9.41齿轮的材料及其选择原则
齿轮的材料和制造工艺：齿轮材料的选择和评价标准
齿轮的材料和制造工艺：齿轮材料的选择和评价标准齿轮的材料一般选择热处理钢、合金钢、铸铁等。
其制造工艺包括锻造、铸造、机械加工、热处理等多种方法。
在选择齿轮材料时，需要考虑以下几个方面：
1.强度：齿轮需要具备足够的强度才能承受其所受的负载和冲击。
2.硬度：齿轮的硬度需要达到一定的要求，以保证表面不发生磨损和塑性变形。
3.耐磨性：齿轮是重要的结构部件，需要具备抗磨损的能力以延长使用寿命。
4.韧性：齿轮的韧性要求比较高，在承受一定的冲击和载荷时能够有一定的变形能力以防止齿轮出现裂纹。
5.现成的材料：除了上述因素外，还需要考虑现成的材料和生产工艺的可行性。
评价标准：
1.材料的过硬或过软都不适合作齿轮材料，应选取适当的材料。
2.齿轮材料应具有足够的强度和硬度，以保证其耐磨损的能力。
3.齿轮材料的韧性要求较高，需要具备一定的变形能力。
4.材料的可靠性、稳定性和可制造性也是需要考虑的重要因素。
齿轮材料的选择原则是什么
齿轮材料的选择原则齿轮的材料及其选择原则由轮齿的失效形式可知，设计齿轮传动时，应使齿面具有较高的抗磨损、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能力。
因此，对齿轮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，还可通过热处理或化学热处理改善其力学性能及提高齿面的硬度，故最适于用来制造齿轮。
(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:1)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，应采用软齿面(硬度?350 HBS)以便于切齿，并使刀具不致迅速磨损变钝。
因此，应将齿轮毛坯经过常化(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、生产率高。
2)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~ 65 HRC)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，所用热处理方法有表面淬火、渗碳、氮化、软氮化及氰化等。
所用材料视具体要求及热处理方法而定。
合金钢材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。
由于硬齿面齿轮具有力学性能高、结构尺寸小等优点，因而一些工业发达的国家在一般机械中也普遍采用了中、硬齿面的齿轮传动。
(2)铸钢铸钢的耐磨性及强度均较好，但应经退火及常化处理，必要时也可进行调质。
齿轮材料选择及其热处理
齿轮材料选择及其热处理The document was finally revised on 2021齿轮材料选择及其热处理摘要：齿轮是轮缘上有齿能连续啮合传递运动和动力的机械元件，是能互相啮合的有齿的机械零件，是机械传动中应用最广泛的零件之一。
在齿轮的制造过程中,合理选择材料与热处理工艺,是提高承载能力和延长使用寿命的必要保证。
常用齿轮材料锻钢、铸钢、铸铁、有色金属、非金属材料等的选择及热处理工艺进行了分析。
关键词：齿轮材料热处理工艺一、齿轮结构：二、齿轮的分类：按其外形分为：圆柱齿轮、锥齿轮、非圆齿轮、、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、烧结齿轮三、常用齿轮材料及热处理工艺的选择:1)高承载能力的重要齿轮，如汽车、拖拉机、矿山机械及航空发动机等齿轮汽车、拖拉机等齿轮主要分装在变速箱和差速器中，推动汽车、拖拉机运行,所以传递功率、冲击力及摩擦压力都很大, 工作条件比较差。
因此在耐磨性、疲劳强度、心部强度和冲击韧性等方面的要求均比较高，因此选用渗碳钢经渗碳、淬火及低温回火后使用最为合适。
小模数齿轮一般采用20Cr和20CrMnTi,而较大模数齿轮采用30CrMnTi 钢。
工艺路线一般为:备料——锻造——正火——机械粗加工、半精加工——渗碳+ 淬火+ 低温回火——喷丸——校正——精加工2)中等承载能力的齿轮，主要用于切削机床齿轮机床齿轮大多用于齿轮箱,传递动力,改变运动速度和方向,工作条件相对较好,载荷不大,工作平稳无强烈冲击,转速也不高,属工作条件较好的齿轮。
因此,要求综合力学性能好,一般选用调质钢制造, 如40 钢、45 钢、40Cr、40SiMn 等。
工艺路线一般为:备料——锻造——正火——机械粗加工——调质——机械半精加工——高频感应淬火+ 低温回火——磨削3)较低承载能力的齿轮较低承载能力的齿轮一般选用中碳钢(40、45)或低合金中碳钢(40Cr、40Mn、40MnB等)制造,进行调质处理,调质后硬度约为200～300HB。
齿轮材料选择
齿轮材料选择
