汽车圆柱齿轮规范指引

ZZB017—2015

汽车圆柱齿轮

1范围

本标准规定了乘用及商用汽车圆柱齿轮、齿轮轴及其组件（以下统称齿轮）的术语和定义、基本要

求、技术要求、试验方法、检验规则、标志、防护包装、贮存和运输。

本标准适用于法向模数（mn）为1mm-6mm，齿数（z）为5-500，分度圆直径（d）为5mm-600mm，

齿宽（b）为4mm-150mm，螺旋角（β）≤45°，基本齿廓符合GB/T1356的平行轴传动的渐开线圆柱

齿轮及其渐开线花键零件。

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文

件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T191包装储运图示标志

GB/T225钢淬透性的末端淬火试验方法(Jominy试验)

GB/T228金属材料拉伸试验

GB/T229金属材料夏比摆锤冲击试验方法

GB/T231.1金属材料布氏硬度试验第1部分:试验方法

GB/T1184形状和位置公差未注公差值

GB/T1356通用机械和重型机械用圆柱齿轮标准基本齿条齿廓

GB/T1804一般公差未注公差的线性和角度尺寸的公差

GB/T1979结构钢低倍组织缺陷评级图

GB/T2828.1计数抽样检验程序第1部分：按接收质量限（AQL）检索的逐批检验抽样计划

GB/T3374.1齿轮术语和定义第1部分几何学定义

GB/T3478.1圆柱直齿渐开线花键（米制模数齿侧配合）第1部分：总论

GB/T3478.2圆柱直齿渐开线花键（米制模数齿侧配合）第2部分：30°压力角尺寸表

GB/T3478.3圆柱直齿渐开线花键（米制模数齿侧配合）第3部分：37.5°压力角尺寸表

GB/T3478.4圆柱直齿渐开线花键（米制模数齿侧配合）第4部分：45°压力角尺寸表

GB/T3478.5圆柱直齿渐开线花键（米制模数齿侧配合）第5部分：检验

GB/T4336碳素钢和中低合金钢火花源原子发射光谱分析法

GB/T4879防锈包装

GB/T5216保证淬透性结构钢

GB/T5617钢的感应淬火或火焰淬火后有效硬化层深度的测定

GB/T6394金属平均晶粒度测定法

GB/T7232金属热处理工艺术语

GB/T8451锻压术语

GB/T10095.2圆柱齿轮精度制第2部分径向综合偏差与径向跳动的定义和允许值

GB/T10561钢中非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检验法

1

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GB/T10610产品几何技术规范（GPS）表面结构轮廓法评定表面结构的规则和方法

