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摘要：本文讲述的是对机械齿轮传动方面的研究，主要包括机械齿轮的分类、特点、失效形式、选用原则、热处理及润滑等的简要分析
关键词：机械齿轮传动；齿轮
机械齿轮的发明是人类的一大创举，早在公元前人类就已经开始使用齿轮来运输物体。然而真正意义上的机械齿轮传动则始于18世纪，欧洲工业革命以后，随着齿轮传动的应用越来越多，人类便开始系统研究齿轮传动。
1机械齿轮传动概述
机械齿轮传动主要作用是帮助我们传递物体运动，也帮助我们传递动力。在机械齿轮传动过程中，对齿轮的要求也很高，务必保证齿轮平稳运转，并要有足够的承载能力承受物体重量。
2齿轮传动的分类
随着国内外贸易额的不断增长，我们对齿轮传动的研究也越来越广泛，越来越精细。分类有很多种，按齿轮类型划分，齿轮可分为直齿圆柱齿轮传动、斜齿圆柱齿轮传动.圆锥齿轮传动和人字齿轮传动四种。
按齿轮装置类型划分可分为开式齿轮传动、半开式齿轮传动和闭式齿轮传动三种。不同的环境下应用不同类型的齿轮。开式齿轮一般适用于低速传动，但开式齿轮传动一直暴露在外界环境中，极易磨损。半开式齿轮传动相对于开式齿轮而言，有相对简单的防护装置，大齿轮浸入油池，齿轮润滑得到相应改善，一般适用于非重要应用。闭式齿轮则处于全封闭状态，润滑良好，适用于重要应用。
3机械齿轮传动的特点
（1）传动效率高。齿轮传动是所有机械传动中效率最高的，一般效率可达到99%，这是齿轮传动得以广泛应用的根本原因。
（2）传动比稳定。传动比稳定是齿轮传动的保障，也是对齿轮传动应用的基本要求。
（3）节约空间。齿轮传动链、齿轮传动比带之间所需的空间范围很小，结构紧凑节约了齿轮占比空间。
（4）使用寿命长。齿轮在设计和制作过程中要求的精度很高，做工精良，使得齿轮的使用寿命比较长。
4齿轮的失效形式
（1）齿轮折断：齿轮折断分两种，一种是由于长期使用过度疲劳而引发的疲劳折断，疲劳折断又分全齿折断和缺角两种形式。一种是由于受载过重而导致的过载折断。过载折断多是由铸铁或硬齿的脆性导致，或是外界的过力冲击所致。
（2）齿面点蚀：靠近节线的齿根表面有点状脱落，由此出现的凹坑称为点蚀。点蚀的出现多是由于齿轮在齿合过程中相对滑动产生的摩擦力带动表面材料的脱落，还有就是油压作用促使的裂纹扩展两方面导致的。
（3）齿面胶合：在齿轮承受压力过大，温度过高时，常导致润滑失效导致齿面粘连，进而导致齿轮失效。
（4）齿面磨损：由于对齿轮的保护措施不到位，加上齿轮长期受压磨损导致齿根变薄，齿形损坏。这种齿轮失效形式多见于开式齿轮。
（5）塑性变形：由于齿轮应力过大，材料屈服，齿面发生变形，导致齿轮失效。
5齿轮材料及选用原则
齿轮的制作材料的选用首先要保证满足工作要求，需要承受多大强度，传递多大动力。其次考虑齿轮尺寸的大小，毛坯成型方法及热处理工艺。其三要综合考虑齿轮的使用场所、使用寿命及制作齿轮的费用等因素。由于齿轮长期到较强的压力和冲击，所以对齿轮的抗折断性能要求较高。同时考虑到齿轮齿面的失效形式，齿轮齿面要有较强的抗点蚀、抗磨损、抗胶合能力。一般常用的齿轮材料有锻钢、铸钢、铸铁及非金属材料。一般用途的齿轮用碳素钢材料，重要用途的齿轮用合金钢材料。铸钢的耐磨性和强度好，常用于制作大尺寸齿轮。铸钢材质齿轮一般用于低速、轻载等不太重要的场合。非金属材质齿轮则适用于高速、轻载、噪声较小的场合。
6齿轮材料的热处理和化学处理