齿轮是一种常见的机械传动元件，广泛应用于各种机械设备中。
齿轮材料的选择对于齿轮的性能和使用寿命有着重要影响。
在选择齿轮材料时，需要考虑以下几个方面：
1.强度和刚度：齿轮的材料需要具有足够的强度和刚度，能够
承受传动过程中的载荷和转矩。
常见的高强度材料包括合金钢、铸钢等，可以根据具体应用的载荷和转速来选择合适的材料。
2.耐磨性：齿轮在传动过程中会产生摩擦和磨损，因此需要选
择具有良好耐磨性的材料。
常见的齿轮材料有硬化钢、渗碳钢等，通过表面处理可以提高材料的耐磨性。
3.耐腐蚀性：某些特殊环境下，齿轮可能暴露在腐蚀性介质中，因此需要选择具有良好耐腐蚀性的材料。
例如，对于海洋环境中的齿轮，不锈钢等耐腐蚀材料可以作为选择。
4.疲劳寿命：齿轮在使用过程中会受到往复应力的作用，容易
出现疲劳破坏现象。
因此，需要选择具有良好疲劳寿命的材料。
常见的高疲劳寿命材料有铸铁、工程塑料等。
5.制造成本：齿轮材料的选择还要考虑制造成本的因素。
不同
材料的加工难度和成本差异较大，需要根据实际情况进行综合考虑。
总之，齿轮材料的选择需要根据具体应用的要求来决定，不同材料有不同的特点和适用范围。
综合考虑强度、刚度、耐磨性、
耐腐蚀性、疲劳寿命和制造成本等因素，选择适合的齿轮材料可以确保齿轮的性能和使用寿命。
齿轮的材料及其选择原则
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。
齿轮常用材料及选择原则
钢材的分类一、非合金钢、（a、普通质量非合金钢b、优质非合金钢。
C、特殊质量非合金钢。
）二、低合金钢、1、按质量分、（a、普通质量低合金钢b、优质低合金钢c、特殊质量低合金钢）2、按主要性能及使用特性分类（a、可焊接的低合金高强度结构钢b、低合金耐候钢c、低合金钢筋钢）三、合金钢、1、按质量分、（a、优质合金钢b、特殊质量合金钢）2、按性能分、（a、工程结构钢b、机械结构钢，包括调质处理合金结构钢，表面硬化合金钢，冷塑性成型合金结构钢，合金弹簧钢。
C、不锈、耐蚀和耐热钢。
d、工具钢，包括合金工具钢，高速工具钢。
合金工具钢分为量具、刀具钢，耐冲用工具钢，冷作模具钢，热作模具钢，无磁模具钢，塑料模具钢，高速工具钢又分为钼系、钴系、钨系高速工具钢。
E、轴承钢，高碳铬轴承钢，渗碳轴承钢，不锈、无磁轴承钢。
F、特殊物理性能钢。
四、碳钢、低碳钢（C≤0.25%）中碳钢（0.25%<C≤0.60%)高碳钢（C>0.60%）五、按冶炼时脱氧程度分：沸腾钢、镇静钢、半镇静钢。
六、按炼炉分：平炉钢、转炉钢。
七、按用途分：结构钢，工具钢，特殊结构工具钢。
常用钢材外形分类（a、棒钢:热轧和冷轧，按断面形状分圆、扁、方、六角、八角钢。
B、型钢：按断面分等边角钢、不等边角钢、工字钢、槽钢、丁字钢、乙字钢。
C、钢板：热轧和冷轧，厚度≤3mm为薄钢板。
D、钢带、钢管：镀锌与不镀锌、带螺纹和不带螺纹钢管。
E、钢丝：钢丝绳。
常用化学元素符号读音元素名称符号读音元素名称符号读音元素名称符号ge 铬．Cr ni 铌Nb qian 铅Pbnie 镍Ni tan 钽Ta bi 铋Bigui 硅Si qing 氢H a 锕Acmeng 锰Mn tan 碳C铈Celu 铝Al yang 氧O pi 铍Belin 磷P na 钠Na铯Sewu 钨W mei 镁Mg gao 锆Zrmu 钼Mo liu 硫S镧Lafan 钒V lu 氯Cl bei 钡Batai 钛T jia 钾K gong 汞Hgtong 铜Cu xin 锌Zn gai 钙Catie 铁Fe yin 银Ag dian 碘Ipeng 硼B xi 锡Sn xiu 溴Brgu 钴Co ti 锑Sb fu 氟Fdan 氮N jin 金Au烯土Re钢铁及合金类型于统一数字代码钢铁及合金类型前缀字母统一代号钢铁及合金类型前缀字母统一代号合金结构钢 A A×××××杂类材料M M×××××轴承钢 B B×××××粉末及粉末材料P P×××××铸铁铸钢及铸造合金 C C×××××快淬金属及合金Q Q×××××电工用钢及纯铁 E E×××××不锈耐蚀及耐热钢S S×××××铁合金及生铁 F F×××××工具钢T T×××××高温合金及耐蚀合金H H×××××非合金钢U U×××××J J×××××焊接钢及合金W W×××××精密合金及其他特殊物理性能材料低合金钢L L×××××中国钢铁产品牌号表示方法名称汉字符号铸钢ZG 牌号头炼钢用生铁炼L 牌号头铸造用生铁铸Z 牌号头球墨铸铁用生铁球Q 牌号头脱碳低磷生铁脱炼TL 牌号头含釩生铁釩 F 牌号头耐磨生铁耐磨NM 牌号头灰铸铁灰铁HT 牌号头可锻铸铁可铁KT 牌号头球墨铸铁球铁QT 牌号头耐热铸铁热铁RT 牌号头粉末及粉末材料粉 F 牌号头碳素结构钢屈Q 牌号头低合金高强度钢屈Q 牌号头耐候钢耐候NH*牌号尾保证渗透性钢H*牌号尾易切削非调质钢易非YF 牌号头热锻用非调质钢非 F 牌号头易切削钢易Y 牌号头电工用热轧硅钢电热DR 