刀具不致迅速磨损变钝。

因此，应将齿轮毛坯经过正火（正火）或调质处理后切齿。

切制后即为成品。

其精度一般为8级，精切时可达7级。

这类齿轮制造简便、经济、生产效率高。

硬齿面（硬度＞350HBS）：需进行精加工的齿轮所用的锻钢高速、重载及精密机器（如精密机床、航空发动机）所用的主要齿轮传动，除要求材料性能优良，轮齿具有高强度及齿面具有高硬度（如58～65HRC）外，还应进行磨齿等精加工。

需精加工的齿轮目前多是先切齿，再做表面硬化处理，最后进行精加工，精度可达5级或4级。

这类齿轮精度高，价格较贵，所以热处理方法有表面淬火、滲碳、氮化、软氮化及氰化等。

所以材料视具体要求及热处理方法而定。

合金钢根据所含金属的成分及性能，可分别使材料的韧性、耐冲击、耐磨及抗胶合的性能等获得提高，也可通过热处理或化学热处理改善材料的力学性能及提高齿面的硬度。

所以对于既是高速、重载又要求尺寸小、质量小的航空用齿轮，就都用性能优良的合金钢（如20CrMnTi，20Cr2Ni4A等）来制造。

（2）铸钢铸钢的耐磨性及强度均较好，但应经退火及正火处理，必要时也可进行调质。

铸钢常用于尺寸较大的齿轮。

2．铸铁灰铸铁性质较脆，抗冲击及耐磨性都较差，但抗胶合及抗点蚀的能力较好。

20CrMnTi齿轮渗碳和碳氮共渗工艺对比[1]

60～62 38～40 018～1 6 级合格合格合格合格
59～62 40～42 018～1 6 级合格不合格合格不合格
3 结束语
目前 ,工厂已采用此工艺进行正式生产 ,齿轮变形问题得到了解决。而且由此带来明显节能效果 ,每年可节电 5 万 kW·h, 也减少了原渗碳因温度高 ,电炉耐热材料寿命短 ,维修频繁的问题 ,降低了成本 ,提高了效益。
61～63 40～43 018～1 8 级合格合格合格不合格
60～63 39～42 018～1 8 级合格合格合格合格
渗碳 59～62 38～40 018～1 6 级合格合格合格合格
60～62 40～42 018～1 6 级合格合格合格合格
60～62 37～40 018～1 6 级合格合格不合格合格
摘要 :通过 20CrMnTi齿轮渗碳和碳氮共渗工艺对比试验 ,寻求减少齿轮变形 ,提高生产效率的方法。关键词 :齿轮 ,渗碳 ,碳氮共渗中图分类号 :TG15618 + 2 文献标识码 :A 文章编号 :1007-4414 (2000) 04-0060-01
农用车齿轮要求高硬度 ,高耐磨性 ,高冲击韧度和疲劳强度 ,一直采用 20CrMnTi材料 ,其常规热处理为渗碳工艺 ,但热处理过程中 ,变形控制是技术难题 , 废品率极高。我们采用碳氮共渗工艺与原工艺进行对比试验 ,以寻找减少变形 ,提高生产效率的途径。
醇 ,甲醇于 400～500 ℃裂解 ,反应如下 :CH3OH →CO +2H2, 气氛中 CO 含量为 33%,H2 为 6617% 。碳浓度约为 014%, 没有富化作用 ,只起保护作用。而根据铁2碳相图 ,在 727 ℃时发生珠光体向奥氏体转变 , 在 750 ℃时奥氏体中的碳含量达 0178%, 在时 ,通入适量煤油和氨气 ,一方面可以快速提高炉内碳势 ,缩短炉气回复时间 ;另一方面对齿轮表面进行碳氮共渗 ,缩短随后的共渗时间。当温度升到 860 ℃ 即调整煤油和氨气至正常工艺参数。这样 ,共渗时间比常规共渗工艺缩短 1h, 故生产效率与原渗碳工艺相比基本相同。但由于共渗温度低 ,齿轮变形大大减小 ,且晶粒得到细化 ,其力学性能提高了。齿轮共渗后经热处理表面获得含氮马氏体和少量氮化物 ,比渗碳热处理后的表层具有更高硬度 ,高耐磨性。