热处理的方式有五种，分别为表面淬火、渗碳淬火、调质、正火和渗氮。
表面淬火：表面淬火是将齿轮的表面淬化的一种淬火方法。对于碳钢材质的齿轮经表面淬火后可增强齿轮的硬度，从而加大其所能承受的冲击载荷，一般应用于结构紧凑的场合。
渗碳淬火：渗碳淬火是将碳原子渗透到齿轮表面层的过程。含碳量较低的碳钢接触强度和齿芯韧性都比较低，需要增强齿面硬度。经渗碳淬火后可使得齿面硬度达到56-62HRC，提高齿面接触强度和齿芯韧性。
调质：调质是将齿轮经淬火和高温回火双重工艺处理。调质的作用也是增强齿面硬度，但经调质后齿面硬度可高达220-260HBS。
正火：正火是将齿轮经加热保温后再做冷处理的处理工艺。齿轮经正火处理后能消除内应力、细化晶粒、改善力学性能和切削性能。一般对于机械强度不高的齿轮可运用中碳正火处理。
渗氮：渗氮是在一定条件下将氮离子渗入齿轮表层的热处理工艺。齿轮经渗氮处理后可增强齿面硬度，主要应用于难以磨齿的场合。
7齿轮传动的润滑
齿轮在传动过程中齿面间会产生反复摩擦，既消耗能量，又磨损齿轮。所以通常齿轮在使用之前并在使用过程中都要使用润滑油或润滑脂对其进行润滑作用，既降低了能量损耗，又降低了齿轮磨损，延长齿轮使用寿命。
但应用于不同场合下的齿轮使用不同种类的润滑油。一般应用于工业设备的齿轮使用重负荷工业齿轮油；应用于煤炭、水泥、冶金等工业部门的大型闭式齿轮传动装置使用中负荷工业齿轮油；应用于开式齿轮、链条、钢丝绳的润滑使用普通开式齿轮油；应用于比较潮湿环境中工作的齿轮使用钙钠基润滑脂。
参考文献：
[1]陈予恕.非线性振动[M].天津：天津科技出版社，1983：251.
[2]魏任之等。齿轮的修形与降噪.第二届全国齿轮动力学会议论文，1987.
[3]方宗德.正齿轮传动的动载荷影响因素分析[J].西安交通大学学报，1988.
[4]张潇云，周建新.煤矿机械传动齿轮失效形式分析.
关键词：机械齿轮传动；齿轮
机械齿轮的发明是人类的一大创举，早在公元前人类就已经开始使用齿轮来运输物体。然而真正意义上的机械齿轮传动则始于18世纪，欧洲工业革命以后，随着齿轮传动的应用越来越多，人类便开始系统研究齿轮传动。
1机械齿轮传动概述
机械齿轮传动主要作用是帮助我们传递物体运动，也帮助我们传递动力。在机械齿轮传动过程中，对齿轮的要求也很高，务必保证齿轮平稳运转，并要有足够的承载能力承受物体重量。
2齿轮传动的分类
随着国内外贸易额的不断增长，我们对齿轮传动的研究也越来越广泛，越来越精细。分类有很多种，按齿轮类型划分，齿轮可分为直齿圆柱齿轮传动、斜齿圆柱齿轮传动.圆锥齿轮传动和人字齿轮传动四种。
按齿轮装置类型划分可分为开式齿轮传动、半开式齿轮传动和闭式齿轮传动三种。不同的环境下应用不同类型的齿轮。开式齿轮一般适用于低速传动，但开式齿轮传动一直暴露在外界环境中，极易磨损。半开式齿轮传动相对于开式齿轮而言，有相对简单的防护装置，大齿轮浸入油池，齿轮润滑得到相应改善，一般适用于非重要应用。闭式齿轮则处于全封闭状态，润滑良好，适用于重要应用。
3机械齿轮传动的特点
（1）传动效率高。齿轮传动是所有机械传动中效率最高的，一般效率可达到99%，这是齿轮传动得以广泛应用的根本原因。
（2）传动比稳定。传动比稳定是齿轮传动的保障，也是对齿轮传动应用的基本要求。
（3）节约空间。齿轮传动链、齿轮传动比带之间所需的空间范围很小，结构紧凑节约了齿轮占比空间。
（4）使用寿命长。齿轮在设计和制作过程中要求的精度很高，做工精良，使得齿轮的使用寿命比较长。