牌号头电工用冷轧无取向硅钢无W**牌号中电工用冷轧取向硅钢取Q**牌号中电工用冷轧取向高磁感硅钢取高QG**牌号中电磁纯铁电铁DT 牌号头碳素工具钢碳T 牌号头塑料模具钢塑模SM 牌号头滚珠轴承钢滚G 牌号头焊接用钢焊H 牌号头钢轨钢轨U 牌号头铆螺钢铆螺ML 牌号头锚链钢锚M 牌号头地质钻探钢管用钢地质DZ 牌号头汽车大梁用钢梁L*牌号尾矿用钢矿K*牌号尾压力容器用钢容R*牌号尾桥梁钢桥q*牌号尾锅炉钢锅g*牌号尾焊接气瓶用钢焊瓶HP*牌号尾车辆车轴用钢辆轴LZ 牌号头机车车轴用钢机轴JZ 牌号头管线用钢S 牌号头沸腾钢沸F*牌号尾半镇静钢半b*牌号尾特殊镇静钢特镇TZ*牌号尾质量等级A*牌号尾B*牌号尾C*牌号尾D*牌号尾E*牌号尾中国钢铁产品种类及牌号表示方法产品名称牌号举例表示方法说明1．碳素结构钢Q195FQ215AFQ235BbQ255A Q275—F—沸腾钢Q 235B b—b—半镇静钢———脱氧方法———Z—镇静钢（可省略）—TZ—特殊镇钢（可省略）———质量等级：A、B、C、D —————屈服点（强度）值（MPa）———————钢材屈服强度“屈”字的拼音首位字母2．优质碳素结构钢普通含锰量较高含锰量锅炉用钢08F,45,20A 40Mn,70Mn 20g3．低合金高强度结构钢Q295 Q345A Q390B Q420c Q460E4．碳素工具钢普通含锰量较高含锰量T7,T12A T8Mn5．易切削结构钢普通含锰量较高含锰量Y12，Y30 Y40Mn、Y45Ca6．电工用热轧硅钢薄钢板DR510---50 DRl750G--357．电磁纯铁热轧厚板DT3 DT4A8．合金结构钢25Cr2MoVA30CrMnSi9．弹簧钢50CrVA55Si2Mn10．滚动轴承钢GCr9GCrl5SiMn11．合金工具钢4CrW2SiCrWMn12．高速工具钢W18Ca4VW12Cr4V5C0513．不锈钢和耐热钢1Crl300Crl8Nil0N 0Cr25Ni2014．专门用途钢铆螺钢焊接用碳素结构钢焊接用合金结构钢焊接用不锈耐热钢造船用钢桥梁用钢锅炉用钢压力容器用钢低温压力容器用钢焊接气瓶用钢保证淬透性结MLl0，ML40Mn H08，H08MnA H08Mn2Si?? H00Crl9Ni93C，15MnTiC 16q，15Mnvq 20g，15CrMoG 20R，构钢汽车大梁用钢15MnVNR16MnDRHP245，HF26540CrH，20MnTiBH09MnREL15．高温合金GHl040GHll40GH2302GH3044GH1、140 牌号的顺序号2、固溶强化型铁基合金3、时效硬化型铁基合金合金分类号固溶强化型镍基合金4、时效硬化型镍基合金5、代表高温合金6、钴基合金16．耐蚀合金NSlll NS322NS333 NS411NS 3 1 2不同合金牌号的顺序号—1—NiCr系—2—NiCo系不同合金序列号——3—NiCrMo序—4—NiCrMoCu序—1—固溶强化型铁镍基合金—2—时效硬化型铁镍基合金合金分类号—3—固溶强化型镍基合金—4—时效硬化型镍基合金代表耐蚀合金注：1.平均合金含量∠1.5%者，在牌号中只标出元素符号，不注其含量。
齿轮材料选择及其热处理
齿轮材料选择及其热处理齿轮材料选择及其热处理摘要：齿轮是轮缘上有齿能连续啮合传递运动和动力的机械元件，是能互相啮合的有齿的机械零件，是机械传动中应用最广泛的零件之一。
在齿轮的制造过程中,合理选择材料与热处理工艺,是提高承载能力和延长使用寿命的必要保证。
常用齿轮材料锻钢、铸钢、铸铁、有色金属、非金属材料等的选择及热处理工艺进行了分析。
关键词：齿轮材料热处理工艺一、齿轮结构：二、齿轮的分类：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、烧结齿轮三、常用齿轮材料及热处理工艺的选择:1)高承载能力的重要齿轮，如汽车、拖拉机、矿山机械及航空发动机等齿轮汽车、拖拉机等齿轮主要分装在变速箱和差速器中，推动汽车、拖拉机运行,所以传递功率、冲击力及摩擦压力都很大, 工作条件比较差。
因此在耐磨性、疲劳强度、心部强度和冲击韧性等方面的要求均比较高，因此选用渗碳钢经渗碳、淬火及低温回火后使用最为合适。
小模数齿轮一般采用20Cr和20CrMnTi,而较大模数齿轮采用30CrMnTi 钢。
工艺路线一般为:备料——锻造——正火——机械粗加工、半精加工——渗碳+ 淬火+ 低温回火——喷丸——校正——精加工2)中等承载能力的齿轮，主要用于切削机床齿轮机床齿轮大多用于齿轮箱,传递动力,改变运动速度和方向,工作条件相对较好,载荷不大,工作平稳无强烈冲击,转速也不高,属工作条件较好的齿轮。
因此,要求综合力学性能好,一般选用调质钢制造, 如40 钢、45 钢、40Cr、40SiMn 等。
工艺路线一般为:备料——锻造——正火——机械粗加工——调质——机械半精加工——高频感应淬火+ 低温回火——磨削3)较低承载能力的齿轮较低承载能力的齿轮一般选用中碳钢(40、45)或低合金中碳钢(40Cr、40Mn、40MnB等)制造,进行调质处理,调质后硬度约为200～300HB。