齿轮常用材料

齿轮常用材料
齿轮是机械传动中常见的零部件，常用于改变轴线方向、传递动力和扭矩等。

齿轮的材料选择直接影响到齿轮的使用性能和寿命。

在实际应用中，常用到以下几种齿轮常用材料：
1. 碳素钢：碳素钢是一种普遍使用的齿轮材料。

它具有良好的可加工性、硬度和耐磨性。

碳素钢齿轮通常适用于低速和中速传动系统。

2. 铁素体不锈钢：铁素体不锈钢具有良好的耐蚀性和耐磨性，适用于一些要求耐蚀和强度较高的环境下。

不锈钢齿轮通常用于化工设备、食品加工设备等领域。

3. 铝合金：铝合金齿轮具有重量轻、高比强度和导热性好等特点。

它们通常用于航空航天、汽车和摩托车等领域，以减轻整体重量和提高传动效率。

4. 青铜：青铜齿轮具有良好的耐磨性和耐冲击性，适用于高速和高负荷的传动系统。

常见的青铜齿轮材料包括锡青铜、铝青铜和磷青铜等。

5. 铸铁：铸铁齿轮具有良好的耐磨性和强度，适用于大型和重负荷的传动系统。

它们通常用于钢铁、煤矿等行业。

6. 塑料：塑料齿轮具有良好的减震和减噪性能，重量轻且不需要润滑。

它们通常用于一些需要减少噪音和振动的设备，如家用电器、办公设备等。

7. 复合材料：复合材料齿轮是由两种或多种材料组合而成的，通常具有更好的机械性能和磨擦性能。

它们广泛应用于航天、汽车、电力等领域。

总之，齿轮的材料选择应根据具体的使用环境和要求进行，兼顾材料的硬度、耐磨性、耐蚀性、强度等性能，以确保齿轮的正常工作和长期使用。

齿轮加工方式

第一章齿轮的种类及应用范围第一节齿轮种类齿轮传动是目前机械传动中应用最广泛、最常见的一种传动形式。

齿轮用它的轮齿来传递力矩和运动、变换运动的方向、指示读数及变换机构的位置等.齿轮按轮齿齿廓曲线，可分为渐开线、摆线、圆弧线、双圆弧线齿轮等.按其外形，可分成圆柱齿轮、锥齿轮、蜗杆蜗轮、鼓形齿轮、非圆齿轮等。

按其传动形式，又可分为平行轴传动、相交轴传动及交错轴传动。

第二节齿轮的应用范围及特点第二章齿轮加工方法及工艺过程第一节齿轮加工方法一、齿轮常用材料及其力学性能齿轮的轮齿在传动过程中要传递力矩而承受弯曲、冲击等载荷.通过一段时间的使用，轮齿还会发生齿面磨损、齿面点蚀、表面咬合和齿面塑性变形等情况而造成精度丧失，产生振动和噪声等故障。

齿轮的工作条件不同，轮齿的破坏形式也不同。

选取齿轮材料时，除考虑齿轮工作条件外，还应考虑齿轮的结构形状、生产数量、制造成本和材料货源等因素。

一般应满足下列几个基本要求：1。

轮齿表面层要有足够的硬度和耐磨性。

2. 对于承受交变载荷和冲击载荷的齿轮，基体要有足够的抗弯强度与韧性.3。

要有良好的工艺性，即要易于切削加工和热处理性能好。

齿轮的常用材料及其力学性能见表1-3.二、常用齿形加工方法齿轮齿形的加工方法，有无切屑加工和切削加工两大类。

无切屑加工方法有：热轧、冷挤、模锻、精密铸造和粉末冶金等。

切削加工方法可分为成形法和展成法两种，其加工精度及适用范围见表1-4。

三、齿轮常用热处理（表1-5）第二节齿轮加工工艺过程齿轮制造技术是获得优质齿轮的关键。

齿轮加工的工艺,因齿轮结构形状、精度等级、生产条件可采用不同的方案，概括起来有齿坯加工、齿形加工、热处理和热处理后精加工四个阶段.齿坯加工必须保证加工基准面精度。

热处理直接决定轮齿的内在质量，齿形加工和热处理后的精加工是制造的关键。

也反映了齿轮制造的水平。

在齿轮加工工艺上,对软齿面和中硬齿面齿轮（300～400HBS），一般工艺方法为调质后滚齿或插齿。

齿轮硬度要求

二、典型零部件选材及工艺分析金属材料、高分子材料、陶瓷材料及复合材料是目前的主要工程材料。

高分子材料的强度、刚度较低、易老化，一般不能用于制作承受载荷较大的机械零件。

但其减振性好，耐磨性较好，适于制作受力小、减振、耐磨、密封零件，如轻载齿轮、轮胎等。

陶瓷材料硬而脆，一般也不能用于制作重要的受力零部件。

但其具有高熔点、高硬度、耐蚀性好、红硬性高等特点，可用于制作高温下工作的零部件、耐磨耐蚀零部件及切削刀具等。

复合材料克服了高分子材料和陶瓷材料的不足，具有高比强度、高减振性、高抗疲劳能力、高耐磨性等优异性能，是一种很有发展前途的工程材料。

与以上三类工程材料相比，金属材料具有优良的使用性能和工艺性能，储藏量大，生产成本比较低、广泛用于制作各种重要的机械零件和工程构件，是机械工业中最主要、应用最广泛的一类工程结构材料。

