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1、齿轮发展史 齿轮作为各种机械传动设备中的重要装置，具有传动平稳，承载能力强等优点，有着广泛的应用范围与前景。采用适当的材料制作齿轮及对其进行正确的热处理，可大大提高齿传动的可靠性，延长齿轮寿命。本文论述了常用齿轮材料的种类、特点以及齿轮材料的发展。据史料记载载，远在在公元前前40002000年的的中国古古代就巳巳开始使使用齿轮轮，在我我国山西西出土的的青铜齿齿轮是迄迄今巳发发现的最最古老齿齿轮，作作为反映映古代科科学技术术成就的的指南车车就是以以齿轮机机构为核核心的机机械装置置。177世纪末末，人们们才开始始研究，能能正确传传递运动动的轮齿齿形状。118世纪纪，欧洲洲工业革革命以后后，齿轮轮传
2、动的的应用日日益广泛泛；先是是发展摆摆线齿轮轮，而后后是渐开开线齿轮轮，一直直到200世纪初初，渐开开线齿轮轮已在应应用中占占了优势势。 早早在16694年年，法国国学者PPhillipppe DDe LLa HHiree首先提提出渐开开线可作作为齿形形曲线。117333年，法法国人MM.Caamuss提出轮轮齿接触触点的公公法线必必须通过过中心连连线上的的节点。一一条辅助助瞬心线线分别沿沿大轮和和小轮的的瞬心线线(节圆圆)纯滚滚动时，与与辅助瞬瞬心线固固联的辅辅助齿形形在大轮轮和小轮轮上所包包络形成成的两齿齿廓曲线线是彼此此共轭的的，这就就是Caamuss定理。它它考虑了了两齿面面的啮合合状
3、态；明确建建立了现现代关于于接触点点轨迹的的概念。117655年，瑞瑞士的LLEuulerr提出渐渐开线齿齿形解析析研究的的数学基基础，阐阐明了相相啮合的的一对齿齿轮，其其齿形曲曲线的曲曲率半径径和曲率率中心位位置的关关系。后后来，SSavaary进进一步完完成这一一方法，成成为现在在的Euu-leet-SSavaary方方程。对对渐开线线齿形应应用作出出贡献的的是Rootefft WWUllls，他他提出中中心距变变化时，渐渐开线齿齿轮具有有角速比比不变的的优点。118733年，德德国工程程师Hooppee提出，对对不同齿齿数的齿齿轮在压压力角改改变时的的渐开线线齿形，从从而奠定定了现代代变
4、位齿轮轮的思想想基础.19世世纪末，展展成切齿齿法的原原理及利利用此原原理切齿齿的专用用机床与与刀具的相相继出现现，使齿齿轮加工工具军较较完备的的手段后后，渐开开线齿形形更显示示出巨大大的优走走性。切切齿时只只要将切切齿工具具从正常常的啮合合位置稍稍加移动动，就能能用标准准刀具在在机床上上切出相相应的变变位齿轮轮。19908年年，瑞士士MAAAG研究究了变位位方法并并制造出出展，后后来，英英国BSSS、美美国AGGMA、德德国DIIN相继继对齿轮轮变位提提出了多多种计算算方法。 为了提提高动力力传动齿齿轮的使使用寿命命并减小小其尺寸寸，除从从材料，热处理及结构等方面改进外，圆弧齿形的齿轮获得了
5、发展。1907年，英国人Frank Humphris最早发表了圆弧齿形。1926年，瑞土人Eruest Wildhaber取得法面圆弧齿形斜齿轮的专利权。1955年，苏联的MLNovikov完成了圆弧齿形齿轮的实用研究并获得列宁勋章。1970年，英国RolhRoyce公司工程师RM.Studer取得了双圆弧齿轮的美国专利。这种齿轮现已日益为人们所重视，在生产中发挥了显著效益。 随着生生产的发发展，齿齿轮运转转的平稳稳性受到到重视。116744年丹麦麦天文学学家罗默默首次提提出用外外摆线作作齿廓曲曲线，以以得到运运转平稳稳的齿轮轮。 18世世纪工业业革命时时期，齿齿轮技术术得到高高速发展展，人们
