齿轮基础知识

1、齿轮综合知识直齿圆柱齿轮各部分的名称和尺寸代号1齿顶圆-齿轮齿顶所在的圆。其直径（或半径）用 da （或ra ）表示。2、齿根圆-齿轮齿槽底所在的圆。其直径（或半径）用 df （或rf）表示。3、分度圆 -用来分度（分齿）的圆，该圆位于齿厚和槽宽相等的地方。其直径（或半径） 用d （或r表示）。ha 表示。hf 表示。h 表示。显然有：4、齿顶高 -齿顶圆与分度圆之间的径向距离，用5、齿根高 -齿根圆与分度圆之间的径向距离，用6、全齿高 -齿顶圆与齿根圆之间的径向距离，用h = ha + hf7、齿厚 -一个齿的两侧齿廓之间的分度圆弧长，用s 表示。8、槽宽 -一个齿槽的两侧齿廓之间的分度圆弧

2、长，用e 表示。p 表示。显然有：9、齿距 -相邻两齿的同侧齿廓之间的分度圆弧长，用p = s + e10、齿宽 -齿轮轮齿的宽度（沿齿轮轴线方向度量），用 b 表示。直齿圆柱齿轮的基本参数和尺寸关系 齿数 z 一个齿轮的轮齿总数。=n d = z p。因此分度圆直径为:模数 m 以 z 表示齿轮的齿数，那么齿轮的分度圆周长d=（p/p）?z,式中: p/p 称为齿轮的模数，用 m 表示，即要使两个齿轮能啮合， 它们的齿距必须相等。因此互相啮合的两齿轮的模数 m 必须相等。 从 d = mz 中可见，模数 m 越大，轮齿就越大；模数 m 越小，轮齿就越小。模数 m 是设计、制造齿轮时的重要参数

3、。不同模数的齿轮，要用不同模数的刀具来加工制 造。为了便于设计和减少加工齿轮的刀具数量， GBI357 一 78对齿轮的模数 m 已系列化， 如下表所示。在选用模数时，应优先采用第一系列的模数，其次是第二系列，括号内的尽可能不用。压力角 a （啮合角、齿形角）在节点 P 处，两齿廓曲线的公法线与两节圆的公切线所夹的锐角称啮合角，也称压力角。我国采用的压力角a一般为20°加工齿轮的原始基本齿条的法向压力角称齿形角。因此，压力角a=啮合角=齿形角。当标准直齿圆柱齿轮的模数 m 确定后，按照与 m 的比例关系可算出轮齿的各基本尺寸。1 齿轮传动机构的特点及分类 齿轮传动机构的特点:a. 齿

4、轮机构是现代机械中应用最广泛的传动机构，用于传递空间任意两轴或多轴之间的运 动和动力。b. 齿轮传动主要优点:传动效率高，结构紧凑，工作可靠、寿命长，传动比准确。c. 齿轮机构主要缺点:制造及安装精度要求高，价格较贵，不宜用于两轴间距离较大的场 合。齿轮传动机构的分类按轴的相对位置平行轴齿轮传动机构相交轴齿轮传动机构、交错轴齿轮传动机构按齿线相对齿轮体母线相对位置直齿、斜齿、人字齿、曲线齿按齿廓曲线 渐开线齿、摆线齿、圆弧齿按齿轮传动机构的工作条件闭式传动、开式传动、半开式传动按齿面硬度软齿面（ 350HB、硬齿面（350HB ）说明： 平行轴齿轮传动机构又称为平面齿轮传动机构 . 相交轴齿轮

5、传动机构和交错轴齿轮传动机构统称为空间齿轮传动机构. 闭式传动的齿轮封闭在箱体内，润滑良好；开式传动的齿轮是完全外露的，不能保证良 好润滑；半开式传动的齿轮浸在油池内，装有防护罩，不封闭。平行轴齿轮传动机构（圆柱齿轮传动机构、直 齿斜齿曲齿人字齿齿轮齿条内齿轮相交轴齿轮传动机构（圆锥齿轮传动机构、直 齿斜齿曲线齿交错轴齿轮传动机构斜 齿蜗杆蜗轮准双曲面齿轮2 传动的基本要求： 在齿轮传动机构的研究、设计和生产中，一般要满足以下两个基本要求：1. 传动平稳 -在传动中保持瞬时传动比不变，冲击、振动及噪音尽量小。2. 承载能力大 -在尺寸小、重量轻的前提下，要求轮齿的强度高、耐磨性好及寿命长。国内

6、外齿轮精度标准简介渐开线圆柱齿轮是机械传动中量大面广的基础零部件， 广泛在汽车、 机床、 电力、 冶金、 矿山、工程、起重运输、船舶、机车、农机、轻工、建工和军工等领域中应用。齿轮和齿轮 箱在国内外都已以商品进行贸易。齿轮的质量以工作可靠、寿命长、振动噪声低为准则。除 材料热处理硬度因素外，机械制造精度非常关键。据德国 G 尼曼 ,H 温特尔齿轮专家资料介 绍，制造精度等级相差一级，其承载能力强度相差20 30% ,噪声相差2.5 3dB，制造成本相差 6080% 。齿轮的设计、工艺、制造、检验以及销售和采购都以齿轮精度标准为重要 依据。 通过对国内外齿轮精度标准的分析对比， 有助于我们了解掌