下面介绍几种钢制零部件的选材及热处理工艺分析。

㈠齿轮类零件的选材齿轮是机械工业中应用广泛的重要零件之一，主要用于传递动力、调节速度或方向。

1、齿轮的工作条件、主要失效形式及对性能的要求。

⑴齿轮的工作条件：①啮合齿表面承受较大的既有滚动又有滑动的强烈磨擦和接触疲劳压应力。

②传递动力时，轮齿类似于悬臂梁，轮齿根部承受较大的弯曲疲劳应力。

③换挡、启动、制动或啮合不均匀时，承受冲击载荷。

⑵齿轮的主要失效形式：①断齿：除因过载（主要是冲击载荷过大）产生断齿外，大多数情况下的断齿，是由于传递动力时，在齿根部产生的弯曲疲劳应力造成的。

②齿面磨损：由于齿面接触区的磨擦，使齿厚变小、齿隙加大。

③接触疲劳；在交变接触应力作用下，齿面产生微裂纹，遂渐剥落，形成麻点。

⑶对齿轮材料的性能要求：①高的弯曲疲劳强度；②高的耐磨性和接触疲劳强度；③轮齿心部要有足够的强度和韧性。

2、典型齿轮的选材⑴机床齿轮机床齿轮的选材是依其工作条件（园周速度、载荷性质与大小、精度要求等）而定的。

表13-3列出了机床齿轮的选材及热处理。

表13-3机床齿轮的选材及热处理传动齿轮工作时受力不大，工作较平稳，没有强烈冲击，对强度和韧性的要求都不太高，一般用中碳钢（例如45钢）经正火或调质后，再经高频感应加热表面淬火强化，提高耐磨性，表面硬度可达52~58HRC。

典型齿轮材料与常用齿轮钢材的化学成份

齿轮概述齿轮用钢的冶金质量要求齿轮材料的重要热处理特性齿轮材料的选择原则齿轮传动概述ﻭ齿轮材料常用齿轮钢材的化学成份典型齿轮材料低速重载及高速齿轮用渗碳钢ﻭ拖拉机齿轮常用钢及热处理技术要求汽车齿轮常用钢及热处理技机床齿轮常用钢及热处理工艺ﻭ蜗杆蜗轮副材料的选用术要求国外常用的齿轮材料渗碳钢渗碳用硼钢渗氮钢ﻭ调质和表面淬火用钢齿轮用钢的冶金质量要求齿轮传动概述齿轮传动是机械传动中最主要的一种传动型式，历史悠久，应用非常广泛。

齿轮传动的优点主要是：1. 传动的适用功率和传动速度范围广，从极小到10万kW，从极低到40m/s以上。

2. 传动平稳，传动比恒定。

3. 传动效率高，可达99%。

4. 结构紧凑，传动方式多样。

就齿轮传动装置的密封形式来说，分为开式、半开式及闭式三种；就使用情况来说，有低速、高速及轻载、中载、重载之别；就齿轮热处理的不同，齿轮又分为硬齿面齿轮（如经整体或渗碳淬火、表面淬火或氮化处理，齿面硬度HRC>55）、中硬齿面（齿轮经过整体淬火或表面淬火，齿面硬度大约载55>HRC>38，HB>350）和软齿面齿轮（如经调质、常化的齿轮，齿面硬度HB<350）。

