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【摘要】针对市场需求、我厂磨机配套减速机现状及动力齿轮装置发展趋势，立足于我厂现有的加工设备，随着近年渗碳、淬火—磨齿工艺的发展日臻成熟，齿轮材料用精炼钢，采用ISO原版公式，合理的角变位设计，经过细致反复的计算，自主创新设计了两种新型硬齿面减速机，为我厂今后的长远发展打下了良好基础。
【关键词】渗碳；淬火；硬齿面减速机
引言
圆柱齿轮在机械产品中应用广泛，品种、规格繁多。长期以来，在齿形上以采用渐开线齿形为主。在一般设计中较多采用中碳钢（或中碳合金钢）调质处理的齿轮（也称软齿面齿轮），很少采用低碳合金钢经渗碳淬火处理的齿轮（也称硬齿面齿轮）[1]。
在工艺上，对于冶金、矿山、起重运输、通用等机械中所用的大、中模数齿轮，一般采用调质处理—滚齿工艺，但近年来，滚齿—渗碳、淬火处理—磨齿工艺逐渐发展起来[1]。
国际上，动力齿轮装置正沿着小型化、高速化、标准化方向发展。为达到齿轮装置小型化目的，可以提高现有渐开线齿轮的承载能力。各国普遍采用硬齿面技术，提高硬度以缩小装置的尺寸[1]。
1、钢球磨减速机现状
以我厂为例，钢球磨减速机是我厂长期生产的批量产品，基本上都是1975年以后陆续设计的图纸。三十年来，只是随着标准化的贯彻局部改动外，其设计结构、性能、参数基本未变，全部为铸造机体机盖、粗钢铸造大齿轮、粗钢锻造轴齿轮，软齿面8级精度。虽然多数勉强能达到5—10年的运转寿命，但其间所出现的振动、噪声、发热、渗漏油等缺陷，造成停车维修，在不同程度上影响用户的经济效益，造成产品声誉不佳。
2、设计新型硬齿面减速机
无论是现今动力齿轮装置的发展趋势，或是我厂钢球磨减速机的现状，从哪一点考虑，设计新型硬齿面减速机都是必须的。
2.1齿轮材料的选择
齿轮用钢的发展趋势：一是含Cr、Ni、Mo的低合金钢；二是硼钢；三是碳氮共渗用钢；四是易切削钢。由于我国缺乏Cr、Ni，常用20CrMnTi渗碳钢或用含硼加稀土钢。重型机械常用18CrMnNiMo渗碳钢或中碳合金钢[1]。在我厂，多年来一直是粗钢铸造大齿轮、粗钢锻造轴齿轮，材料大多是35CrMo、ZG45Ⅱ、37SiMn2MoV等中碳钢，经热处理工艺后达到软齿面8级精度，远远落后于当今先进的齿轮技术。所以，为达到设计硬齿面减速机的目的，齿轮材料决定选用20CrMnMo，此材料不仅价格较低，亦符合齿轮用钢的发展趋势。
2.2齿轮热处理工艺及精炼工艺
2.2.1热处理工艺
齿轮热处理工艺一般有渗碳（或碳氮共渗）、氮化、感应淬火、调质等四类。当前总的趋势是提高齿面硬度，渗碳淬火齿轮的承载能力可比调质齿轮提高2～3倍，可以获得高的表面硬度、耐磨性、韧性和抗冲击性能，能提供高的抗电蚀、抗疲劳性能[1]。因此，通过渗碳淬火，然后磨齿，可以达到硬齿面6级精度的目的。
2.2.2精炼工艺
通过以下合理先进的工艺，使齿轮材料为精练钢，保证其机械性能提高10%～15%：
（1）除P、S有害杂质，使其含量≤0.015，以提高其韧性。
（2）除H2、O2，使其真空度≤3ppm，减少白点和砂眼。
（3）除渣，保证材料性能，使其缺陷达Ⅱ级，许用当量φ3.5以下。
2.3设计计算
针对我厂长期系列生产的KH两种减速机，设计了两种全新的硬齿面减速机。设计计算时，全部齿轮基本采用合理的角变位设计，使其接触强度提高15%～30%，此乃先进设计公认的数据；齿轮强度公式采用ISO原版公式[2]。下面简要介绍一下两种新型硬齿面减速机的设计计算情况：