7、握国际、 国外先进标准的 情况， 找出自己的不足之处，这对我们做好采标工作，进一步提高产品质量，将起到积极的 作用。1 国内外齿轮精度标准的发展及现状 齿轮精度标准是齿轮所有标准中最重要的一个基础性标准，世界各国都十分重视该项标 准的制修订工作。在 20 世纪 40 年代，齿轮精度标准有英国 BS436-1940, 美国齿轮制造协会 AGMA231.02-1941 、德国企业工程师协会 ADS 提案、前苏联 ROOT 1643-46、法国 NF E 23-006 （1948）等，这期间齿轮标准特点是，规定的精度等级较少（46个级） ，从几何学观点规定齿轮参数项目，按极其简单的模式来确定各项公差

8、值。五十年代由十齿轮制造技术、测量仪器和使用经验的积累，对齿轮啮合原理及精度理论 的研究，世界各国都进行了齿轮精度标准的修订，以德国DIN396 3967（1952-1957） 和前苏联 ROCT 1643-1956 标准为代表，齿轮精度等级和误差项目增多，规定了切向和径向综合误 差、建立了综合误差与单项误差的关系， 独立规定侧隙配合制度， 并根据误差产生的原因和 各误差对传动性能的影响， 提出了精度等级及误差允许分类组合的概念。 这对评定齿轮精度、 减少废品、降低制造费用等极为有利。七十年代随着各国经济的发展，各国间科学技术和贸易往来日趋频繁，制定一项能为各 国都能接受的国际标准的呼声愈来愈

9、高。 1951 年法国、前苏联、德国、英国、比利时和瑞 士六国组成 ISO/TC 60/WG2 （齿轮技术委员会第二工作组 ），负责制定齿轮精度 ISO 标准， 法国为秘书国，经过十余年的磋商、讨论和验证，最后十1975 年通过为正式标准ISO1328-1975 。此国际标准除了德国、美国、日本外世界各国都以等同或等效采用ISO1328-1975 标准修订各自国家标准。由于工业先进国家德国、美国、日本没有采用ISO1328-1975 标准，形成世界齿轮精度标准事实上不统一。八十年代 ISO/TC60/WG2（ 齿轮技术委员会第二工作组 ）由德国、美国等国家参加对 ISO 1328-1975 标

10、准进行修订工作。 ISO 于 1992 年一 1998 年陆续正式颁布 ISO 1328-1:1995 ， ISO 1328-2 :1997 两 个 标 准 ， ISO/TR 10064-1:1992 , ISO/TR 10064 -2 ：1996 ，ISO/TR 11064-3:1996 ， ISO/TR 10064 -4: 1998 四个技术报告组成成套系统替代和废除 ISO1328-1975 标准。此 ISO 1328 九十年代齿轮精度标准体系的特点，是在ISO 13281975标准基础上进一步发展而修订，吸收了德国 DIN ,美国 AGMA 标准成熟技术，使标准更科 学合理， 从齿轮传

11、动动态性能和承载能力出发， 结合齿轮制造规律综合在标准本文和技术报 告中，一一明确。该标准与 ISO 1328-1975 标准相比，可使相同精度等级下的圆柱齿轮，有 进一步提高传动性能和承载能力及降低制造成本的效果。我国 1960 年以前没有圆柱齿轮精度标准，直接应用前苏联rOCT 1643-46 标准， 1958 年起原第一机械工业部组织力量着手研究， 经过分析、研究和验证前苏联 ROCT 1643-56 标准， 制订和颁布了 JB179-60 圆柱齿轮 传动公差机械工业部部标准。对当时机械工业的发展 起到积极推动作用，很快达到世界五十年代水平。七十年代末机械工业部对 JB179 一 60

12、标 准进行了修订， 以等效采用 ISO 1328-1975 标准，颁布 JB 179-81和 JB 179-83渐开线圆柱齿 轮精度机械工业部部标准。 由十对标准进行了大力的宣贯， 促进了圆柱齿轮精度质量明显的 提高。同时带动国内齿轮机床、刀具和量仪的发展。于 1988 年国家技术监督局颁布了 GB 10095-88 渐开线圆柱齿轮精度国家标准。 GB10095-88 标准是等效采用 ISO 1328-1975 国际 标准的，现在国际上已将 ISO 1328-1975 标准作废，由 ISO 1328 九十年代成套标准代替。 1997年由国家技术监督局下达任务对 GB 10095-88 标准进行

13、修订，经过几年的努力， 于2001 年完成了对该标准的修订工作。新修订的国家标准等同采用了 ISO 1328 九十年代成套国际 标准，并于 2001 年 12 月发布实施。2 国内外齿轮精度标准的对比分析目前我国最新的齿轮精度标准为 GB/T 10095-2001 ，该标准等同十 ISO 1328 最新标准， 在技术内容上与 ISO 1328 标准完全一致。但 GB/T 10095 -2001 标准发布后，并没有及时出 版发行，直至今年年初才拿到正式的标准文本，因此，该标准并没有得到及时的贯彻执行。 目前各单位在加工齿轮时，绝大多数仍然按照原先规定的精度等级要求组织生产，即按 GB 10095