常用齿轮材料的选择及其热处理工艺总结
齿轮材料的选择及其热处理工艺1、齿轮材料的选择原则齿轮材料的种类很多，在选择时应考虑的因素也很多，下述几点可供选择材料时参考：1）齿轮材料必须满足工作条件的要求。
例如，用于飞行器上的齿轮，要满足质量小、传递功率大和可靠性高的要求，因此必须选择机械性能高的合金银；矿山机械中的齿轮传动，一般功率很大、工作速度较低、周围环境中粉尘含量极高，因此往往选择铸钢或铸铁等材料；家用及办公用机械的功率很小，但要求传动平稳、低噪声或无噪声、以及能在少润滑或无润滑状态下正常工作，因此常选用工程塑料作为齿轮材料。
总之，工作条件的要求是选择齿轮材料时首先应考虑的因素。
2）应考虑齿轮尺寸的大小、毛坯成型方法及热处理和制造工艺。
大尺寸的齿轮一般采用铸造毛坯，可选用铸钢或铸铁作为齿轮材料。
中等或中等以下尺寸要求较高的齿轮常选用锻造毛坯，可选择锻钢制作。
尺寸较小而又要求不高时，可选用圆钢作毛坯。
齿轮表面硬化的方法有：渗碳、氨化和表面淬火。
采用渗碳上艺时，应选用低碳钢或低碳含金钢作齿轮材料；氨化钢和调质钢能采用氮化工艺；采用表面淬火时，对材料没有特别的要求。
3）正火碳钢，不论毛坯的制作方法如何，只能用于制作在载荷平稳或轻度冲击下工作的齿轮，不能承受大的冲击载荷；调质碳钢可用于制作在中等冲击载荷下工作的齿轮。
4）合金钢常用于制作高速、重载并在冲击载荷下工作的齿轮。
5）飞行器中的齿轮传动，要求齿轮尺寸尽可能小，应采用表面硬化处理的高强度合金钢。
6）金属制的软齿面齿轮，配对两轮齿面的硬度差应保持为30〜50HBS或更多。
当小齿轮与大齿轮的齿面具有较大的硬度差（如小齿轮齿面为淬火并磨制，大齿轮齿面为常化或调质）；且速度又较高时，较硬的小齿轮齿面对较软的大齿轮齿面会起较显著的冷作硬化效应，从而提高了大齿轮齿面的疲劳极限。
因此，当配对的两齿轮齿面具有较大的硬度差时，大齿轮的接触疲劳许用应力可提高约20％，但应注意硬度高的齿面，粗糙度值也要相应地减小。
齿轮材料的合理选择
齿轮材料的合理选择及热处理齿轮是现代机械中应用最广泛的一种机械传动零件。
齿轮传动通过轮齿互相啮合来传递空间任意两轴间的运动和动力，并可以改变运动的形式和速度。
齿轮传动使用范围广，传动比恒定，效率较高，使用寿命长。
在机械零件产品的设计与制造过程中，不仅要考虑材料的性能能够适应零件的工作条件，使零件经久耐用，而且要求材料有较好的加工工艺性能和经济性，以便提高零件的生产率，降低成本，减少消耗。
如果齿轮材料选择不当，则会出现零件的过早损伤，甚至失效。
因此如何合理地选择和使用金属材料是一项十分重要的工作。
齿轮材料的选择和齿轮的工作可靠性、使用寿命、工作效率、润滑要求等密切相关。
在齿轮传递动力和改变速度的运动过程中，啮合齿面之间同时存在滚动和滑动摩擦，齿面还受到脉动或交变弯曲应力的作用，还有齿面可能发生磨损、胶合及疲劳破坏，因此要求齿轮具有优良的耐磨性能、抗接触疲劳性能和抗弯曲疲劳性能，即要求齿轮材料表面硬度高、强度高、芯部韧性好且硬化层分布合理。
在实际选用中还应根据需要和使用条件如负荷、速度、温度、可靠性、质量、精度、价格等因素来确定齿轮选材。
目前，工业制造领域的齿轮选材主要以钢为主，包括各种低碳钢、中碳钢、高碳钢和合金钢。
而铝、镁、钛、铜合金、铸铁，甚至塑料和木材等都可用于制作齿轮。
通常，为了改善和提高齿轮材料的性能或降低成本，可以采用化学处理、表面强化处理以及复合处理等表面改性技术。
选取齿轮材料要充分考虑材料的经济性、强度和齿轮精度等，不同设备的需求自然也大为不同。
就仪器设备、家用器具、玩具等小负荷齿轮而言，可以选择造价低、生产率高的复合塑料齿轮。
而坦克、冷轧机等重负荷执行机械，则需要材料及加工要求更高的各种金属和合金材料。
如果在航空航天工业中应用，则要求更高的可靠性、精度和轻重量，制造成本放在次要位置。
下面就主要几类齿轮材料一一进行分析：1、钢材齿轮用钢多为合金钢，少数为碳钢。
通常为降低成本，可以对中碳钢和低合金钢进行各种热处理以提高其强度和硬度。
齿轮材料的选择原则
齿轮材料的选择原则齿轮是现代机械中应用最广泛的一种机械传动零件。
齿轮传动通过轮齿互相啮合来传递空间任意两轴间的运动和动力，并可以改变运动的形式和速度。
齿轮传动使用范围广，传动比恒定，效率较高，使用寿命长。
在机械零件产品的设计与制造过程中，不仅要考虑材料的性能能够适应零件的工作条件，使零件经久耐用，而且要求材料有较好的加工工艺性能和经济性，以便提高零件的生产率，降低成本，减少消耗。
如果齿轮材料选择不当，则会出现零件的过早损伤，甚至失效。
因此如何合理地选择和使用金属材料是一项十分重要的工作。
满足材料的机械性能材料的机械性能包括强度、硬度、塑性及韧性等，反映材料在使用过程中所表现出来的特性。
齿轮在啮合时齿面接触处有接触应力，齿根部有最大弯曲应力，可能产生齿面或齿体强度失效。
齿面各点都有相对滑动，会产生磨损。