4齿轮的失效形式
（1）齿轮折断：齿轮折断分两种，一种是由于长期使用过度疲劳而引发的疲劳折断，疲劳折断又分全齿折断和缺角两种形式。一种是由于受载过重而导致的过载折断。过载折断多是由铸铁或硬齿的脆性导致，或是外界的过力冲击所致。
（2）齿面点蚀：靠近节线的齿根表面有点状脱落，由此出现的凹坑称为点蚀。点蚀的出现多是由于齿轮在齿合过程中相对滑动产生的摩擦力带动表面材料的脱落，还有就是油压作用促使的裂纹扩展两方面导致的。
（3）齿面胶合：在齿轮承受压力过大，温度过高时，常导致润滑失效导致齿面粘连，进而导致齿轮失效。
（4）齿面磨损：由于对齿轮的保护措施不到位，加上齿轮长期受压磨损导致齿根变薄，齿形损坏。这种齿轮失效形式多见于开式齿轮。
（5）塑性变形：由于齿轮应力过大，材料屈服，齿面发生变形，导致齿轮失效。
5齿轮材料及选用原则
齿轮的制作材料的选用首先要保证满足工作要求，需要承受多大强度，传递多大动力。其次考虑齿轮尺寸的大小，毛坯成型方法及热处理工艺。其三要综合考虑齿轮的使用场所、使用寿命及制作齿轮的费用等因素。由于齿轮长期到较强的压力和冲击，所以对齿轮的抗折断性能要求较高。同时考虑到齿轮齿面的失效形式，齿轮齿面要有较强的抗点蚀、抗磨损、抗胶合能力。一般常用的齿轮材料有锻钢、铸钢、铸铁及非金属材料。一般用途的齿轮用碳素钢材料，重要用途的齿轮用合金钢材料。铸钢的耐磨性和强度好，常用于制作大尺寸齿轮。铸钢材质齿轮一般用于低速、轻载等不太重要的场合。非金属材质齿轮则适用于高速、轻载、噪声较小的场合。
6齿轮材料的热处理和化学处理
热处理的方式有五种，分别为表面淬火、渗碳淬火、调质、正火和渗氮。
表面淬火：表面淬火是将齿轮的表面淬化的一种淬火方法。对于碳钢材质的齿轮经表面淬火后可增强齿轮的硬度，从而加大其所能承受的冲击载荷，一般应用于结构紧凑的场合。
渗碳淬火：渗碳淬火是将碳原子渗透到齿轮表面层的过程。含碳量较低的碳钢接触强度和齿芯韧性都比较低，需要增强齿面硬度。经渗碳淬火后可使得齿面硬度达到56-62HRC，提高齿面接触强度和齿芯韧性。
调质：调质是将齿轮经淬火和高温回火双重工艺处理。调质的作用也是增强齿面硬度，但经调质后齿面硬度可高达220-260HBS。
正火：正火是将齿轮经加热保温后再做冷处理的处理工艺。齿轮经正火处理后能消除内应力、细化晶粒、改善力学性能和切削性能。一般对于机械强度不高的齿轮可运用中碳正火处理。
渗氮：渗氮是在一定条件下将氮离子渗入齿轮表层的热处理工艺。齿轮经渗氮处理后可增强齿面硬度，主要应用于难以磨齿的场合。
7齿轮传动的润滑
齿轮在传动过程中齿面间会产生反复摩擦，既消耗能量，又磨损齿轮。所以通常齿轮在使用之前并在使用过程中都要使用润滑油或润滑脂对其进行润滑作用，既降低了能量损耗，又降低了齿轮磨损，延长齿轮使用寿命。
但应用于不同场合下的齿轮使用不同种类的润滑油。一般应用于工业设备的齿轮使用重负荷工业齿轮油；应用于煤炭、水泥、冶金等工业部门的大型闭式齿轮传动装置使用中负荷工业齿轮油；应用于开式齿轮、链条、钢丝绳的润滑使用普通开式齿轮油；应用于比较潮湿环境中工作的齿轮使用钙钠基润滑脂。
参考文献：
[1]陈予恕.非线性振动[M].天津：天津科技出版社，1983：251.
[2]魏任之等。齿轮的修形与降噪.第二届全国齿轮动力学会议论文，1987.
[3]方宗德.正齿轮传动的动载荷影响因素分析[J].西安交通大学学报，1988.
[4]张潇云，周建新.煤矿机械传动齿轮失效形式分析.