62农机使用与维修2021年第3期
齐威，金艳
(大连工业大学，辽宁大连116034)
摘要：齿轮传动在机械设计过程中应用十分广泛，且在变速箱、生产线、工程机械、农业机械等领域发挥着不可替代的作用。通过对现阶段齿辂传动的典型特征与技术特点进行研究，总结了齿辂传动的设计注意事项，并说明了齿轮设计过程中需要综合多方面因素合理选择金属材料。
关键词：齿轮传动；设计；注意事项；金属材料；选择
中图分类号:TH132.41文献标识码:A doi：10.14031/jki.njwx.2021.03.026
0引言
齿轮是机械产品中使用最广泛的零件之一，是精密传动的重要组成部件，齿轮的设计、生产、材料等技术在机械领域占据着重要的地位。在齿轮设计和生产过程中，常存在着结构不合理、材料选取不当等问
题，导致齿轮传动出现提早损伤，影响机械传动系统的寿命。因此，针对现阶段齿轮的设计、制造和材料选择相关情况，提高齿轮设计过程的合理性是十分重要的。齿轮传动设计过程中在满足传动比和传动方向等要求的同时，还必须在齿轮制造工艺、材料选择、机械性能等方面进行综合考虑，以满足齿轮制造低成本、使用寿命长、使用结构最优化的功能需求。
1齿轮传动的典型特征与技术特点
齿轮传动主要是依靠齿轮副传递运动和动力，齿轮根据齿廓结构的不同包括渐开线齿轮传动、摆线齿轮传动、圆弧齿轮传动和抛物线齿轮传动，齿轮传动的共同特点是传动比稳定，传动精度高，理论上讲，齿轮传动可以达到长久不变的传动比和传动精确度，其传动效率可达0.94-0.99，在机械传动中具有明显优势。齿轮传动具有稳定的工作性能，标准工况下其使用寿命较长，但齿轮传动不适用于长距离的动力传递，且不适用于冲击载荷较大的场合使用。
www.hnnn2齿轮传动设计的注意事项
2.1齿轮传动的功能分类与适用条件
齿轮根据自身工作环境的要求不同可将其分为以下三类，分别为闭式传动、半开式传动、开式传动。
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(1)闭式传动主要是指齿轮传动的主要组成部件位于封闭的齿轮箱内，齿轮箱中通常装有润滑性
作者简介：齐威(1968-)，女，汉族，辽宁海城人，硕士，副教授，研究方向：机械结构设计与力学分析计算。能良好的齿轮油，闭式传动主要应用到精密的变速箱、发动机、工程机械、农业机械、加工机床等领域，具有工作稳定性强，受环境干扰小，使用寿命长的优点。闭式传动的齿轮多采用渗碳淬火钢及渗氮钢等具有良好机械性能的合金钢材料，以满足表面强度、齿轮韧性和刚度的相关要求。
(2)半开式传动多指齿轮传动的一部分会浸泡在齿轮油中，但是传动结构与外部环境并未实现完全隔离的场合，这种场合齿轮传动多采用简易防护罩进行齿轮防护，仅能部分阻止杂质进入传动系统，由于系统的工作条件相对于闭式传动更差，为减少杂质进入润滑油后产生过度磨损齿轮表面的问题，半开式齿轮传动多采用铸钢、调质钢、淬火钢等作为齿轮制造的主要材料，或是采用普通齿轮材料应用于粉尘或杂质含量不高的工作场合。
(3)开式传动多是指齿轮与齿轮之间没有封闭或半封闭的箱体保护，也缺少有效的油液润滑条件的工作场合，开式传动多应用在传递功率大但传动不精确的场合，如工程机械的动力提升装置、矿上动力机械等。开式传动齿轮需要有良好的表面耐磨性能，以抵抗在没有润滑和杂质较多的条件下的磨损问题，开式传动的齿轮选择主要以球墨铸铁、灰铸铁硬度高的材料为主。同时，开式齿轮传动可传递的转速较低，因此，在物料输送等领域的应用较为适宜。
2.2齿轮设计过程的经济性考虑
在齿轮设计的过程中，无论是结构设计还是材料选择都应充分结合生产成本考虑，应做到在满足功能需求的前提下尽可能降低材料费用和生产成本。例如在某些受力较小、润滑不便的场合，可考虑利用聚四氟乙烯、尼龙等代替金属齿轮，一方面降低材料购置成本，另一方面改善齿轮工作过程的润滑条件。此外铸铁、铸钢等材料相对于合金材料价格更低，可考虑优先选用，在合金选择时，尽量减少贵重稀有金属的使用量，以降低材料成本。同时充分考虑齿轮制造的工艺成本，批量生产可通过模具铸造与机械精加工配合的方式降低总体的制造