齿轮主要的失效形式有齿面点蚀、齿面胶合、齿面塑性变形和轮齿折断等。
因此要求齿轮材料有高的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度，齿面要有足够的硬度和耐磨性，芯部要有一定的强度和韧性。
例如，在确定大、小齿轮硬度时应注意使小齿轮的齿面硬度比大齿轮的齿面硬度高30-50HBS，这是因为小齿轮受载荷次数比大齿轮多，且小齿轮齿根较薄，强度低于大齿轮。
为使两齿轮的轮齿接近等强度，小齿轮的齿面要比大齿轮的齿面硬一些。
另一方面，根据材料的使用性能确定了材料牌号后。
要明确材料的机械性能或材料硬度，然后我们可以通过不同的热处理工艺达到所要求的硬度范围，从而赋予材料不同的机械性能。
如材料为40Cr合金钢的齿轮，当840-860℃油淬，540-620℃回火时，调质硬度可达28-32HRC，可改善组织、提高综合机械性能；当860-880℃油淬，240—280℃回火时，硬度可达46-51HRC，则钢的表面耐磨性能好，芯部韧性好，变形小；当500-560℃氮化处理，氮化层0.15-0.6mm时，硬度可达52-54HRC，则钢具有高的表面硬度、高的耐磨性、高的疲劳强度，较高的抗蚀性和抗胶合性能且变形极小；当通过电镀或表面合金化处里后，则可改善齿轮工作表面摩擦性能，提高抗腐蚀性能。
齿轮材料的选择
齿轮材料的选择齿轮是一种常用的机械传动元件，广泛应用于各行各业的设备中。
齿轮的材料选择对传动效率、耐磨性、强度等性能起着至关重要的作用。
在选择齿轮材料时，需要考虑以下几个因素：强度、耐磨性、韧性、冲击韧性、耐腐蚀性、初始成本和加工性。
强度是齿轮材料选择的首要考虑因素之一。
齿轮在传动过程中会承受较大的载荷，因此需要选择强度高的材料。
普遍应用的齿轮材料包括低碳钢、中碳钢、合金钢等。
低碳钢具有较好的焊接性和加工性，在环境条件较为恶劣的情况下，可以选用合金钢，以提高齿轮的强度和耐磨性。
耐磨性是齿轮材料选择的关键指标之一。
齿轮在工作时会产生摩擦和磨损，因此需要具备良好的耐磨性能。
通常情况下，可以选用具有高硬度的材料，如硬质合金、淬火钢等。
硬质合金具有较高的硬度和耐磨性，但成本较高。
淬火钢可以通过热处理提高硬度，同时具有较好的耐磨性能。
韧性是齿轮材料选择的重要因素之一。
齿轮在工作过程中会产生冲击载荷，因此需要具备较好的韧性以抵御冲击载荷。
常用的具有良好韧性的材料包括中碳钢和合金钢。
中碳钢具有较高的韧性和强度，适用于一般工况。
合金钢具有较高的韧性和硬度，适用于高强度和高冲击载荷的传动系统。
耐腐蚀性是齿轮材料选择的重要指标之一。
在某些特殊工况下，齿轮需工作在腐蚀介质中，因此需要选择耐腐蚀性好的材料。
不锈钢是一种具有良好耐腐蚀性的齿轮材料。
不锈钢分为多种类型，可以根据具体工况选择合适的不锈钢材料。
初始成本和加工性也是齿轮材料选择的考虑因素之一。
不同材料的成本和加工性能有所差异。
一般情况下，低碳钢具有较低的成本和良好的加工性能，适用于一般工况。
而合金钢和不锈钢的成本较高，但具有较好的性能。
综上所述，齿轮材料的选择需要综合考虑强度、耐磨性、韧性、耐腐蚀性、初始成本和加工性。
根据具体工况，可以选择合适的材料来满足传动要求，并平衡材料性能和成本。
齿轮材料的选择原则【汇总】
齿轮材料的选择原则齿轮材料种类繁多，齿轮材料的选择原则如下：一、工作条件以及材料与热处理要求1、条件：低速、轻载又不受冲击要求：HT200 HT250 HT300 去应力退火2、条件：低速（<1m/s）、轻载，如车床溜板齿轮等要求：45 调质，HB200-2503、条件：低速、中载，如标准系列减速器齿轮要求：45 40Cr 40MnB （5042MnVB）调质，HB220-2504、条件：低速、重载、无冲击，如机床主轴箱齿轮要求：40Cr（42MnVB）淬火中温回火HRC40-455、条件：中速、中载，无猛烈冲击，如机床主轴箱齿轮要求：40Cr、40MnB、42MnVB 调质或正火，感应加热表面淬火，低温回火，时效，HRC50-55 6、条件：中速、中载或低速、重载，如车床变速箱中的次要齿轮要求：45，高频淬火，350-370℃回火，HRC40-45（无高频设备时，可采用快速加热齿面淬火）7、条件：中速、重载要求：40Cr、40MnB（40MnVB、42CrMo、40CrMnMo、40CrMnMoVBA）淬火，中温回火，HRC45-50。
8、条件：高速、轻载或高速、中载，有冲击的小齿轮要求：15、20、20Cr、20MnVB渗碳，淬火，低温回火，HRC56-62。
38CrAl 38CrMoAl 渗氮，渗氮深度0.5mm，HV9009、条件：高速、中载，无猛烈冲击，如机床主轴轮。
要求：40Cr、40MnB、（40MnVB）高频淬火，HRC50-55。
10、条件：高速、中载、有冲击、外形复杂和重要齿轮，如汽车变速箱齿轮（20CrMnTi 淬透性较高，过热敏感性小，渗碳速度快，过渡层均匀，渗碳后直接淬火变形较小，正火后切削加工性良好，低温冲击韧性也较好）要求：20Cr、20Mn2B、20MnVB渗碳，淬火，低温回火或渗碳后高频淬火，HRC56-62。