14、-88 规定的精度等级要求加工齿轮。为了比较客观地反映目前齿轮的精度状况，本文 对国内外标准对比分析时，主要把 GB10095-88 标准与国际、国外先进标准进行对比分析， 而 GB/T10095-2001 标准的情况与国际标准基本一致。2.1 标准的结构和组成国标 GB10095-88 结构非常简单，仅由标准的正文和标准的附录两部分构成，整个标准 都具法定约束力。ISO 1328 标准结构相对比较复杂，整个标准有两个分标准和四个技术报告组成成套的系统 标准 :ISO 1328-1:1995 圆柱齿轮 ISO 精度制第1部分:轮齿同侧齿面偏差的定义和允许值 ISO 1328-2:1997圆柱齿

15、轮 ISO 精度制第 2部分:径向综合偏差与径向跳动的定义和允许 值ISO/TR 10064-1:1992圆柱齿轮 -检验实施规范 第 1 部分 :轮齿同侧齿面的检验ISO/TR 10064-2:1996 圆柱齿轮 检验实施规范 第 2 部分 :径向综合偏差、径向跳动、齿厚 和侧隙的检验ISO/TR 11064-3:1996 圆柱齿轮 检验实施规范 第 3 部分 :齿轮坯、轴中心距和轴线平行度 的推荐评文件ISO/TR 10064-4:1998 圆柱齿轮 检验实施规范 第 4 部分 :表面结构和轮齿接触斑点检验的 推荐文件每个分标准，如 ISO 1328-1 ，又有三部分组成，除标准的正文外，

16、还有两种类型的附录， 即标准的附录和提示的附录。提示的附录仅是参考资料，不具法定约束力。美国现行的标准 ANSI/AGMA 2000-A88 ，该标准与国标一样，结构比较简单，仅有标准 的正文和附录两部分。不同之处是该标准的附录为提示的附录，不具法定约束力。德国齿轮精度标准有 DIN3960-3967 共 8 个标准组成，每个标准都非常简洁、具体，实 用性较强。从标准内容看，国标 GB10095-88 内容最少，主要由齿轮精度的参数项目术语定义及公差表 组成，而ISO ,AGMA和DIN标准除了上述内容外， 还提供了指导性文件， 为确定齿轮精度 等级和齿轮参数的测量原则及实际操作方法提供了较为

17、详细的指导，同时还为制造厂和用户列出了合同要求条款、过程控制、检查项目和方法等，尤其是美国AGMA 标准特别强调齿轮制造的过程控制。 所谓过程控制， 就是控制齿轮制造过程中的每一个工序来保证齿轮的制 造精度。采用过程控制时，只要对任意一个齿轮做较少的测量即可，如测量公法线长度等。AGMA 标准对不同精度等级的所有误差项目的检测控制作了推荐，具有较强的实用性。从 内容上分析， IS01328 的内容非常接近美国 AGMA 和德国 DIN 标准的内容，它吸收了德国 DIN ,美国 AGMA 标准的成熟技术， 使标准更科学合理， 并从齿轮传动动态性能和承载能力 出发，结合齿轮制造规律综合在标准本文和

18、技术报告中一一明确。 可以说， 修订后的 IS01328 标准向美国 AGMA 和德国 DIN 标准更靠近了一大步。因此，从标准结构和内容上分析， 可以看出， ISO 1328 标准的结构更为合理， 层次清楚， 内容全面和科学合理，操用性强。2.2 精度等级GB 10095-88 标准的精度等级为 1-12级共 12个等级， 1级为最高级， 12级为最低级。ISO 1328-1:1995 标准所有项目及 ISO 1328-21997 标准， 1，的 Fr 的精度等级为 0-12 级 共 13 个等级， 0 级为最高级， 12 级为最低级， 0 级为新增加的等级。 IS01328-2 :1997

19、 标准 中Fi”，和fi“，的精度等级为4-12级，4级为最高，12级为最低共计9个等级。美国 AGMA 标准的精度等级为 3-15 级共 13个等级， 3级为最低级， 15级为最高级。 德国 DIN 标准的精度等级为 1-12级共 12个等级， 1 级为最高级， 12 级为最低级。由十各国编制标准所遵循的基本原则、公差计算式及关系式以及尺寸（mn ,d,b）分段的不同，因此， 很难精确给出 GBISO,AGMA ,DIN 标准的精度等级的对应关系， 表 1 只是大致地 给出了各项公差精度的对应关系，供参考。齿轮常用材料和许用应力MATERIAL FOR GEARS一、 常用的齿轮材料 是钢、

20、铸铁和非金属材料。1 、锻钢 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。除尺寸过大（da> 400600mm ）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（0.150.6）%的碳钢或合金钢。制造齿轮的锻钢可分为：软齿面（硬度w 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

21、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 5865HRC ）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

22、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。3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。 灰铸铁齿轮常用 于工作平稳、速度较低、功率不大的场合。4非金属材料对高速轻载及精度不高的齿轮传动， 为了降低噪声， 常用非金属材料 （如夹布胶木、 尼龙等） 做小齿轮， 大齿轮仍用钢或铸铁制造。 为使大齿轮具有足够的抗磨损及抗点蚀的能力， 齿面 的硬度应