齿轮传动的失效形式主要为齿面的疲劳点蚀、胶合、磨损、轮齿的疲劳断裂和塑性变形等，常见的是点蚀和断齿，开式齿轮主要是磨损和断齿。

在设计齿轮传动时，齿轮材料及其热处理的选择是首要问题。

原则上，承受较大载荷的齿轮的材料质量和热处理的齿面硬度要求也高，原则是齿面要硬、齿芯要韧。

对高速或传动精度要求高的齿轮，多采用硬齿面和磨齿方案。

对不重要的齿轮或载荷较小的齿轮，多从经济性考虑，材料要求不高，如优质或普通碳素钢调质或正火处理。

齿轮材料的重要热处理特性淬透性含义: 指钢接受淬火而获得马氏体的能力，不同钢种接受淬火的能力不同。

淬透性不同的钢，淬火后得到的淬透层深度不同，从而沿截面分布的金相组织以及机械性能也不同。

淬透层深度是指由淬火表面马氏体到50%马氏体层的深度。

常用的齿轮材料

常用的齿轮材料
（1）钢——最常用，可通过热处理改善力学性能
1）锻钢：
软齿面齿轮（HBS≤350）
如45、40Cr 热处理，正火调质，加工方法，热处理后精切齿形—8、7级，适合于对精度、强度和速度要求不高的齿轮传动。

硬齿面齿轮（HBS>350）（是发展趋势）
20Cr、20CrMnTi、40Cr、30CrMoAlA、表面淬火、渗碳淬火、氮化和氰化、先切齿→表面硬化→磨齿精切齿形→5、6级，适合于高速、重载及精密机械（如精密机床、航空发动机等）。

2）铸钢——用于尺寸较大齿轮，需正火和退火以消除铸造应力。

强度稍低。

3）铸铁——脆、机械强度，抗冲击和耐磨性较差，但抗胶合和点蚀能力较强，用于工作平稳、低速和小功率场合。

铸铁：灰铸铁；球墨铸铁——有较好的机械性能和耐磨性。

4）非金属材料——工程塑料（ABS、尼龙、取胜酰铵）、夹布胶木适于高速、轻载和精度不高的传动中，特点是噪音较低，无需润滑在某些低速和仪器仪表中还用铜合金和铝合金作齿轮（具有耐腐蚀、自润滑等特性）。

（2）齿轮材料的选择原则
1）齿轮材料须满足工作条件的要求：不同的工作条件选用不同的齿轮材料；
2）应考虑齿轮尺寸大小、毛坯成型方式及热处理和制造工艺；
3）正火碳钢用于载荷平稳或轻度冲击下工作的齿轮；调质钢用于中等冲击载荷下工作的齿轮；
4）合金钢用于高速、重载及在冲击载荷下工作的齿轮；
5）钢制软齿面齿轮要求HBS1=HBS2+130～5D。

原因：①小齿轮齿根强度较弱；②小齿轮的应力循环次数较多。

另：当大小齿轮有较大硬度差时，较硬的小齿轮会对较软的大齿轮齿面产生冷作硬化的作用，可提高大齿轮的接触疲劳强度。

常用铸造齿轮材料及其热处理工艺方法

常用铸造齿轮材料及其热处理工艺方法铸造齿轮因其加工性能好、耐磨性高、噪声低及成本低等优点，在机械制造行业得到广泛应用。

常用铸造齿轮材料主要包括铸铁及铸钢。

常用齿轮铸铁材料是灰铸铁和球墨铸铁，因铸铁中存在游离石墨和多孔性结构，故齿轮的耐磨性良好、噪声小。

与铸铁齿轮材料相比，铸钢材料具有较高强度、硬度和耐磨性能，可用于负荷较大的大型齿轮。

一、铸铁齿轮材料及其热处理铸铁齿轮常用材料为灰铸铁及球墨铸铁。

1.齿轮用灰铸铁灰铸铁抗拉强度低，脆性较高，抗弯及耐冲击能力很差，但它易于铸造，易切削，具有良好的耐磨性、缺口敏感性小、减振性及成本低特点，可用于低速、载荷不大的开式齿轮传动。