18CrMnTi、20CrMnTi（锻造→正火→加工齿轮→局部镀同→渗碳、预冷淬火、低温回火→磨齿→喷丸）渗碳层深度1.2-1.6mm，齿轮硬度HRC58-60，心部硬度HRC25-35。
常用齿轮材料的选择及其热处理工艺总结
齿轮材料的选择及其热处理工艺1、齿轮材料的选择原则齿轮材料的种类很多，在选择时应考虑的因素也很多，下述几点可供选择材料时参考：1）齿轮材料必须满足工作条件的要求。
例如，用于飞行器上的齿轮，要满足质量小、传递功率大和可靠性高的要求，因此必须选择机械性能高的合金银；矿山机械中的齿轮传动，一般功率很大、工作速度较低、周围环境中粉尘含量极高，因此往往选择铸钢或铸铁等材料；家用及办公用机械的功率很小，但要求传动平稳、低噪声或无噪声、以及能在少润滑或无润滑状态下正常工作，因此常选用工程塑料作为齿轮材料。
总之，工作条件的要求是选择齿轮材料时首先应考虑的因素。
2）应考虑齿轮尺寸的大小、毛坯成型方法及热处理和制造工艺。
大尺寸的齿轮一般采用铸造毛坯，可选用铸钢或铸铁作为齿轮材料。
中等或中等以下尺寸要求较高的齿轮常选用锻造毛坯，可选择锻钢制作。
尺寸较小而又要求不高时，可选用圆钢作毛坯。
齿轮表面硬化的方法有：渗碳、氨化和表面淬火。
采用渗碳上艺时，应选用低碳钢或低碳含金钢作齿轮材料；氨化钢和调质钢能采用氮化工艺；采用表面淬火时，对材料没有特别的要求。
3）正火碳钢，不论毛坯的制作方法如何，只能用于制作在载荷平稳或轻度冲击下工作的齿轮，不能承受大的冲击载荷；调质碳钢可用于制作在中等冲击载荷下工作的齿轮。
4）合金钢常用于制作高速、重载并在冲击载荷下工作的齿轮。
5）飞行器中的齿轮传动，要求齿轮尺寸尽可能小，应采用表面硬化处理的高强度合金钢。
6）金属制的软齿面齿轮，配对两轮齿面的硬度差应保持为30～50HBS或更多。
当小齿轮与大齿轮的齿面具有较大的硬度差（如小齿轮齿面为淬火并磨制，大齿轮齿面为常化或调质）；且速度又较高时，较硬的小齿轮齿面对较软的大齿轮齿面会起较显著的冷作硬化效应，从而提高了大齿轮齿面的疲劳极限。
因此，当配对的两齿轮齿面具有较大的硬度差时，大齿轮的接触疲劳许用应力可提高约20％，但应注意硬度高的齿面，粗糙度值也要相应地减小。
齿轮材料选择及其要求
齿轮材料选择及其要求众所周知，齿轮传动应用及其广泛，几乎所有机器设备、施工机械、车辆都离不开它，提高齿轮使用寿命其经济价值是不言而喻的，齿轮使用寿命与设计、制造、使用条件和维护有关，其中齿轮材料的选择是极其重要因素之一。
一、材料选择应考虑的因素1、载荷大小：载荷大小直接决定齿轮承受的接触应力和弯曲应力，提高材料屈服强度和疲劳极限有利于提高齿轮寿命，在没有冲击载荷情况下，低载荷可以选用Q235B或Q345B材料，高载荷可以选用45#、40Cr或40MnB材料。
2、冲击载荷：冲击载荷容易造成齿轮受力部位应力集中，使材质组织缺陷和齿轮制造加工缺陷变得更加敏感，以致材料基体组织韧性显得格外重要，低碳合金钢调质后具备优良的强韧性，考虑到齿轮表面高硬度的要求，所以在有冲击载荷情况下，低碳合金渗碳钢成为首选材料，如20CrMnTi、20CrNiMo等。
3、齿轮转速：随着齿轮转速不断提高，齿轮的疲劳失效成为主要矛盾；当齿轮转速大于3000r/min时，人们称之为高速齿轮。
根据前人大量的研究成果，低碳合金钢硬度在30-35HRC范围内，材料具有抗疲劳性能，所以为了保证齿轮内部硬度，应当选择保证淬透性结构，如20CrMnTiH、20CrNiMoH等。
4、精密传动：为了保证齿轮传动平稳无噪声，齿轮不但尺寸精度要高，而且尺寸要稳定。
淬火+高温回火生成回火索氏体，不但硬度适中便于提高齿轮精工精度，而且回火索氏体组织使得齿轮保持尺寸稳定；但是齿轮表面需要耐磨，要求高硬度，如进行表面淬火或渗碳淬火，容易使得齿轮变形，以致精密齿轮常使用渗氮处理，故齿轮材料应选择渗氮钢或中碳铬钼钢，如38CrMoAl、42CrMo。
5、介质：在腐蚀性的介质中使用齿轮，原则上应选择青铜或不锈钢材料等耐腐蚀材料，腐蚀磨损是个专业性很强的领域，这里就不做探讨。
二、齿轮材料选择一览表常用齿轮材料选择见下表：三、齿轮材料质量要求1、化学成分与机械性能碳素结构钢：按GB/T700-2006标准规定；优质碳素钢：按GB/T699-1999标准规定；低合金高强度结构钢：按GB/T1591-2008标准规定；合金结构钢：按GB/T3077-1999标准规定；保证淬透性结构钢：按GB/T5216-2004标准规定；2、晶粒度合金结构钢和保证淬透性结构钢晶粒度不小于5级。
齿轮材料的合理选择
齿轮材料的合理选择摘要：齿轮传动是机械传动中应用最广的一种传动形式，这与它的传动特点密不可分。
本文通过从满足材料的机械性能、工艺性能及经济性能三个方面简单阐述了齿轮材料的选择原则。
关键词：齿轮材料机械性能工艺性能经济性齿轮是现代机械中应用最广泛的一种机械传动零件。