6、们对齿轮轮进行了了大量的的研究。117333年法国国数学家家卡米发发表了齿齿廓啮合合基本定定律；117655年瑞士士数学家家欧拉建建议采用用渐开线线作齿廓廓曲线。 19世世纪出现现的滚齿齿机和插插齿机，解解决了大大量生产产高精度度齿轮的的问题。119000年，普普福特为为滚齿机机装上差差动装置置，能在在滚齿机机上加工工出斜齿齿轮，从从此滚齿齿机滚切切齿轮得得到普及及，展成成法加工工齿轮占占了压倒倒优势，渐渐开线齿齿轮成为为应用最最广的齿齿轮。 18999年，拉拉舍最先先实施了了变位齿齿轮的方方案。变变位齿轮轮不仅能能避免轮轮齿根切切，还可可以凑配配中心距距和提高高齿轮的的承载能能力。11923
7、3年美国国怀尔德德哈伯最最先提出出圆弧齿齿廓的齿齿轮，119555年苏诺诺维科夫夫对圆弧弧齿轮进进行了深深入的研研究，圆圆弧齿轮轮遂得以以应用于于生产。这这种齿轮轮的承载载能力和和效率都都较高，但但尚不及及渐开线线齿轮那那样易于于制造，还还有待进进一步改改进。 齿齿轮的齿齿面应具具有较高高的耐磨磨损、抗抗点蚀、抗抗胶合及及抗塑性性变形的的能力，而而齿根要要有较高高的抗折折断的能能力。常常用的齿齿轮材料料是钢、铸铸铁和非非金属材材料。 1、锻锻钢 钢材的的韧性好好，耐冲冲击，还还可以通通过热处处理或化化学热处处理改善善其力学学性能及及提高齿齿面硬度度，故最最适应于于用来制制造齿轮轮。除尺尺寸过大
8、大（daa40006600mmm）或或者是结结构形状状复杂只只宜铸造造者外，一一般都用用锻钢制制造齿轮轮，常用用的是含含碳量在在(0.15 0.6)%的碳钢钢或合金金钢。 2、铸铸钢 铸钢的的耐磨性性及强度度均较好好，但应应经退火火及正火火处理，必必要时也也可进行行调质。铸铸钢常用用于尺寸寸较大的的齿轮。 3铸铸铁 灰铸铁铁性质较较脆，抗抗冲击及及耐磨性性都较差差，但抗抗胶合及及抗点蚀蚀的能力力较好。灰灰铸铁齿齿轮常用用于工作作平稳、速速度较低低、功率率不大的的场合。 4非非金属材材料 对高速速轻载及及精度不不高的齿齿轮传动动，为了了降低噪噪声，常常用非金金属材料料（如夹夹布胶木木、尼龙龙等）
9、做做小齿轮轮，大齿齿轮仍用用钢或铸铸铁制造造。为使使大齿轮轮具有足足够的抗抗磨损及及抗点蚀蚀的能力力，齿面面的硬度度应为22503500HBSS。 材料制造造齿轮常常用的钢钢有调质质钢、淬淬火钢、渗渗碳淬火火钢和渗渗氮钢。铸铸钢的强强度比锻锻钢稍低低，常用用于尺寸寸较大的的齿轮；灰铸铁铁的机械械性能较较差，可可用于轻轻载的开开式齿轮轮传动中中；球墨墨铸铁可可部分地地代替钢钢制造齿齿轮 ；塑料齿轮轮多用于于轻载和和要求噪噪声低的的地方，与与其配对对的齿轮轮一般用用导热性性好的钢钢齿轮。 未来齿轮正正向重载载、高速速、高精精度和高高效率等等方向发发展，并并力求尺尺寸小、重重量轻、寿寿命长和和经济可
10、可靠。 而齿轮理论论和制造造工艺的的发展将将是进一一步研究究轮齿损损伤的机机理，这这是建立立可靠的的强度计计算方法法的依据据，是提提高齿轮轮承载能能力，延延长齿轮轮寿命的的理论基基础；发发展以圆圆弧齿廓廓为代表表的新齿齿形；研研究新型型的齿轮轮材料和和制造齿齿轮的新新工艺； 研究究齿轮的的弹性变变形、制制造和安安装误差差以及温温度场的的分布，进进行轮齿齿修形，以以改善齿齿轮运转转的平稳稳性，并并在满载载时增大大轮齿的的接触面面积，从从而提高高齿轮的的承载能能力。 我国齿轮产产品经过过近100年的发发展取得得了长足足的进步步，不少少产品已已达到或或接近国国际先进进水平，但但仍有相相当大一一部分齿