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成本。
3齿轮材料的选择与设计
3.1齿轮常用材料与性能特点
齿轮的材料选择直接会影响到齿轮的机械性能，好的材料选择能为齿轮工作提供良好的硬度、塑性、强度、韧性等方面的参数平衡，从而提升齿轮在传动过程中参数合理性。在齿轮啮合传动的过程中，接触应力随着齿轮轮齿不同部位的接触会产生较大的变化，在传动过程中齿轮表面的抗压能力、表面抗磨损能力、齿根弯曲性能都是齿轮机械特性的重要影响因素，而齿轮的机械性能除与结构直接相关
外，还与金属材料的选择密切相关。如果齿轮的材料或热处理方式选择不当，很可能因为强度不够、抗冲击性能不强、韧性不足等原因导致齿轮的早期磨损或损坏，从而出现疲劳点蚀、轮齿折断、齿面胶合、塑性变形等齿轮损坏问题，因此，在进行齿轮设计的同时，应根据齿轮传动的相关要求，按照技术手册和行业标准规范选取，表1为齿轮生产常用材料适用场合及相关处理方式，只有最佳的结构设计与材料选择的匹配，才能确保不同工作条件下的齿轮在完成传动功能的同时还具备良好的使用稳定性和寿命。
表1齿轮生产常用材料适用场合及相关处理方式
热处理方式
力学性能硬度
抗拉强度/N-mm-2屈服极限/N-mm-2HB HRC 金属材料
45#钢正火588294169〜217
调质647373229〜286
表面淬火40〜50 35SiMn调质785510229-286
表面淬火45〜55 40Cr调质735539241〜286
表面淬火48〜55 35CrMo调质735539169〜217
表面淬火40〜45 20Cr渗碳、淬火、回火63739256〜62 20CrMnMo渗碳、淬火、回火107983456〜62 ZG35CrMo正火、回火588392179〜241
HT300>10200182〜273
3.2材料选择对齿轮制造性能的影响
齿轮不同材料的选择应匹配不同的生产加工工艺，通常情况下，铸铁、铸钢等铸造类的齿轮尽管生产成本低，但其内部组织分配不均匀，淬透性较差，可靠性和平均强度不足，不适合进行高精度的加工，也不应将其应用到高速传动场合；渗碳淬火钢、调质钢、淬火钢、渗氮钢等合金钢具有良好的机械性能，且淬透性较良好，但其加工难度大，制造成本高，只适用于高精度或高速传动。
4结语
综上所述，对于机械传动过程中的齿轮设计，应充分考虑结构、材料、功能的需求，在满足使用功能的前提下，应尽可能地减少稀有合金和贵重材料的使用量，同时根据齿轮的使用环境做到材料和结构的科学设计，以保证齿轮使用满足长期、稳定的要求，避免齿轮过度磨损和早期损坏问题的发生。
参考文献：
[1]朱超，符晓玲，王苗，等.基于SolidWorks的齿轮传动结
构分析与设计[J].江苏农业科学,2020,48(16)：
241-248+250.
诺基亚cdma[2]赵振兴.齿轮传动系统典型故障振动特性研究[D].
兰州：兰州理工大学,2020.
[3]钱亚平，张瑜，顾寄南.基于遗传算法的推料机齿轮传家谱管理系统
无线通信系统
动多目标优化设计[J].机电工程，2018,
segg35(8)：805-810.
[4]孟令先，李纪强，张志宏，等.齿轮强度与可靠性试验
检测技术基础公共服务平台建设[J].机械传动，
2017,41(1):189-195.
[5]冯晓宁.齿轮传动的精确建模与有限元分析[J].煤矿
机械,2015,36(12)：246-24&
(05)
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