23、为 250350HBS。常用的齿轮材料及其力学性能列于设计用表。二、齿轮许用应力齿轮的许用应力b按下式计算：式中：S 疲劳强度安全系数。对接触疲劳强度计算，由于点蚀破坏发生后引起噪声、振动增大，并不立即导致不能继续工作的后果，故可取S= SH = 1。但是，如果一旦发生断齿，就会引起严重的故事，因此在进行齿根弯曲疲劳强度计算时取S= SF= 1.25- 1.5。KN 考虑应力循环次数影响的系数，称为寿命系数。弯曲疲劳寿命系数和接触疲劳寿命系数分别见图2。设n为齿轮的转速，r/min ; j为齿轮每转一圈时，同一齿面啮合的次数；Lh为齿轮的工作寿命，h,则齿轮的工作应力循环次数N按下式计算：N

24、= 60njLh。b lim甘轮的疲劳极限。弯曲疲劳强度极限值用b FE代入，查设计线图，图中的b FE=b Flim?YST, YST 为试验齿轮的应力校正系数；接触疲劳强度极限值bHlim 查图 4。注：1、图中极限应力值，一般选取其中间偏下值，即在MQ及ML中间选值。2、若齿面硬度超出图中荐用的范围,可大体按外插法查取相应的极限应力值。3、所示b FE为脉动循环应力的极限应力。对称循环应力的极限应力值仅为脉动循环应力的 70%。4、 夹布塑料的弯曲疲劳许用应力=50MPa,接触疲劳许用应力=110MPa。 齿轮传动失效形式和设计准则齿轮传动的失效主要是轮齿的失效, 而轮齿的失效形式又多种

25、多样, 较为常见的是下面叙述 的五种失效形式。齿轮的其它部分（如齿圈、轮辐、轮毂等） ,除了对齿轮的质量大小需加严格限制外， 通常只需按经验设计， 所定的尺寸对强度及刚度均较富裕， 实践中也极少失效。1、轮齿折断轮齿折断有多种形式，在正常情况下，主要是齿根弯曲疲劳折断， 因为在轮齿受载时， 齿根 处产生的弯曲应力最大，再加上齿根过渡部分的截面突变及加工刀痕等引起的应力集中作 用，当轮齿重复受载后，齿根处就会产生疲劳裂纹，并逐步扩展，致使轮齿疲劳折断。 此 外，在轮齿受到突然过载时， 也可能出现过载折断或剪断； 在轮齿受到严重磨损后齿厚过分 减薄时，也会在正常载荷作用下发生折断。在斜齿圆柱齿轮传

26、动中，轮齿工作面上的接触线为一斜线（参看图例） ，轮齿受载后，如有 载荷集中时， 就会发生局部折断。 若制造或安装不良或轴的弯曲变形过大， 轮齿局部受载过 大时，即使是直齿圆柱齿轮，也会发生局部折断。为了提高齿轮的抗折断能力，可采取下列措施：1）用增加齿根过渡圆角半径及消除加工刀痕的方法来减小齿根应力集中； 2）增大轴及支承的刚性， 使轮齿接触线上受载较为均匀； 3） 采用合适的热处理方法使齿芯材料具有足够的韧性；4）采用喷丸、滚压等工艺措施对齿根表层进行强化处理。2、齿面磨损在齿轮传动中， 齿面随着工作条件的不同会出现不同的磨损形式。 例如当啮合齿面间落入磨 料性物质（如砂粒、铁屑等）时，齿

27、面即被逐渐磨损而至报废。这种磨损称为磨粒磨损。它 是开式齿轮传动的主要形式之一。改用闭式齿轮传动是避免齿面磨粒磨损最有效的方法。3、齿面点蚀点蚀是齿面疲劳损伤的现象之一。 在润滑良好的闭式齿轮传动中， 常见的齿面失效形式多为 点蚀。所谓点蚀就是齿面材料变化着的接触应力作用下， 由于疲劳而产生的麻点状损伤现象。 齿面上最初出现的点蚀仅为针尖大小的麻点， 如工作条件未加改善， 麻点就会逐渐扩大， 甚 至数点连成一片，最后形成了明显的齿面损伤。 齿轮在啮合过程中，齿面间的相对滑动起 着形成润滑油膜的作用，而且相对滑动速度愈高，愈易在齿面间形成油膜，润滑也就愈好。 当轮齿在靠近节线处啮合时，由于相对滑

28、动速度低，形成油膜的条件差，润滑不良，摩擦力 较大，特别是直齿轮传动，通常这时只有一对齿啮合，轮齿受力也最大，因此，点蚀也就首 先出现在靠近节线的齿根面上， 然后再向其它部位扩展。 从相对意义上说， 也就是靠近节线 处的齿根面抵抗点蚀的能力最差（即接触疲劳强度最低） 。提高齿轮材料的硬度， 可以增强齿轮抗点蚀的能力。 在啮合的轮齿间加注润滑油可以减小摩 擦，减缓点蚀，延长齿轮的工作寿命。并且在合理的限度内，润滑油的粘度越高，上述效果 也愈好。因为当齿面上出现疲劳裂纹后， 润滑油就会侵入裂纹，而且粘度愈低的油，愈易侵 入裂纹。润滑油侵入裂纹后，在轮齿啮合时， 就有可能在裂纹内受到挤胀， 从而加快