GB/T11354钢铁零件渗氮层深度测定和金相组织检验

GB/T12339防护用内包装材料

GB/T13299钢的显微组织评定方法

GB/T13320钢质模锻件金相组织评级图及评定方法

GB/T15822.1无损检测磁粉检测第1部分总则

GB/T15822.2无损检测磁粉检测第2部分检测介质

GB/T15822.3无损检测磁粉检测第3部分设备

GB/T17879-1999齿轮磨削后表面回火的浸蚀检验

GB/Z18620.1圆柱齿轮检验实施规范第1部分轮齿同侧齿面的检验

GB/Z18620.2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

GB/T21470锤上钢质自由锻件机械加工余量与公差盘、柱、环、筒类

JB/T6641滚动轴承残磁及其评定方法

JB/T7158工程机械零部件清洁度测定方法

JB/T9204钢的感应淬火金相检查

JB/T10174钢铁零件强化喷丸的质量检验方法

QC/T262汽车渗碳齿轮金相检验

QC/T29018汽车碳氮共渗齿轮金相检验

CGMA001车辆渗碳齿轮钢技术条件

ISO1328-1:2013圆柱齿轮ISO齿面公差等级制第一部分：轮齿齿面偏差的定义和允许值

ISO/TS16949-MSA（第四版）16949质量管理体系测量系统分析（第四版）

IEC62321电子电器-测定六种限制物资（铅、汞、镉、六价铬、多溴联苯、多溴联苯醚）的浓度

ELV(2000/53/EC)欧盟废弃车辆技术指令

DINEN10083淬火和回火钢

DINEN10084表面硬化钢

3术语定义

GB/T3374、GB/T7232、GB/T8541确立的术语和定义适用于本标准。

4基本要求

4.1齿轮制造企业应通过ISO/TS16949质量体系认证。

4.2齿轮设计应满足顾客需求的强度、功用等要求，应采用先进的结构强度分析软件，进行轻量化设

计。

4.3齿轮生产应具备过程自动控制热处理设备来保证齿轮热处理工艺的稳定性。

4.4齿轮试验及检测应具备对本标准所规定的材料、齿轮精度、热处理，齿轮几何尺寸及形状和位置

公差，齿轮表面质量的控制项目的试验检测能力。

5技术要求

5.1齿轮及渐开线花键精度等级

5.1.1齿轮精度等级应符合表1的要求。

2

ZZB017—2015

表1各种类别齿轮精度等级要求

使用环境

产品类别产品使用环境精度等级

类别

纯电动符合ISO1328-1：2013、GB/T10095.2标准中的6级

变速器自动挡符合ISO1328-1：2013、GB/T10095.2标准中的7级

乘用、商用汽手动挡符合ISO1328-1：2013、GB/T10095.2标准中的8级

车

发动机符合ISO1328-1：2013、GB/T10095.2标准中的7-8级

轮边减速器符合ISO1328-1：2013、GB/T10095.2标准中的7级

差速器符合ISO1328-1：2013、GB/T10095.2标准中的7级

5.1.2齿轮精度的基本控制项目见表2。

表2齿轮精度基本控制项目

序号齿轮基本控制项目名称齿轮基本控制项目代号

1齿廓总偏差Fα

2齿廓形状偏差ffα

3齿廓倾斜偏差fHα

4齿廓鼓形量Cα

5螺旋线总偏差Fβ

6螺旋线形状偏差ffβ

7螺旋线倾斜偏差fHβ

8螺旋线鼓形量Cβ

9齿距累积总偏差Fp

10单个齿距偏差fp

11跨棒（球）距/公法线Md/Wk

12径向跳动偏差Fr

13径向综合总偏差Fi"

14一齿径向综合偏差fi"

5.1.3渐开线花键精度应不低于GB/T3478.1、GB/T3478.2、GB/T3478.3、GB/T3478.4标准中的6

级，其基本控制项目见表3。

3

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表3渐开线花键的基本控制项目

花键类别花键基本控制项目名称花键基本控制项目代号

大径Dee

小径Die

作用齿厚最大值Svmax

作用齿厚最大值Svmin

实际齿厚最大值Smax

外花键实际齿厚最小值Smin

齿圈径向跳动Fr

齿距累积误差Fp

齿形误差Fα

齿向误差Fβ

跨棒距/公法线MRe/Wk

大径Die

小径Dii

实际齿槽宽最大值Emax

实际齿槽宽最小值Emin

作用齿槽宽最大值Evmax

内花键作用齿槽宽最小值Evmin

齿形误差Fα

齿向误差Fβ

齿圈径向跳动Fr

齿距累积误差Fp

跨棒距/公法线MRe/Wk

5.2材料

5.2.1齿轮材料应符合GB/T5216、CGMA001-1、DINEN10083及DINEN10084的规定。其常用材

料见表4。

表4齿轮常用材料表

序号产品类别产品使用环境使用环境类别材料

手动档20CrMnTi（H1-H3）、20MnCr5、20CrMo、20CrMoH

变速器自动档20CrMnTi（H1-H3）、SAE8620H、16MnCr5、

纯电动20MnCr5、20CrMoH、17CrNiMo6

1乘用车

SAE8620H、16MnCr5、20MnCr5、20CrMoH、40Cr、

发动机

42CrMo

分动器SAE8620H、20MnCr5、50MnH、42CrMo

4

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表4齿轮常用材料表(续)