（1）齿轮用灰铸铁的牌号及力学性能齿轮用灰铸铁的牌号及抗拉强度见表1。

（2）灰铸铁齿轮表面硬度和耐磨性灰铸铁表面热处理前最好先正火处理。

表面热处理，如高中频感应淬火及化学热处理等，其中高中频感应淬火应用最多。

高中频感应淬火温度通常采用850~950℃加热淬火，由于铸铁导热性差，因此加热速度不易太快，单位功率要比同样的钢件小一些。

否则，会产生裂纹和熔化现象。

铸铁经高频感应加热后，淬火冷却介质一般采用水、PAG进行冷却。

回火温度一般在200~400℃，铸铁齿轮经淬火、回火后硬度为40~50HRC。

灰铸铁齿轮金相检验执行GB/T7216《灰铸铁金相检验》标准。

2.齿轮用球墨铸铁球墨铸铁的性能介于钢和灰铸铁之间，强度比灰铸铁高很多，具有良好的韧性和塑性，在冲击不大的情况下，可代替钢制齿轮。

齿轮制造主要使用珠光体和贝氏体球墨铸铁，牌号在QT500以上，热处理一般采用正火+回火。

（1）球墨铸铁牌号、基体组织、力学性能及其各热处理状态下的力学性能球墨铸铁牌号、基体组织、力学性能见表2。

（2）球墨铸铁热处理铸造齿轮毛坯的预处理一般采用退火、正火，也可进行正火+回火，或调质处理。

球墨铸铁齿轮的常用热处理工艺见表3。

（3）球墨铸铁金相检验执行GB/T9441《球墨铸铁金相检验》标准。

齿轮用什么材料

齿轮用什么材料齿轮是一种常见的机械传动元件，广泛应用于工业生产、交通运输等领域。

齿轮材料的选择对于齿轮的使用寿命、传动效率等有着重要的影响。

以下是几种常见的齿轮材料及其特点。

1. 碳钢材料：碳钢是最常见的齿轮材料之一，具有较高的强度和硬度，价格相对较低。

碳钢可以通过热处理达到适当的硬度，提高其抗磨损性能。

然而，碳钢具有较低的耐腐蚀性能，在潮湿或腐蚀性环境中容易生锈。

2. 铝合金材料：铝合金齿轮具有较轻的重量和良好的热导性能，在某些场景下可以提高传动效率。

此外，铝合金具有良好的抗腐蚀性能和可靠的耐久性。

然而，相对于其他金属材料，铝合金的强度和硬度较低，容易发生变形和磨损，在高负荷和高温环境下使用效果较差。

3. 不锈钢材料：不锈钢是一种具有良好耐腐蚀性的合金材料，常用于要求较高耐腐蚀性能的齿轮制造。

不锈钢具有较高的强度和硬度，可以通过热处理进一步提高其机械性能。

不过，不锈钢的密度较大，重量较重，因此在一些要求轻量化的场景中不太适用。

4. 铸铁材料：铸铁是一种常用的齿轮材料，具有较高的强度和硬度，且价格相对低廉。

铸铁齿轮可以通过热处理进一步提高其硬度和耐磨性。

此外，铸铁具有良好的耐热性和耐磨损性，适用于高温和高负荷环境。

然而，铸铁齿轮具有较高的密度和重量，对设备的传动效率和动力消耗有一定影响。

5. 铜合金材料：铜合金齿轮具有良好的导热性和耐磨性，并且在高速和高负荷环境下具有较好的抗冲击性能。

另外，铜合金具有较高的强度和硬度，适用于各种工作条件。

但是，铜合金齿轮的制造成本较高，且易受腐蚀。

总的来说，齿轮的材料选择应考虑传动力、传动效率、耐磨性、耐腐蚀性、重量、成本等因素。

在实际应用中，不同的场景和要求会导致不同的材料选择。

因此，根据具体的使用情况选择合适的齿轮材料非常重要。

20CrMnTi和20CrNiMo在重卡变速箱齿轮上的应用对比分析

3820CrMnTi 与20CrNiMo（对应美标8620）是变速箱齿轮加工常用表面硬化结构钢，其性能对比见表1。

虽然单纯从材料性能参数对比来看20CrMnTi 全面占优，但是普遍认为20CrNiMo 性能更好。

实际上材料性能参数较差的20CrNiMo 在价格上也要高出很多。

对于以上疑惑，将两种材料在某12挡变速箱上进行了实际对比验证。

实验中有20CrMnTi 齿轮出现键槽开裂问题，热处理变形也较大。

1 发动机扭矩传递计算实验变速箱所匹配发动机的扭矩转速曲线见图1。

配套发动机怠速600 r/min,最高转速2105 r/min。

发动机最高输出扭矩T：2100 Nm；转速区间1000～1400 r/min。

变速箱每挡输入转速差：（2 150-600）/12 = 129 r/min 实验齿轮理论工况区间：987～ 1 116 r/min 理论低速转速：600 + 129 × 3 = 987 r/min 理论高速转速：987 + 129 = 1 116 r/min或者22.5～30 km/h(以速90 km/h 计算)。

根据上面计算可知，实验齿轮工作于发动机最大扭矩输出范围内。

实验齿轮传动比1.63，所受最大扭矩：T max =T×i=2 100×1.63=3 4232 齿轮扭转计算计算齿轮小端面处键槽位置承受的扭转切应力（齿轮结构强度薄弱部位）实验齿轮相关尺寸见图2。