29、裂纹的 扩展， 这是不利之处。所以对速度不高的齿轮传动，以用粘度高一点的油来润滑为宜； 对速 度较高的齿轮传动(如圆周速度 v>12m/s )，要用喷油润滑(同时还起散热的作用) ，此时只 宜用粘度低的油。开式齿轮传动，由于齿面磨损较快，很少出现点蚀。4、齿面胶合对于高速重载的齿轮传动(如航空发动机减速器的主传动齿轮) ，齿面间的压力大，瞬间温 度高， 润滑效果差， 当瞬时温度过高时， 相啮合的两齿面就会发生粘在一起的现象，由于此 时两齿面又在作相对滑动， 相粘结的部位即被撕破， 于是在齿面上沿相对滑动的方向形成伤 痕，称为胶合。传动时齿面瞬时温度愈高、相对滑动速度愈大的地方，愈易发生胶

30、合。有些低速重载的重型齿轮传动， 由于齿面间的油膜遭到破坏， 也会产生胶合失效。 此时，齿 面的瞬时温度并无明显增高，故称为冷胶合。 加强润滑措施，采用抗胶合能力强的润滑油 (如硫化油) ，在润滑油中加入极压添加剂等，均可防止或减轻齿面的胶合。5、齿面塑性变形塑性变形属于轮齿永久变形一大类的失效形式，它是由于在过大的应力作用下， 轮齿材料处于屈服状态而产生的齿面或齿体塑性流动所形成的。塑性变形一般发生在硬度低的齿轮上； 但在重载作用下，硬度高的齿轮上也会出现。塑性变形又分为滚压塑变和锤击塑变。滚压塑变是由于啮合轮齿的相互滚压与滑动而引起的材料塑性流动所形成的。 由于材料的塑性流 动方向和齿面上

31、所受的摩擦力方向一致， 所以在主动轮的轮齿上沿相对滑动速度为零的节线 处被碾出沟槽 ,而在从动轮的轮齿上则在节线处被挤出脊棱。这种现象称为滚压塑变形。锤 击塑变则是伴有过大的冲击而产生的塑性变形， 它的特征是在齿面上出现浅的沟槽， 且沟槽 的取向与啮合轮齿的接触线相一致。 提高轮齿齿面硬度，采用高粘度的或加有极压添加剂 的润滑油均有助于减缓或防止轮齿产生塑性变形。齿轮传动常用的润滑剂名称 牌 号运动粘度U /(mm/s)(40C)应用全损耗系统用油(GB443-89 ) L-AN46L-AN68L-AN10041.4 50.661.2 74.890.0110.0适用于对润滑油无特殊要求的锭子、

32、轴承、齿轮和其它低负荷机械等部件的润滑工业齿轮油(SY1172-88 )6810015022032061.2 74.890 110135165198242288 352 适用于工业设备齿轮的润滑工业闭式齿轮油(GB/T5903-1995)6810015022032046061.2 74.890 110135 165198 242288 352414506适用于煤炭、水泥和冶金等工业部门的大型闭式齿轮传动装置的润滑普通开式齿轮油(SY1232-85)68100150100C主要适用于开式齿轮、链条和钢丝绳的润滑60 7590 110135 165硫磷型极压工业齿轮油 120150 2002503

33、0035050C适用于经常处于边界润滑的重载、高冲击的直、斜齿轮和蜗轮装置轧钢机齿轮装置110130130 170180 220230 270280 320330 370钙钠基润滑脂(ZBE86001-88) ZGN-2ZGN-3适用于80100C，有水分或较潮湿的环境中工作的齿轮传动，但不适于低温工作情况。石墨钙基润滑脂(ZBE36002-88) ZG-S适用起重机底盘的齿轮传动、开式齿轮传动、需耐潮湿处。注：表中所列仅为齿轮油的一部分，必要时可参阅有关资料 圆柱齿轮的齿宽系数$ d表7圆柱齿轮的齿宽系数$d装置状况两支承相对小齿轮作对称布置两支承相对小齿轮作不对称布置 小齿轮作悬臂布置$d

34、 0.9 1.4（1.2 1.9）0.7 1.15（1.1 1.65）0.4 0.6注：1）大、小齿轮皆为硬齿面时，©d取偏下限的数值；若皆为软齿面或仅大齿轮为软齿面时, ©d取偏上限的数值；2） 括号内的数值用于人字齿轮，此时b 为人字齿轮的总宽度；3） 金属切削机床的齿轮传动，若传递的功率不大时，©d可小到0.2;4）非金属齿轮可取 © d 01.2。齿轮齿面硬度组合举例 齿轮齿面硬度组合举例齿面类型齿轮种类热处理两轮工作齿面硬度差工作齿面硬度举例备注小齿轮大齿轮小齿轮大齿轮软齿面（ 350HBS）直齿调质正火0<(HBS1)min- (HBS