序号产品类别产品使用环境使用环境类别材料

20CrMnTi（H2-H4）、20MnCr5、20CrMoH、

手动档

SAE8620H

变速器

自动档

2商用车SAE8620H、20CrMoH

纯电动

20CrMnTi（H2-H4）、SAE8620H、20MnCr5、

发动机

20CrMoH、19CrNi5、40Cr、42CrMo

5.2.2按照欧盟ELV(2000/53/EC)环保法规要求，齿轮材料中不得含有铅（Pb）、汞（Hg)、镉（Cd）

及六价铬（Cr6+）等有害成分。

5.2.3材料氧含量应不大于15ppm。

5.2.4材料带状组织应不大于2级。

5.2.5淬透性带宽应在6HRc以内。

5.2.6非金属夹杂物控制应符合表5的要求。

表5非金属夹杂物的控制要求

级别ABCDDs

细系≤2.5≤2.0≤1.5≤2.0

≤2.0

粗系≤2.0≤1.5≤1.0≤1.5

5.2.7奥氏体晶粒度应细于或等于5级。

5.3齿轮加工

5.3.1齿轮毛坯应采用锻造、楔横轧、冷摆碾等压力加工工艺，达到节能省材，齿轮基体组织致密的

目的。

5.3.2齿轮在加工、检验和安装时的基准应尽量一致，并在图样及工艺文件上予以标注。

5.3.3齿轮的几何尺寸公差、形状和位置公差应满足图样和工艺文件要求。

5.3.4图样没有注明几何尺寸公差、形状和位置公差的，按以下执行：

a)锻造按GB/T21470中的锻件精度等级E执行。

b)机加工按GB/T1804中≤m级以及按GB/T1184中≤k级执行。

5.4热处理

5.4.1预备热处理

预备热处理根据相关材料，一般采取等温正火，调质、球化退火、软化退火等工艺，其应符合表6

要求。

5

ZZB017—2015

表6齿轮预备热处理的控制要求

序号预备热处理类型材料性质控制要求

硬度160HBW-190HBW

低碳合金钢硬度不均匀性≤15HBW

金相组织符合GB/T13320第二评级图1级-4级规定

1等温正火

硬度190HBW-240HBW

中碳合金钢硬度不均匀性≤15HBW

金相组织符合GB/T13320第一评级图1级-4级规定

硬度220HBW-320HBW

2调质硬度不均匀性≤30HBW

金相组织符合GB/T13320第三评级图1级-4级规定

球化退火、软化硬度≤170HBW

3

退火硬度均匀性和金相组织参照等温正火

5.4.2最终热处理

最终热处理根据相关材料，一般采取渗碳淬火、碳氮共渗淬火、氮化、感应淬火等工艺，其应符合

表7的要求。

表7齿轮热处理的控制要求

序号热处理类型控制要求

有效硬化层深度（0.2-0.3）mn

乘用车表面硬度≥670HV

商用车表面硬度58HRC-63HRC

乘用车芯部硬度30HRC-45HRC

1渗碳商用车芯部硬度25HRC-45HRC

金相组织中表面晶间氧化及非马氏体组织深度：CHD≤1.0时，不大于

0.020；1.0＜CHD＜1.5，不大于0.025；CHD≥1.5时，不大于0.030

残余奥氏体级别1级-5级

碳化物1级-4级合格

有效硬化层深度（0.15-0.25）mn

乘用车表面硬度≥670HV

2碳氮共渗

