齒輪傳動在現代機器和儀器中的應用極為廣泛，其功用是按規定的速比傳遞運動和動力。

　　齒輪的結構由于使用要求不同而具有各種不同的形狀，但從工藝角度可將齒輪看成是由齒圈和輪體兩部分構成。按照齒圈上輪齒的分布形式，可分為直齒、斜齒、人字齒等；按照輪體的結構特點，齒輪大致分為盤形齒輪、套筒齒輪、軸齒輪、扇形齒輪和齒條等等，如圖9-1所示。

　　在上述各種齒輪中，以盤形齒輪應用最廣。盤形齒輪的內孔多為精度較高的圓柱孔和花鍵孔。其輪緣具有一個或幾個齒圈。單齒圈齒輪的結構工藝性最好，可采用任何一種齒形加工方法加工輪齒；雙聯或三聯等多齒圈齒輪(圖9-1b、c)。當其輪緣間的軸向距離較小時，小齒圈齒形的加工方法的選擇就受到限制，通常只能選用插齒。如果小齒圈精度要求高，需要精滾或磨齒加工，而軸向距離在設計上又不允許加大時，可將此多齒圈齒輪做成單齒圈齒輪的組合結構，以改善加工的工藝性。

　　二、齒輪的技術要求

　　齒輪本身的制造精度，對整個機器的工作性能、承載能力及使用壽命都有很大的影響。根據其使用條件，齒輪傳動應滿足以下幾個方面的要求。

　　（一）傳遞運動準確性

　　要求齒輪較準確地傳遞運動，傳動比恒定。即要求齒輪在一轉中的轉角誤差不超過一定范圍。

　　（二）傳遞運動平穩性

　　要求齒輪傳遞運動平穩，以減小沖擊、振動和噪聲。即要求限制齒輪轉動時瞬時速比的變化。

　　（三）載荷分布均勻性

　　要求齒輪工作時，齒面接觸要均勻，以使齒輪在傳遞動力時不致因載荷分布不勻而使接觸應力過大，引起齒面過早磨損。接觸精度除了包括齒面接觸均勻性以外，還包括接觸面積和接觸位置。

　　（四）傳動側隙的合理性

　　要求齒輪工作時，非工作齒面間留有一定的間隙，以貯存潤滑油，補償因溫度、彈性變形所引起的尺寸變化和加工、裝配時的一些誤差。

　　齒輪的制造精度和齒側間隙主要根據齒輪的用途和工作條件而定。對于分度傳動用的齒輪，主要要求齒輪的運動精度較高；對于高速動力傳動用齒輪，為了減少沖擊和噪聲，對工作平穩性精度有較高要求；對于重載低速傳動用的齒輪，則要求齒面有較高的接觸精度，以保證齒輪不致過早磨損；對于換向傳動和讀數機構用的齒輪，則應嚴格控制齒側間隙，必要時，須消除間隙。

　　B10095?88中對齒輪及齒輪副規定了12個精度等級，從1~12順次降低。其中1~2級是有待發展的精度等級，3~5級為高精度等級，6~8級為中等精度等級，9級以下為低精度等級。每個精度等級都有三個公差組,分別規定出各項公差和偏差項目，見表9-1。

　　表9-1 齒輪公差組

　　三、齒輪的材料、熱處理和毛坯

　　（一）齒輪的材料與熱處理

　　1．材料的選擇

　　齒輪應按照使用時的工作條件選用合適的材料。齒輪材料的合適與否對齒輪的加工性能和使用壽命都有直接的影響。

　　一般來說，對于低速重載的傳力齒輪，齒面受壓產生塑性變形和磨損，且輪齒易折斷。應選用機械強度、硬度等綜合力學性能較好的材料，如18CrMnTi；線速度高的傳力齒輪，齒面容易產生疲勞點蝕，所以齒面應有較高的硬度，可用38CrMoAlA氮化鋼；承受沖擊載荷的傳力齒輪，應選用韌性好的材料，如低碳合金鋼18CrMnTi；非傳力齒輪可以選用不淬火鋼，鑄鐵、夾布膠木、尼龍等非金屬材料。一般用途的齒輪均用45鋼等中碳結構鋼和低碳結構鋼如 20Cr、40Cr、20CrMnTi等制成。