35、2)max< 2(25240 270HBS180220HBS用于重载中低速固定式传动装置调质260290HBS220 240HBS调质280310HBS240 260HBS调质300330HBS260 280HBS斜齿及人字齿调质正火(HBS1)min- (HBS2)max> 4(50240270HBS160190HBS正火260290HBS180 210HBS调质270300HBS200 230HBS调质300330HBS230 260HBS软硬组合齿面（350HBS1£350HBS2 ）斜齿及人字齿表面淬火调质 齿面硬度差很大4050HRC 200230HBS 用于冲

36、击及过载都不大的重载中低速固定式传动装置230 260HBS渗碳淬火 调质56 62HRC270 300HBS300 330HBS硬齿面 （350HBS） 直齿、 斜齿及人字齿表面淬火 表面淬火 齿面硬度差大致相同45 50HBS 用在传动尺寸受结构条件限制的情形和运输机上的传动装置渗碳淬火 渗碳淬火56 62HRC淬硬齿轮硬齿面刮削加工的关键技术切削厚度：根据刮削余量确定。淬硬齿轮的单侧齿面刮削余量一般为0.30.6mm。可一次切除，但过大的切削用量将降低刀具的耐用度。推荐值见表,。刮削方式：机床蜗轮副存在间隙时，采用顺刮比逆刮要好，可消除间隙带来的振动和误差，减小崩刃。切削液硬齿面刮削可采

37、用干式切削。 如果采用湿式切削， 则所用切削油必须为低粘度切削油， 因为硬齿面 刮削使用切削油的主要目的是冷却而不是润滑。 若使用高粘度油， 工件与滚刀就会发生让刀 打滑，弓I起滚刀崩刃。用作冷却剂的油在40C时粘度应在1020cst。含钼添加剂的低粘度油比较适于硬齿面刮削。 3 结束语当今齿轮制造业对齿轮质量及运动精度的要求越来越高， 精加工淬硬齿轮已显得日益重要。 硬齿面刮削在发达国家已得到广泛应用， 我国也有不少单 位对这一工艺进行了比较深入的研究。 近年来， 随着机床结构的不断改进， 机床及工件夹具 刚性的提高， 新的刀具材料的成功研制， 特别是涂层技术的发展，硬齿面刮削的加工质量及稳

38、定性都日益提高， 这一工艺已越来越受到众多齿轮制造商的青睐。 虽然目前消除齿轮热处 理变形仍以磨齿加工为主要手段， 但是， 随着硬齿面刮削技术的日渐成熟， 这一工艺必将得 到更加广泛的应用。齿轮(Gears)国际标准渐开线圆柱齿轮(Gears)是机械传动量大面广的基础零部件，广泛在汽车(Automobile )、拖拉机(TRACTORS)、机床、电力、冶金、矿山、工程、起重运输、船舶、机车、农机、轻工、 建工、建材和军工等领域中应用。齿轮(Gears)和齿轮(Gears)箱在国内外都已以商品进行贸易。 齿轮(Gears)的质量以工作可靠、寿命长、振动噪声低为准则。除材料热处理硬度因素外，机械制

39、造精度很为关键。据德国G尼曼、H温特尔齿轮(Gears)专家资料介绍，制造精度等级相差一级，其承载能力强度相差 2030%，噪声相差 2.5-3 分贝，制造成本相差 6080%。齿 轮(Gears)的设计、工艺、制造、检验以及销售和采购都以齿轮(Gears)精度标准为重要的依据。1 国际齿轮 (Gears) 精度标准的发展在本世纪四十年代，齿轮 (Gears)精度标准有英国 BS 436 1940、美国齿轮(Gears)制造协会AGMA 231.021941、德国企业工程师协会 ADS 提案、苏联 TOCT 164346、法国 NFE 23 006( 1948)等，这期间齿轮(Gears)标准

40、特点是，规定的精度等级较少( 46个级)，从 几何学观点规定齿轮(Gears)参数项目，按极其简单的模式来确定各项公差值。五十年代由于齿轮(Gears)制造技术、测量仪器和使用经验的积累，对齿轮(Gears)啮合原理及 精度理论的研究，世界各国都进行了齿轮 (Gears)精度标准的修订，以德国 DIN 39603967(1952 1957)和苏联TOCT 16431956标准为代表，齿轮(Gears)精度等级和误差项目增 多，规定了切向和径向综合误差、 建立了综合误差与单项误差的关系， 独立规定侧隙配合制 度，并根据误差产生的原因和各误差对传对性能的影响， 提出了精度等级及误差允许分类组 合的

41、概念。这对评定精度、减少废品、降低制造费用等极为有利。七十年代国际贸易发展，齿轮(Gears)精度标准向国际间的统一，表现在误差的符号、定义和 公差值的一致，1951年法国、苏联、英国、比利时和瑞士六国组成ISO/TC 60/WG2 (齿轮(Gears)技术委员会第二工作组)，负责制订齿轮(Gears)精度ISO标准，法国为秘书国，经过 十余年的磋商、讨论和验证，于 1967 年提出了 ISO/DR 1328平行轴渐开线圆柱齿轮 (Gears) ISO精度制(推荐草案)。1970年3月20日在ISO/TC 60的第六次全体会议上以 20 票赞成， 5 票反对， 5 票保留讨论通过了 “标准草案