图2 实验齿轮相关尺寸齿轮小端面外径：Φ85 mm 键槽位置计算内径：Φ64.925 mm 轴的抗扭截面系数：20CrMnTi 和20CrNiMo在重卡变速箱齿轮上的应用对比分析□文/管雷全孟春徐民（中国重汽集团济南变速箱制造部）刘美丽（中国重汽集团济南商用车制造部）【摘要】20CrMnTi 与20CrNiMo 是变速箱齿轮加工常用表面硬化结构钢，两者性能参数近似，但是价格差异较大。

通过实验和分析寻找两者的具体差异，讨论20CrMnTi 替换20CrNiMo 的可行性。

NGW型行星齿轮减速器_行星轮的设计

目录一．绪论 (3)1．引言 (3)2．本文的主要容 (3)二．拟定传动方案及相关参数 (4)1．机构简图的确定 (4)２．齿形与精度 (4)３．齿轮材料及其性能 (5)三．设计计算 (5)1．配齿数 (5)2．初步计算齿轮主要参数 (6)（1）按齿面接触强度计算太阳轮分度圆直径 (6)（2）按弯曲强度初算模数 (7)3．几何尺寸计算 (8)4．重合度计算 (9)5．啮合效率计算 (10)四．行星轮的的强度计算及强度校核 (11)１．强度计算 (11)２．疲劳强度校核 (15)1．外啮合 (15)2．啮合 (19)３．安全系数校核 (20)五．零件图及装配图 (24)六．参考文献 (25)一．绪论1．引言渐开线行星齿轮减速器是一种至少有一个齿轮绕着位置固定的几何轴线作圆周运动的齿轮传动，这种传动通常用啮合且多采用几个行星轮同时传递载荷，以使功率分流。

渐开线行星齿轮传动具有以下优点:传动比围大、结构紧凑、体积和质量小、效率普遍较高、噪音低以及运转平稳等，因此被广泛应用于起重、冶金、工程机械、运输、航空、机床、电工机械以及国防工业等部门作为减速、变速或增速齿轮传动装置。

渐开线行星齿轮减速器所用的行星齿轮传动类型很多，按传动机构中齿轮的啮合方式分为:NGW、NW、NN、NGWN、ZU飞VGW、W.W等，其中的字母表示:N—啮合，W—外啮合，G—外啮合公用行星齿轮，ZU—锥齿轮。

NGW型行星齿轮传动机构的主要特点有:重量轻、体积小。

在相同条件下比硬齿面渐开线圆柱齿轮减速机重量减速轻1/2以上，体积缩小1/2—1/3;传动效率高;传动功率围大，可由小于1千瓦到上万千瓦，且功率越大优点越突出，经济效益越高;装配型式多样，适用性广，运转平稳，噪音小;外齿轮为6级精度，齿轮为7级精度，使用寿命一般均在十年以上。

因此NGW型渐开线行星齿轮传动已成为传动中应用最多、传递功率最大的一种行星齿轮传动。

2．本文的主要容NGW型行星齿轮传动机构的传动原理:当高速轴由电动机驱动时，带动太阳轮回转，再带动行星轮转动，由于齿圈固定不动，便驱动行星架作输出运动，行星轮在行星架上既作自转又作公转，以此同样的结构组成二级、三级或多级传动。

齿轮传动实用计算

SF
139MPa
查表9-7 SF 1.4
F
2
FLim1
SF
129MPa
F1
1.6KT1YF1 cos bmn2 z1
1.6 1.1 98840 2.51 cos11645 MPa 64 22 29
57.7 MPa [ F ]1
轮齿的计算载荷
Fc KFt
表4 载荷系数K
原动机
工作机的载荷特性平稳和比较平稳中等冲击大的冲击
电动机、汽轮机
1 ~ 1.2
1.2 ~ 1.6
1.6 ~ 1.8
多缸内燃机
1.2 ~ 1.6
1.6 ~ 1.8
1.9 ~ 2.1
单缸内燃机
1.6 ~ 1.8
1.8 ~ 2.0
2.2 ~ 2.4
注：斜齿、圆周速度低、精度高、齿宽小时取小值；
案例导入带式运输机传动装置设计（续）
已知条件: 两班制，载荷较平稳空载起动，单向运转速度允差±5%。
要求: 设计齿轮传动
i 4.4
P1 3.55 kW n1 343rpm T1 98.84N m
表1 标准模数系列（摘自GB1357-1987）（mm）
第一 1 1.25 1.5 2 2.5 3 4 5 6
u—齿数比，
+用于外啮合，－用于内啮合
b—接触齿宽，mm
Φd—齿宽系数表10-7
d
b d1
许用接触应力
H
K HN H lim
SH
式（10-14）
KHN －接触疲劳寿命系数，见图10-23 （应力循环次数 N = 60njLh）
j－齿轮转一圈时，同一齿面的啮合次数（ j1 = 1 ; j2 = 1/i ）