2.3.1硬齿面减速机设计计算简要介绍
1、外形尺寸计算
①电动机功率N=1250KW 转数n=985r/min 传动比i=6.74 中心距a=800mm
②电动机功率N=1800Kw，转数n=985r/min 中心距a1=430、a2=650，ī=7.6
因两种减速机计算原理是相同的，故以第①种减速机为例作介绍
低速轴的强度计算及轴承的选择计算与高速轴齿轮的计算原理相同，碍于篇幅有限，仅列出滚动轴承的选择，其它的不能够一一列出，故略去。
2.3.3小结
经过反复细致的计算，得出上述计算结果，确定两种减速机的基本尺寸和轴承型号的选择。
2.3.4结构形式
①为一级结构减速机，②为二级结构减速机。
共同的结构特点：
1）机体、机盖均为焊接结构，除端盖外几乎没有铸件。
2）针对高速轴轴承易发热的特点，特别设计了风扇，使其与冷却水管同时降温。
3）为大齿轮设计了单独的小油池，降低油温，以防因大齿轮搅动油而造成能量损失和温升。
4）每件轴承均设有油盒，以保证轴承充分润滑。
5）每种减速机都设计成两种箱式结构，以方便用户的选择。
3、结论
3.1先进性
我廠原有减速机属70年代水平，而新型硬齿面减速机采取渗、淬、磨齿，达到硬齿面6级精度，在结构和性能方面均优于我厂原有减速机，产品水平已完全达到SEW、弗兰德等公司产品的同等技术水平。
3.2创新性
此次自主设计的均为硬齿面减速机；针对温升和渗漏油问题，设计了风扇、小油池和油盒；齿轮材料为精炼钢，基本全部采用角变位设计；焊接机体、机盖不仅能降低整机重量，而且也减少了铸造缺陷，同时美化外观。我厂原有减速机基本不曾有以上这些设计，而且，按我公司目前的工艺装备，不需增加任何设备，完全能够制造。
参考文献
[1]齿轮手册编委会.《齿轮手册》（上）.机械工业出版社.1990年11月重庆第1版.1-5.
[2]《机械设计手册》联合编写组.《机械设计手册》（中）.化学工业出版社.1982年10月北京第二版.
【关键词】渗碳；淬火；硬齿面减速机
引言
圆柱齿轮在机械产品中应用广泛，品种、规格繁多。长期以来，在齿形上以采用渐开线齿形为主。在一般设计中较多采用中碳钢（或中碳合金钢）调质处理的齿轮（也称软齿面齿轮），很少采用低碳合金钢经渗碳淬火处理的齿轮（也称硬齿面齿轮）[1]。
在工艺上，对于冶金、矿山、起重运输、通用等机械中所用的大、中模数齿轮，一般采用调质处理—滚齿工艺，但近年来，滚齿—渗碳、淬火处理—磨齿工艺逐渐发展起来[1]。
国际上，动力齿轮装置正沿着小型化、高速化、标准化方向发展。为达到齿轮装置小型化目的，可以提高现有渐开线齿轮的承载能力。各国普遍采用硬齿面技术，提高硬度以缩小装置的尺寸[1]。
1、钢球磨减速机现状
以我厂为例，钢球磨减速机是我厂长期生产的批量产品，基本上都是1975年以后陆续设计的图纸。三十年来，只是随着标准化的贯彻局部改动外，其设计结构、性能、参数基本未变，全部为铸造机体机盖、粗钢铸造大齿轮、粗钢锻造轴齿轮，软齿面8级精度。虽然多数勉强能达到5—10年的运转寿命，但其间所出现的振动、噪声、发热、渗漏油等缺陷，造成停车维修，在不同程度上影响用户的经济效益，造成产品声誉不佳。
2、设计新型硬齿面减速机
无论是现今动力齿轮装置的发展趋势，或是我厂钢球磨减速机的现状，从哪一点考虑，设计新型硬齿面减速机都是必须的。
2.1齿轮材料的选择