齿轮传动通过轮齿之间的相互啮合来传递空间任意两轴间的运动和动力，并可以改变运动的形式和速度。
齿轮传动具有以下优点：适用的载荷和速度范围广；传动比恒定不变；效率很高，一般可达0.94～0.99；工作可靠，使用寿命长。
在机械零件产品的设计与制造过程中，不仅要考虑材料的性能能够适应零件的工作条件，使零件经久耐用，而且要求材料有良好的加工工艺性能和经济性，以便提高零件的生产率，降低成本，减少消耗。
如果齿轮材料选择不当，则会出现零件的过早损伤，甚至失效。
因此如何合理地选择和使用材料是一项十分重要的工作。
1．满足材料的机械性能材料的机械性能包括强度、硬度、塑性及冲击韧性等，反映材料在使用过程中所表现出来的特性。
齿轮在啮合时齿面接触处有较大的接触应力，齿根部受到最大弯曲应力，可能产生齿面或齿体强度失效。
齿面各点间都有相对滑动，会产生磨损。
齿轮轮齿主要的失效形式有齿面点蚀、齿面胶合、齿面磨损和轮齿折断等。
因此要求齿轮材料有较高的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度，齿面要有足够的硬度和耐磨性，芯部则要有一定的强度和韧性。
例如，在确定大、小齿轮硬度时应注意使小齿轮的齿面硬度比大齿轮的齿面硬度高30～50HBS，这是因为小齿轮承受载荷次数比大齿轮多，且小齿轮齿根部位较薄，强度低于大齿轮。
为使两齿轮的轮齿接近相等强度，小齿轮的齿面要比大齿轮的齿面硬一些。
另一方面，根据材料的使用性能确定了材料牌号后。
要明确材料的机械性能或材料硬度，然后我们可以通过不同的热处理工艺达到所要求的硬度范围，从而使材料具有不同的机械性能。
如材料为40Cr的合金钢齿轮，当采用840～860℃油淬，540～620℃回火时，调质硬度可达28～32HRC，可改善组织、提高材料综合机械性能；当采用860～880℃油淬，240～280℃回火时，硬度可达46～51HRC，则钢的表面耐磨性能好，芯部韧性好，变形小；当采用500～560℃氮化处理，氮化层0.15～0.6mm时，硬度可达52～56HRC，则钢具有很高的表面硬度、耐磨性和较高的疲劳强度，而且具有较高的耐蚀性和抗胶合性能；当通过电镀或表面合金化处理后，则可改善齿轮工作表面摩擦性能，提高抗腐蚀能力。
最新常用齿轮材料的选择及其热处理工艺汇编
齿轮材料的选择及其热处理工艺1、齿轮材料的选择原则齿轮材料的种类很多，在选择时应考虑的因素也很多，下述几点可供选择材料时参考：1）齿轮材料必须满足工作条件的要求。
例如，用于飞行器上的齿轮，要满足质量小、传递功率大和可靠性高的要求，因此必须选择机械性能高的合金银；矿山机械中的齿轮传动，一般功率很大、工作速度较低、周围环境中粉尘含量极高，因此往往选择铸钢或铸铁等材料；家用及办公用机械的功率很小，但要求传动平稳、低噪声或无噪声、以及能在少润滑或无润滑状态下正常工作，因此常选用工程塑料作为齿轮材料。
总之，工作条件的要求是选择齿轮材料时首先应考虑的因素。
2）应考虑齿轮尺寸的大小、毛坯成型方法及热处理和制造工艺。
大尺寸的齿轮一般采用铸造毛坯，可选用铸钢或铸铁作为齿轮材料。
中等或中等以下尺寸要求较高的齿轮常选用锻造毛坯，可选择锻钢制作。
尺寸较小而又要求不高时，可选用圆钢作毛坯。
齿轮表面硬化的方法有：渗碳、氨化和表面淬火。
采用渗碳上艺时，应选用低碳钢或低碳含金钢作齿轮材料；氨化钢和调质钢能采用氮化工艺；采用表面淬火时，对材料没有特别的要求。
3）正火碳钢，不论毛坯的制作方法如何，只能用于制作在载荷平稳或轻度冲击下工作的齿轮，不能承受大的冲击载荷；调质碳钢可用于制作在中等冲击载荷下工作的齿轮。
4）合金钢常用于制作高速、重载并在冲击载荷下工作的齿轮。
5）飞行器中的齿轮传动，要求齿轮尺寸尽可能小，应采用表面硬化处理的高强度合金钢。
6）金属制的软齿面齿轮，配对两轮齿面的硬度差应保持为30～50HBS或更多。
当小齿轮与大齿轮的齿面具有较大的硬度差（如小齿轮齿面为淬火并磨制，大齿轮齿面为常化或调质）；且速度又较高时，较硬的小齿轮齿面对较软的大齿轮齿面会起较显著的冷作硬化效应，从而提高了大齿轮齿面的疲劳极限。
因此，当配对的两齿轮齿面具有较大的硬度差时，大齿轮的接触疲劳许用应力可提高约20％，但应注意硬度高的齿面，粗糙度值也要相应地减小。
设计齿轮材料的选择原则是什么
设计齿轮材料的选择原则是什么
齿轮设计中的材料选择依据：
根据齿轮破损度来看，在设计齿轮的时候，我们要选择耐磨性，抗腐蚀，抗变形，抗折断，抗胶合等能力较高的材料。
考虑齿轮尺寸的大小、毛坯成型方法及热处理和制造工艺。
工作条件的要求是选择齿轮材料时首先应考虑的因素。
生活中经常使用的齿轮材料有：钢，铸铁，非金属材料等。
下面详细介绍每个材料的优缺点。
1、钢。
有锻钢，铸钢之分。
锻钢尺寸大，结构复杂适宜锻造齿轮。
锻钢又包括软齿面，硬齿面，合金钢。
软齿面锻钢需要经热处理后切齿的齿轮，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。