42、 ”， WG2 根据各国所提意见又进行部 分修改，最后于 1975年通过为正式标准 ISO 13281975。此国际标准除了德国、美国、日 本外世界各国都以等同或等效采用 ISO 13291975标准修订各自国家标准。同、由于工业 先进国家德国、美国、日本没有采用ISO 1328 1975标准，形成世界齿轮(Gears)精度标准事实上不统一。八十年代ISO/TC60/WG2 (齿轮(Gears)技术委员会第二工作组)由德国、美国等国家参加对ISO 1328 1975标准进行修订工作。ISO于1992年1998年陆续正式颁布ISO 1328 1:1995，ISO 13282:1997 两个标准，

43、 ISO/TR 10064 1:1992 ， ISO/TR 10064 2:1996 ， ISO/TR 10064 3:1996 ， ISO/TR 10064 4:1998 四 个 技 术 报 告 组 成 成 套 系 统 替 代 和 废 除 ISO1328 1975标准。此 ISO 1328九十年代齿轮 (Gears)精度标准体系的特点，是在 ISO1328 1975标准基础上进一步发展而修订， 吸收了德国DIN美国AGMA标准成熟技术， 使标准更科学合理，从齿轮(Gears)传动动态性能和承载能力出发，结合齿轮(Gears)制造规律综合在标准本文和技术报告中，一一明确。凡企业已认真贯彻ISO

44、 13281975标准，再熟悉和掌握贯彻ISO 1328九十年代标准，在相同精度等级的圆住齿轮(Gears)。可有提高传动性能和承载能力及降低制造成本的效果。2我国圆柱齿轮(Gears)精度标准的状况我国1960年以前没有圆柱齿轮(Gears)精度标准，直接应用苏联 TOCT 1643 46标准，1958 年起原第一机械工业部组织力量着手研究，经过分析、研究和验证苏联TOCT 164356标准，制订和颁布 JB 179 60圆柱齿轮(Gears)传动公差机械工业部部标准。对当时机械 工业的发展起到积极推动作用， 很快达到世界五十年代水平， 在七十年代末国家机械工业改 革开放，要求迅速赶上世界齿

45、轮(Gears)发展步伐，机械工业部领导下决心，直接以ISO13281975国际基础修订 JB 17960 标准，以等效采用 ISO 13281975标准，颁布 JB 17981 和 JB 17983 渐开线圆柱齿精度机械工业部部标准。大力进行宣贯，促进圆柱齿 轮(Gears)精度质量明显的提高。 同时带动国内齿轮(Gears)机床、刀具和量仪的发展， 于1998 技术监督局颁布为 GB 10095 88渐开线圆柱齿轮(Gears)精度国家标准。我国在改革开放， 发展经济的政策指示下， 。大量引进德国、日本等西方工业发达国家的工业机械产品，配件 备需要国产化， JB 17983和 GB 100

46、9588标准不相适应，一方面鼓励直接采用德国、日 本和美国标准， 另一方面以宣贯行政文件形式进行补充。 提出齿距偏差、齿距累计误差、齿 向误差四个为必检项目评定齿轮(Gears)精度等级。宣贯中发现达到齿形误差精度最难。其齿形的齿端部规定不够合理， 齿形精度达到要求其齿距精度尚有一定的富余而不相协调。部分贯标先进企业总结国内外技术经验，采取积极的技术措施，生产出与世界水平相当的齿轮 (Gears)产品。以上这些与ISO 1328九十年代标准相对照，在很多关键地方是不谋而合。当 前我国在重大机械装备中所需渐开线齿轮(Gears)都可以国产化。现行GB 10095 88渐开线；圆住齿轮(Gears

47、)精度国家标准是等效采用ISO 1328 1975国际标准的，现在国际上已将 ISO 13281975标准作废由 ISO 1328九十年代成套标准代替。 1997 年由国家技术监督局下任务对GB 10095 88标准进行修订， 经过对 ISO 1328 九十年代成套标准翻译、消化和征求各方面意见，绝大多数认为我国齿轮(Gears)产品应与国际接轨， 促进国际和国内齿轮(Gears)产品的贸易，发展齿轮(Gears)生产。修订GB 10095 88国家标准应 等同采用 ISO 1328 九十年代成套国际标准。目前国家技术监督局和国家机械工业局鼓励要求技术进步迫切和有条件的齿轮(Gears)制造企

48、业，直接采用ISO 1328九十年代国际标准作为企业标准生产齿轮(Gears)先行一步，深入、充份发挥ISO 1328九十年代国际标准作用，为本企业真正提高齿轮(Gears)性能质量、降低制造成本提高经济效益，走入国际市场。3 ISO1328 九十年代成套国际标准与 ISO 13281975国际标准、 GB 1009588国家标准的 差别4 结束语国际ISO/TC60 齿轮(Gears)技术委员会修订和ISO 颁布了 ISO 6336 1:1996， ISO 63362:1996，ISO 63363:1996，ISO 63365:1996 组成正齿轮(Gears)和斜齿轮(Gears)承 载能