齿轮用钢的发展趋势：一是含Cr、Ni、Mo的低合金钢；二是硼钢；三是碳氮共渗用钢；四是易切削钢。由于我国缺乏Cr、Ni，常用20CrMnTi渗碳钢或用含硼加稀土钢。重型机械常用18CrMnNiMo渗碳钢或中碳合金钢[1]。在我厂，多年来一直是粗钢铸造大齿轮、粗钢锻造轴齿轮，材料大多是35CrMo、ZG45Ⅱ、37SiMn2MoV等中碳钢，经热处理工艺后达到软齿面8级精度，远远落后于当今先进的齿轮技术。所以，为达到设计硬齿面减速机的目的，齿轮材料决定选用20CrMnMo，此材料不仅价格较低，亦符合齿轮用钢的发展趋势。
2.2齿轮热处理工艺及精炼工艺
2.2.1热处理工艺
齿轮热处理工艺一般有渗碳（或碳氮共渗）、氮化、感应淬火、调质等四类。当前总的趋势是提高齿面硬度，渗碳淬火齿轮的承载能力可比调质齿轮提高2～3倍，可以获得高的表面硬度、耐磨性、韧性和抗冲击性能，能提供高的抗电蚀、抗疲劳性能[1]。因此，通过渗碳淬火，然后磨齿，可以达到硬齿面6级精度的目的。
2.2.2精炼工艺
通过以下合理先进的工艺，使齿轮材料为精练钢，保证其机械性能提高10%～15%：
（1）除P、S有害杂质，使其含量≤0.015，以提高其韧性。
（2）除H2、O2，使其真空度≤3ppm，减少白点和砂眼。
（3）除渣，保证材料性能，使其缺陷达Ⅱ级，许用当量φ3.5以下。
2.3设计计算
针对我厂长期系列生产的KH两种减速机，设计了两种全新的硬齿面减速机。设计计算时，全部齿轮基本采用合理的角变位设计，使其接触强度提高15%～30%，此乃先进设计公认的数据；齿轮强度公式采用ISO原版公式[2]。下面简要介绍一下两种新型硬齿面减速机的设计计算情况：
2.3.1硬齿面减速机设计计算简要介绍
1、外形尺寸计算
①电动机功率N=1250KW 转数n=985r/min 传动比i=6.74 中心距a=800mm
②电动机功率N=1800Kw，转数n=985r/min 中心距a1=430、a2=650，ī=7.6
因两种减速机计算原理是相同的，故以第①种减速机为例作介绍
低速轴的强度计算及轴承的选择计算与高速轴齿轮的计算原理相同，碍于篇幅有限，仅列出滚动轴承的选择，其它的不能够一一列出，故略去。
2.3.3小结
经过反复细致的计算，得出上述计算结果，确定两种减速机的基本尺寸和轴承型号的选择。
2.3.4结构形式
①为一级结构减速机，②为二级结构减速机。
共同的结构特点：
1）机体、机盖均为焊接结构，除端盖外几乎没有铸件。
2）针对高速轴轴承易发热的特点，特别设计了风扇，使其与冷却水管同时降温。
3）为大齿轮设计了单独的小油池，降低油温，以防因大齿轮搅动油而造成能量损失和温升。
4）每件轴承均设有油盒，以保证轴承充分润滑。
5）每种减速机都设计成两种箱式结构，以方便用户的选择。
3、结论
3.1先进性
我廠原有减速机属70年代水平，而新型硬齿面减速机采取渗、淬、磨齿，达到硬齿面6级精度，在结构和性能方面均优于我厂原有减速机，产品水平已完全达到SEW、弗兰德等公司产品的同等技术水平。
3.2创新性
此次自主设计的均为硬齿面减速机；针对温升和渗漏油问题，设计了风扇、小油池和油盒；齿轮材料为精炼钢，基本全部采用角变位设计；焊接机体、机盖不仅能降低整机重量，而且也减少了铸造缺陷，同时美化外观。我厂原有减速机基本不曾有以上这些设计，而且，按我公司目前的工艺装备，不需增加任何设备，完全能够制造。
参考文献
[1]齿轮手册编委会.《齿轮手册》（上）.机械工业出版社.1990年11月重庆第1版.1-5.
[2]《机械设计手册》联合编写组.《机械设计手册》（中）.化学工业出版社.1982年10月北京第二版.