商用车表面硬度58HRC-64HRC

乘用车芯部硬度30HRC-45HRC

6

ZZB017—2015

表7齿轮热处理的控制要求（续）

序号热处理类型控制要求

商用车芯部硬度25HRC-45HRC

金相组织中表面晶间氧化及非马氏体组织深度：不大于0.020

2碳氮共渗

残余奥氏体级别1级-5级

碳氮化合物1级-4级合格

层深≥0.2，白亮层0.003-0.020

3氮化

疏松1级-3级，氮化物＜3级，脆性＜2级

表面硬度50HRC-65HRC

4感应淬火

有效硬化层深度1mm-6mm

5.5表面质量

齿轮表面应无裂纹、无毛刺、无划伤、无磕碰等，加工纹路应均匀、一致。其齿轮表面处理方法及

控制应符合表8的要求；齿轮表面粗糙度应符合表9的要求。

表8齿轮表面的处理方法及控制要求

序号项目控制要求

强力抛（喷）丸介质精整钢丝切丸

抛（喷）丸介质硬度610HV-670HV（56HRC-59HRC）

1抛（喷）丸介质直径≤齿根过渡区曲率半径

抛（喷）丸强度按A片控制在0.35mmA-0.60mmA

强力抛（喷）参数

覆盖率为200%-300%

2机械切削加工表面粗糙度具体见表9

表9机械切削加工齿轮表面粗糙度要求

产品位置及表面粗糙度（Ra）要求（um）

产品使用使用环境有相对运

产品类别轴颈配合

环境类别动的内孔轴颈油封档面定位端面齿面其他

面

配合面

≤0.4，不允许有

手动档≤0.8≤0.8≤1.6≤1.6≤6.3

螺旋线纹

乘用车变速器

自动档0.2-0.5，不允许

≤0.4≤0.4≤1.6≤0.8≤6.3

纯电动有螺旋线纹

7

ZZB017—2015

表9机械切削加工齿轮表面粗糙度要求（续）

产品位置及表面粗糙度（Ra）要求（um）

产品使用使用环境有相对运

产品类别轴颈配合

环境类别动的内孔轴颈油封档面定位端面齿面其他

面

配合面

发动机

乘用车≤0.8≤0.80.2-0.5，不允许≤1.6≤1.6≤6.3

分动器

有螺旋线纹

≤0.4，不允许有

手动档≤0.8≤0.8≤1.6≤1.6≤6.3

螺旋线纹

变速器

商用车自动档0.2-0.5，不允许

≤0.4≤0.4≤1.6≤0.8≤6.3

纯电动有螺旋线纹

发动机≤0.8≤0.8≤1.60.8/1.6≤6.3

5.6清洁度

齿轮清洁度应符合表10的要求。

表10清洁度的控制要求

清洁度要求（20um滤膜）

产品类别产品使用环境使用环境类别

污染物质量(mg)最大颗粒物直径（um）

手动档≤61000

变速器自动档≤3800

乘用车纯电动≤3800

发动机≤3800

分动器≤61000

手动档≤201400

变速器自动档≤101200

商用车

纯电动≤101200

发动机≤151200

5.7剩磁强度

齿轮经过有磁化的工序后需进行退磁处理，处理后剩磁强度应≤3A/cm。

5.8磨削烧伤

8

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应符合GB/T17879-1999的5.1条中的表4的要求。零件功能面，包括齿面、磨削齿根、轴颈以及其