标准齿轮参数表

标准齿轮参数表齿轮是一种常见的传动装置，广泛应用于机械设备中。

标准齿轮参数表是对齿轮的各项参数进行统一规定和整理，以便于工程师和设计师在设计和选择齿轮时能够快速准确地找到所需的参数信息。

下面将介绍标准齿轮参数表中的常见参数及其含义，以便读者更好地理解和应用这些参数。

1. 齿轮类型，标准齿轮参数表中通常包括齿轮的类型，如直齿轮、斜齿轮、蜗杆齿轮等。

不同类型的齿轮适用于不同的传动场合，因此在选择齿轮时需要根据实际情况进行合理的选择。

2. 齿轮模数，齿轮模数是指齿轮的模数，它是齿轮齿数与分圆直径的比值。

在标准齿轮参数表中，通常会列出不同模数的齿轮参数，以便用户根据实际需要进行选择。

3. 齿数，齿数是指齿轮上的齿的数量，它直接影响到齿轮的传动比和传动效果。

在标准齿轮参数表中，会列出不同齿数的齿轮参数，以便用户根据实际需要进行选择。

4. 压力角，压力角是指齿轮齿廓上的压力线与法线的夹角，它是齿轮齿廓形状的重要参数。

在标准齿轮参数表中，会列出不同压力角的齿轮参数，以便用户根据实际需要进行选择。

5. 齿轮材料，齿轮材料是指齿轮的制造材料，不同的材料具有不同的强度和耐磨性。

在标准齿轮参数表中，会列出不同材料的齿轮参数，以便用户根据实际需要进行选择。

6. 齿轮精度，齿轮精度是指齿轮的加工精度和传动精度，它直接影响到齿轮的传动效果和使用寿命。

在标准齿轮参数表中，会列出不同精度等级的齿轮参数，以便用户根据实际需要进行选择。

7. 齿轮硬度，齿轮硬度是指齿轮的硬度水平，它直接影响到齿轮的耐磨性和使用寿命。

在标准齿轮参数表中，会列出不同硬度等级的齿轮参数，以便用户根据实际需要进行选择。

总结，标准齿轮参数表是工程师和设计师在设计和选择齿轮时的重要参考依据，它包括齿轮类型、齿轮模数、齿数、压力角、齿轮材料、齿轮精度和齿轮硬度等参数。

通过合理选择这些参数，可以确保齿轮在传动过程中具有良好的传动效果和使用寿命，从而保证机械设备的正常运行和使用安全。

齿轮材料选择

齿轮材料选择The document was finally revised on 2021（1）轻载、低速或中速、冲击力小、精度较低的一般齿轮，选用中碳钢，如Q235、Q275、40、45、50、50Mn等钢制造,常用正火或调质等热处理制成软齿面齿轮，正火硬度HBS160〜200; —般调质硬度HBS200〜280。

因硬度适屮，精切齿廓可在热处理后进行，工艺简单,成本低。

齿面硬度不高则易于磨合，但承载能力也不高。

这种齿轮主要用于标准系列减速箱齿轮、冶金机械、屮载机械和机床中的一些次要齿轮。

（2）中载、中速、承受一定冲击载荷、运动较为平稳的齿轮，选用中碳钢或合金调质钢，如45、50Mn、40Cr、42SiMn等钢，也可采用55Tid、60Tid等低淬透性钢。

其最终热处理采用高频或屮频淬火及低温回火，制成硬齿面齿轮,可达齿面硬度HRC50〜55,齿轮心部保持正火或调质状态，具有较好的韧性。

由于感应加热表面淬火的齿轮变形小，若精度要求不高（如7级以下），可不必再磨齿。

机床中绝大多数齿轮就是这种类型的齿轮。

对表面硬化的齿轮,应注意控制硬化层深度及硬化层沿齿廓的合理分布。

（3）重载、高速或屮速，且受较大冲击载荷的齿轮,选用低碳合金渗碳钢或碳氮共渗钢，如20Cr、20CrMnTi> 20CrNi3> 18Cr2Ni4WA> 40Cr> 30CrMnTi 等钢。