硬齿面的锻钢需进行精加工的齿轮所用的锻钢，在重载高速，精密机器所用的齿轮中常用，材料性能好，齿轮高强度，齿面高硬度，需要进行磨齿精加工。
2、铸铁虽然易脆，冲击性差，不耐磨，但它的抗胶合力，抗腐蚀力非常的好，生活中基本用在功率要求不大，速度较低，工作缓慢的场合。
3、非金属材料，常用于对高速轻载及精度不高的齿轮制造上，可以降低其造成的噪音。
参数
根据齿轮的载荷情况(重载?轻载?冲击?平稳)，转速情况(高、中、低)，工作环境(开式?闭式?)，齿轮精度，重要程度，选取齿轮材料，等，很多具体情况，初步选取、计算齿轮的模数，传动比。
根据齿轮使用的特点，进行齿轮强度校核，最终确定齿轮的模数(模数与强度密切相关的)。
根据模数、齿数，进行齿轮的尺寸、结构设计。
确定中心距、合理分配变位系数;计算、保证齿轮啮合的重叠系数、滑动系数。
常用齿轮材料的选择及其热处理工艺设计
齿轮材料的选择及其热处理工艺1、齿轮材料的选择原则齿轮材料的种类很多，在选择时应考虑的因素也很多，下述几点可供选择材料时参考：1）齿轮材料必须满足工作条件的要求。
例如，用于飞行器上的齿轮，要满足质量小、传递功率大和可靠性高的要求，因此必须选择机械性能高的合金银；矿山机械中的齿轮传动，一般功率很大、工作速度较低、周围环境中粉尘含量极高，因此往往选择铸钢或铸铁等材料；家用及办公用机械的功率很小，但要求传动平稳、低噪声或无噪声、以及能在少润滑或无润滑状态下正常工作，因此常选用工程塑料作为齿轮材料。
总之，工作条件的要求是选择齿轮材料时首先应考虑的因素。
2）应考虑齿轮尺寸的大小、毛坯成型方法及热处理和制造工艺。
大尺寸的齿轮一般采用铸造毛坯，可选用铸钢或铸铁作为齿轮材料。
中等或中等以下尺寸要求较高的齿轮常选用锻造毛坯，可选择锻钢制作。
尺寸较小而又要求不高时，可选用圆钢作毛坯。
齿轮表面硬化的方法有：渗碳、氨化和表面淬火。
采用渗碳上艺时，应选用低碳钢或低碳含金钢作齿轮材料；氨化钢和调质钢能采用氮化工艺；采用表面淬火时，对材料没有特别的要求。
3）正火碳钢，不论毛坯的制作方法如何，只能用于制作在载荷平稳或轻度冲击下工作的齿轮，不能承受大的冲击载荷；调质碳钢可用于制作在中等冲击载荷下工作的齿轮。
4）合金钢常用于制作高速、重载并在冲击载荷下工作的齿轮。
5）飞行器中的齿轮传动，要求齿轮尺寸尽可能小，应采用表面硬化处理的高强度合金钢。
6）金属制的软齿面齿轮，配对两轮齿面的硬度差应保持为30～50HBS或更多。
当小齿轮与大齿轮的齿面具有较大的硬度差（如小齿轮齿面为淬火并磨制，大齿轮齿面为常化或调质）；且速度又较高时，较硬的小齿轮齿面对较软的大齿轮齿面会起较显著的冷作硬化效应，从而提高了大齿轮齿面的疲劳极限。
因此，当配对的两齿轮齿面具有较大的硬度差时，大齿轮的接触疲劳许用应力可提高约 20％，但应注意硬度高的齿面，粗糙度值也要相应地减小。
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09-4
齿轮的材料及其选择原则
材料要求
表面硬、芯部韧、较好的加工和热处理性能、价格↓。
常用材料
锻钢、铸钢、铸铁、非金属材料
1、锻钢
1）软齿面齿轮：HBW≤350
中碳钢：40、45、50、55 等
中碳合金钢：40C r、40M n B、20C r
特点：齿面硬度不高，限制了承载能力，但易于制造成本低，常用于对尺寸和重量无严格要求的场合。
加工工艺：锻坯——加工毛坯——热处理（正火、调质
HBW160~300）——切齿精度7、8、9级。
2）硬齿面齿轮：HBW＞350
低碳、中碳钢：20、45等
低碳、中碳合金钢：20C r、20C r M n T i、20M n B等
特点：齿面硬度高、承载能力高、适用于对尺寸、重量有较高要求的场合（如高速、重载及精密机械传动）。
加工工艺：锻坯——加工毛坯——切齿——热处理（表面淬火、渗碳、氮化、氰化）——磨齿（表面淬火、渗碳）。
若氮化、氰化：变形小，不磨齿。
专用磨床，成本高，精度可达4、5、6级。
2、铸钢
用于d＞400~600mm的大尺寸齿轮；不重要的，批量生产的齿轮。
3、铸铁
用于低速、无冲击和大尺寸的场合。
4、非金属材料
材料的选择原则
1、按不同工况选材。
2、中低速、中低载齿轮传动：大、小齿轮齿面有一定硬度差，
HBW1=HBW2+（20~50）。
1）使大、小齿轮寿命接近；
2）减摩性、耐磨性好；
3）小齿轮可对大齿轮起冷作硬化作用。
3、有良好的加工工艺性，便于齿轮加工。
1）大直径d＞400 用ZG
2）大直径齿轮：齿面硬度不宜太高，HBW＜200，以免中途换刀4、材料易得、价格合理。
举例：起重机减速器：小齿轮45钢调质 HBW230~260
大齿轮45钢正火 HBW180~210
机床主轴箱：小齿轮40C r或40M n B 表淬 HRC50~55
大齿轮40C r或40M n B 表淬 HRC45~50 常用材料、热处理硬度和应用举例见下表
表4-2 常用材料、热处理硬度和应用举例
09-5
圆柱齿轮传动的几何计算
（略）。