他指定表面不得大于B类；非功能面，包括所有其他磨削表面不得大于1级。

5.9标识

产品零件应在规定的位置采用激光或机械打标的方式打上清晰明了的标识（标识应是明码（数字、

字母或符号）或二维码），并将标识信息录入计算机系统，以实现对产品图号、材料炉号、热处理炉批

号、生产批号等信息的追踪。

6试验方法

6.1测量基准

设计基准与加工基准、安装基准应力求一致。齿轮测量应优先选择被测齿轮的设计基准。无法采用

设计基准的，采用加工基准或安装基准作为测量基准。以渐开线内花键定位的齿轮，若采用同心式拉刀

加工的，可用小径作为测量基准。若采用非同心式拉刀加工的，须采用设计基准作为测量基准。

6.2渐开线花键的试验

按GB/T3478.5规定。

6.3齿轮几何尺寸试验

用相应精度的普通读数度量量具（依据ISO/TS16949中的MSA（第四版）第一章第E节的1/10原则，

量具分辨率须按零件公差的十分之一）或专用检具测量检测。

6.4齿轮精度的试验

按GB/Z18620.1、GB/Z18620.2所描述的方法执行。

6.5材料试验

材料应具备供方出具的合格的质量证明书。材料试验方法按表11的要求执行。

表11材料试验方法

序号检验项目试验方法

1化学成分按GB/T4336规定

2低倍组织按GB/T1979规定

3夹杂物按GB/T10561规定

4晶粒度按GB/T6394规定

5带状组织按GB/T13299规定

6淬透性值按GB/T225规定

7表面硬度按GB/T231.1规定

8相关力学项目按GB/T228、GB/T229规定

9相关有害元素按IEC62321规定

9

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6.6热处理的试验

热处理的试验方法按表12执行。

表12热处理试验方法

序号热处理方法试验项目试验方法

表面硬度按QC/T262规定

有效硬层深度按QC/T262规定

1渗碳

心部硬度按QC/T262规定

金相组织按QC/T262规定

表面硬度按QC/T29018规定

有效硬层深度按QC/T29018规定

2氮碳共渗

心部硬度按QC/T29018规定

金相组织按QC/T29018规定

有效硬层深度按GB/T5617规定

3感应淬火

金相组织按JB/T9204规定

有效硬层、白亮层深度按GB/T11354规定

4氮化

金相组织（白亮层、疏松、氮化物）按GB/T11354规定

6.7表面质量的试验

齿轮表面质量的试验方法按表13执行。

表13表面质量的试验方法

序号试验项目试验内容试验方法

强力喷/抛丸强度按JB/T10174规定

1

强力喷/抛丸覆盖率按JB/T10174规定

2外观质量目测

裂纹按GB/T15822.1-3规定

粗糙度＜Ra1.6按GB/T10610规定

粗糙度≥Ra1.6对比目测

3表面

螺旋线纹砝码法

（可参照德国大众标准《机动车辆径向

轴封磨削表面的扭转试验》）

6.8清洁度的试验

按JB/T7158规定。

10

ZZB017—2015

6.9剩磁强度试验

按JB/T6641规定。

6.10磨削烧伤的试验

按GB/T17879规定。

6.11产品标识试验

电子扫描或目测。

7检验规则

7.1检验分类

产品检验分为出厂检验与型式试验。

7.2组批和抽样

生产使用材料、工艺、设备、检测手段等条件相同，一个检验批可以由一个生产批或几个生产批构

成，型式试验送检数应不少于3件。

7.3出厂检验

7.3.1产品应经质检部门进行出厂检验合格后方可出厂，并附产品检验合格证。

7.3.2出厂检验除材料、强力抛丸（或喷丸）所涉及的项目外，其余见表14。

表14检验项目、重要度分类及检验方法

序检验重要度

检验项目检验方案

号性质分类

每批随机抽取3

Fp、Fα、ffα、fHα、Cα、Fβ、ffβ、fHβ、C套应全部合格，

1齿轮精度抽检B

β、Fr、fp、Fi"、fi"、Md/WkMd/Wk项按GB/T

2828.1执行

每批随机抽取2

Dee、Die、Dei、Dii、Svmax、Svmin、Smax、Smin、

渐开线花键套应全部合格，

2Evmax、Evmin、Emax、Emin、Fr、Fp、Fα、Fβ、抽检B

精度MRe/Wk项按GB/T

MRe/Wk

2828.1执行

按GB/T2828.1

内孔尺寸、外圆轴承档尺寸抽检B

执行

齿轮几何尺按GB/T2828.1

3螺纹旋入性抽检B

寸执行

按GB/T2828.1

卡圈槽抽检B

执行

每批随机抽取3

4形位公差跳动、圆柱度、位置度、平行度、对称度、垂直度抽检B

套应全部合格

11

ZZB017—2015

表14检验项目、重要度分类及检验方法（续）

序检验重要度

检验项目检验方案

号性质分类

有效硬化层深度（0.2-0.3）mn抽检A

乘用车表面硬度≥670HV抽检A

商用车表面硬度58HRC-63HRC抽检A

乘用车芯部硬度30HRC-45HRC抽检A

商用车芯部硬度25HR-45HRC抽检A

5渗碳

金相组织中表面晶间氧化及非马氏体组织深度：CHD

≤1.0时，不大于0.020；1.0＜CHD＜1.5，不大于抽检A

0.025；CHD≥1.5时，不大于0.030

残余奥氏体级别1级-5级抽检A

碳化物1级-4级合格抽检A

抽检A

有效硬化层深