　　2．齒輪的熱處理

　　齒輪加工中根據不同的目的，安排兩類熱處理工序。

　　(1)毛坯熱處理在齒坯加工前后安排預備熱處理—正火或調質。其主要目的是消除鍛造及粗加工所引起的殘余應力，改善材料的切削性能和提高綜合力學性能。

　　(2)齒面熱處理齒形加工完畢后，為提高齒面的硬度和耐磨性，常進行滲碳淬火，高頻淬火，碳氮共滲和氮化處理等熱處理工序。

　　（二）齒輪毛坯

　　齒輪毛坯形式主要有棒料、鍛件和鑄件。棒料用于小尺寸、結構簡單且對強度要求不太高的齒輪。當齒輪強度要求高，并要求耐磨損、耐沖擊時，多用鍛件毛坯。當齒輪的直徑大于Φ400~Φ600時，常用鑄造齒坯。為了減少機械加工量，對大尺寸、低精度的齒輪，可以直接鑄出輪齒；對于小尺寸，形狀復雜的齒輪，可以采用精密鑄造、壓力鑄造、精密鍛造、粉末冶金、熱軋和冷擠等新工藝制造出具有輪齒的齒坯，以提高勞動生產率，節約原材料。

　　四、齒坯加工

　　齒形加工之前的齒輪加工稱為齒坯加工，齒坯的內孔(或軸頸)、端面或外圓經常是齒輪加工、測量和裝配的基準，齒坯的精度對齒輪的加工精度有著重要的影響。因此，齒坯加工在整個齒輪加工中占有重要的地位。

　　（一）齒坯加工精度

　　齒坯加工中，主要要求保證的是基準孔(或軸頸)的尺寸精度和形狀精度、基準端面相對于基準孔(或軸頸)的位置精度。不同精度的孔(或軸頸)的齒坯公差以及表面粗糙度等要求分別列于表9-2、表9-3和表9-4中。

表9-2 齒坯公差

　　①當三個公差組的精度等級不同時，按最高精度等級確定公差值。

　　②當頂圓不作為測量齒厚基準時，尺寸公差按IT11給定，但應小于0．1mm。

　　表9-3 齒輪基準面徑向和端面圓跳動公差(μm)

　　表9-4 齒坯基準面的表面粗糙度參數Ra(μm)

（二）齒坯加工方案

　　齒坯加工方案的選擇主要與齒輪的輪體結構、技術要求和生產批量等因素有關。對軸、套筒類齒輪的齒坯，其加工工藝與一般軸、套筒零件的加工工藝相類同。下面主要對盤齒輪的齒坯加工方案作一介紹。

　　1.中、小批生產的齒坯加工

　　中小批生產盡量采用通用機床加工。對于圓柱孔齒坯，可采用粗車—精車的加工方案：

　　（1）在臥式車床上粗車齒輪各部分；

　　（2）在一次安裝中精車內孔和基準端面，以保證基準端面對內孔的跳動要求；

　　（3）以內孔在心軸上定位，精車外圓、端面及其它部分。

　　對于花鍵孔齒坯，采用粗車—拉—精車的加工方案。

　　2.大批量生產的齒坯加工

　　大批量生產中，無論花鍵孔或圓柱孔，均采用高生產率的機床(如拉床、多軸自動或多刀半自動車床等)，其加工方案如下：

　　（1）以外圓定位加工端面和孔(留拉削余量)；

　　（2）以端面支承拉孔；

　　（3）以孔在芯軸上定位，在多刀半自動車床上粗車外圓、端面和切槽；

　　（4）不卸下芯軸，在另一臺車床上續精車外圓、端面、切槽和倒角，如圖9-2所示。