其热处理采用渗碳、淬火、低温回火,齿轮表面获得HRC58〜63的高硬度，因淬透性较高，齿轮心部有较高的强度和韧性。

这种齿轮的表面耐磨性、抗疲劳强度和齿根的抗弯强度及心部抗冲击能力都比表面淬火的齿轮高,，精度要求较高时，最后一般要安排磨削。

它适用于工作条件较为恶劣的汽车、拖拉机的变速箱和后桥齿轮。

碳氮共渗与渗碳相比，热处理变形小，生产周期短，力学性能高, 而且还应用于中碳钢或屮碳合金钢，所以许多齿轮可用碳氮共渗来代替渗碳工艺。

内燃机坦克、飞机上的变速齿轮的负载和工作条件比汽车的更重、更恶劣,要求材料的性能更高，应选用含合金元素高的合金渗碳钢，以获得更高的强度和耐磨性。

齿轮常用材料及其力学性能表格

齿轮常用材料及其力学性能
材料牌号热处理种类截面尺寸力学性能直径D，mm 壁厚S，mm σb，N/mm2 σs，N/mm2 调质钢 ≤100 ≤50 588 294 101～300 51～150 569 284 301～500 151～250 549 275 501～800 251～400 530 265 ≤100 ≤50 647 373 101～300 51～150 628 343 301～500 151～250 608 314 ≤100 101～300 301～400 401～500 ≤100 101～200 201～300 301～500 ≤100 101～200 201～300 ≤200 201～300 ≤100 101～300 301～500 501～800 ≤200 201～400 401～600 ≤100 >100～300 >300～500 >500～800 ≤100 >100～300 >300～500 >500～800 ≤50 51～150 151～200 201～250 ≤50 51～100 101～150 151～250 ≤50 51～100 101～150 ≤100 101～150 ≤50 51～150 151～250 251～400 ≤100 101～200 201～300 ≤50 >50～150 >150～250 >250～400 ≤50 >50～150 >150～250 >250～400 785 735 686 637 785 735 686 637 834 735 686 735 686 735 686 637 588 863 814 765 735 686 637 588 735 686 637 588 510 441 392 373 510 461 441 373 硬度 HB 169～217 162～217 162～217 156～217 229～286 217～255 197～255 40～50 229～286 217～269 217～255 196～255 45～55 229～286 217～269 217～255 196～255 45～55 539 229～286 490 217～269 441 207～255 45～50 490 241～286 441 241～286 45～55 588 539 490 392 229～286 217～269 196～241 187～241 45～55 686 269～302 637 241～286 588 241～269 50～55 539 490 441 343 539 490 441 392 241～286 241～286 229～269 217～255 48～55 207～269 207～269 207～269 207～269 40～45 第 1 页，共 2 页 HRC

机械设计-齿轮的材料、许用应力和精度

直齿圆柱齿轮＞15 ≤15 ≤10 ≤6 ≤2
斜齿圆柱齿轮＞30 ≤30 ≤15 ≤10 ≤4
直齿圆锥齿轮＞12 ≤12 ≤8 ≤4 ≤1.5
齿轮的材料、许用应力和精度
齿轮传动的精度
各类机器所用的齿轮传动的精度等级范围
机器名称汽轮机
精度等级 3～6
机器名称拖拉机
精度等级 6～8
金属切削机床
齿轮的材料、许用应力和精度
目录
1
齿轮的材料
2
齿轮的许用应力
3
齿轮的精度
齿轮的材料、许用应力和精度
齿轮的材料
对齿轮材料性能的要求
1、齿面硬 2、芯部韧
齿轮的材料、许用应力和精度
齿轮的材料
常用齿轮材料
含碳量为(0.15~0.6)%的碳素钢或合金钢。锻钢一般用齿轮用碳素钢，重要齿轮用合金钢。
低精度
齿轮的材料、许用应力和精度
齿轮传动的精度
齿轮可分为三组公差组，分别反映齿轮传递运动的准确性、传动的平稳性和载荷分布的均匀性
齿轮的材料、许用应力和精度
齿轮传动的精度
精度等级
5级及其以上 6级 7级 8级 9级
渐开线齿轮传动精度等级的选择
圆柱齿轮传动（圆锥齿轮传动为齿宽中点节圆直径）的圆周度v/(m/s)
SF m in
式中：σFlim——弯曲疲劳极限，MPa； SFmin——安全系数
最小安全系数
安全系数
安全系数
安全系数
安全系数
齿轮的材料、许用应力和精度
齿轮传动的精度
国标GB10095-88给齿轮副规定了12个的精度等级
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12