49、力计算国际标准，其标准中明确应用齿轮(Gears)精度等级必须是ISO 13281:1995国际标准，二者是齿轮(Gears股计和制造的配套国际标准。齿轮(Gears)产品是国际贸易商品，保证齿轮(Gears)的性能质量和可靠性，国际标准有一定的权威性。ISO 1328 1:1995等成套国际标准是成熟的最新标准。齿轮(Gears)产品新设计米用此标准可以明显提高齿轮(Gears)性能质量，使国内外用户认可和欢迎，齿轮(Gears)产品老设计改用新标准只要在制造图样上精度等级不变，期标题栏上相应项目及公差适当修改和齿轮(Gears)坯精度调整后就可以。这样可明显提高齿轮(Gears)性能，同时

50、减少制造齿轮(Gears)难度而节 省制造成本，增加经济效益。GB 1 0095 88国家标准的修订正在审批过程中，在没有颁布前，根据国家经贸委、计委、 科委、技术监督局联合发文和国家技术监督局令第 35号的精神，引导和鼓励有识企业直接 应用ISO 13281:1995等成套国际标准的原文和翻译本进行设计和制造齿轮(Gears)，这将有助于齿轮(Gears)的质量和经济效益的提高，促进机械工业齿轮(Gears)传动产品迅速与国际 接轨和发展。渗碳钢选材和渗碳技术指标专家咨询系统研究张戈【摘要】研制了热处理 CAD 中渗碳钢选材和渗碳技术指标专家咨询系统，在用户输入一定 的零件信息后， 能够推理

51、出渗碳材料和渗碳技术指标并生成、 打印和保存说明书。 探讨了几 个模块， 特别是用户自定义设计模块的设计方法及各模块存在的不足，为子系统本身和热处理 CAD 系统的完善提供了思路。关键词 热处理 CAD 系统 专家咨询系统 渗碳材料 渗碳 技术指标Reseach on Carburizing Material Choosingand Carburization Technological Target Designing SystemZhang Ge(The Public Laboratory of the Education Ministry of P.R. Chinafor High Te

52、mperature and High Temperature Tests,Shanghai Jiaotong University )Abstract This paper studies carburizing material choosing and carburiztion technological target designing expert consulting subsystem in heat treatment CAD system.When certain material information is input,reasonable carburizing mate

53、rial and carburization technological target are inferred,and the corresponding files are made,printed and saved.Furthermore,the design method and disadvantages of each module,especially user selfdefine design module,are discussed,which supplies advisement for improving the system in the future.Key w

54、ords heat treatment CAD system,expert consulting system,carburizating material,carburization technological target热处理是整个机械工业的重要环节之一， 它直接影响到产品的内在质量和使用性能。 热 处理零件的选材， 工艺的制定和工艺控制是保证热处理质量的重要因素。以往这一部分的工作完全由人工操作， 不仅效率极低， 而且由于选材、 热处理指标及工艺设计的盲目性和不合 理将影响零件的使用性能乃至整机性能。国内热处理工艺设计 (包括零件的选材 )仍停留在手工作业阶段，设计水平的高低取决于设计

55、人员的经验和水平。建立热处理 CAD 系统之后，不仅可以使设计人员从大量重复性劳 动中解放出来， 改变过去靠经验进行生产的状况， 变事后检测分析为事前预测， 定性处理为 定量处理，大大提高了我国的热处理生产技术水平，同时提高了机械工业设计的整体水平。 与国外发达国家相比，我国开发应用热处理 CAD 软件还有很大差距。为此我们进行了热处 理 CAD 的开发。渗碳钢选材和渗碳技术专家咨询系统热处理 CAD 系统由若干子系统组成，其中包括一个渗碳钢选材和渗碳技术指标专家咨询系统，其目的是利用计算机选择合理的渗碳材料和提出合理的渗碳技术指标（表面硬度、心部硬度、表面碳浓度、渗层深度 ）。合理的选择渗碳

56、材料不仅可以充分地发挥材料潜力， 还可以降低材料成本， 提高经济效益。 合理的渗碳技术指标不仅可以使材料达到最终的产品 性能要求，保证零件的使用寿命，还能降低热处理生产成本。1. 系统总体设计系统由几个功能子模块组成， 包括典型渗碳零件技术指标查询模块、 渗碳零件技术指标 模块、 渗碳零件技术指标用户自定义模块、 渗碳零件技术指标调用模块。 系统的总体结构如 图 1 所示。图 1 系统的总体结构各功能子模块实现目标如下：1）典型渗碳零件技术指标查询模块将典型的渗碳零件详细分类， 以树型结构表示出来， 通过对零件的逐级查找， 查找到某 一具体零件后， 根据零件的特点，让用户选择相应的参数，如常用渗碳零件齿轮， 需选择齿 轮模数大小， 系统可得到此类齿轮的一般情况下所用材料和渗碳技术指标要求， 并给出材料 和渗碳技术指标说明书，说明书可保存、打印。此系统内容可以增加。2）渗碳零件技术指标设计模块 将渗碳零件分为齿轮、滚动件、 活塞销、凸轮副和其他零件。根据各类零件的渗碳部位 厚度、 性能要求、工作条件和失效方式的选择情况，