11、齿轮与变变速箱产产品，在在振动噪噪声与疲疲劳寿命命方面与与国际先先进水平平差距明明显，而而这又与与齿轮材材料与热热处理装装备及工工艺水平平息息相相关。这这些问题题已成为为中国齿齿轮产品品赶超国国际水平平的瓶颈颈。当前前齿轮行行业存在在的“三三重三轻轻”现象象已成为为齿轮行行业进一一步发展展、产品品水平进进一步提提高的最最大阻力力。1、重重技改轻轻研发。目目前世界界上一些些主要的的齿轮大大型制造造企业，利利润虽然然不高，但但研发费费用始终终保持一一定额度度，一般般占销售售收入的的3%，有有的达到到甚至超超过5%。这些些企业不不追逐短短期利润润，而是是更看重重企业的的长久发发展，希希望保持持住在行
12、行业内的的竞争优优势，而而这就需需要不断断进行产产品创新新与研发发。反观观国内企企业，过过分注重重甚至依依赖于技技术改造造，尤其其是近年年来行业业内掀起起了一股股技改热热潮，众众多企业业纷纷投投入巨资资，购买买先进设设备。可可以说，许许多齿轮轮制造企企业目前前的硬件件水平已已经达到到国际先先进水平平，但是是研发费费用的投投入却远远远不够够。以陕陕西法士士特为例例，20006年年的销售售收入达达到255亿元，但但研发费费用所占占的比例例连1%都不到到。龙头头企业尚尚且如此此，小企企业的状状况更可可想而知知。2、重重实用轻轻基础。国国内齿轮轮企业通通常是根根据市场场需求来来调整生生产计划划，哪些些
13、型号或或品种的的齿轮热热销，企企业就纷纷纷上马马哪些项项目，产产品虽具具有一定定的实用用性，但但在技术术、性能能上显得得较差，包包括对其其基础理理论的研研究都远远远不够够，这就就使产品品的最终终寿命及及其性能能与国外外产品的的差距进进一步加加大。 3、重重眼前轻轻长远。相相当多的的齿轮生生产企业业目前的的发展态态势还不不错，但但如果就就满足于于目前的的状况，可可能很快快就沦落落为落后后企业了了。我国国的齿轮轮产品在在技术水水准和质质量上只只有很少少一部分分接近或或达到国国际先进进水平，大大部分连连国际二二流水平平都达不不到,其其中的主主要原因因之一就就是自主主设计能能力弱。技技术创新新能力是是
14、未来评评价企业业竞争力力的最主主要标准准之一，如如果企业业不重视视研发，没没有长远远的战略略考虑与与超前的的产品储储备，根根本无法法跟上主主机发展展的步伐伐，现在在进步的的企业有有可能今今后就是是落后的的企业，甚甚至会被被淘汰。三、自主设计能力弱齿轮企业的自主创新能力不强是长久以来齿轮行业面临的老问题了，但是随着汽车、工程机械等相关领域的飞速发展，对配套齿轮的材质、性能、强度等方面的技术要求又上升了一个新台阶，于是，创新能力这个问题变得更加突出了。目前，国际齿轮产品的发展趋势主要有以下几方面，首先，动力传动齿轮装置正沿着小型化、高速化、标准化方向发展，于是特殊齿轮的应用、行星齿轮装置的发展、低
15、振动、低噪声齿轮装置的研制成了齿轮设计方面的一些特点；其二，由于机械设备向大型化发展，齿轮的工作参数提高了，如高速齿轮的传递功率为1000-30000kw；第三，由于硬齿面齿轮广泛应用，以及高速、高性能要求的齿轮日益增多，因此要求磨齿加工，在效率和质量上都要提高；此外，关于齿轮材料与热处理随着硬齿面齿轮的发展，也逐渐受到人们的重视。据中国齿轮专业协会副会长王声堂表示，目前我国齿轮生产企业的产品在疲劳寿命与噪声指标上与国外先进水平表现出来很大的差距，主要与材料和热处理水平有很大关系。然而，我国大多数齿轮生产企业基本没有能力跟得上这些趋势，只能重复低水平建设，在低端市场进行着低价竞争。随着汽车工业
16、、机械制造行业不断升级，低端齿轮市场很快就会出现饱和状态，那时企业的经营风险将更大。此外，原材料的供应风险也应该引起关注，一方面，国内齿轮钢市场虽然表现平稳，但是价格呈现上涨趋势。我国齿轮产产品近110年有有了长足足的进步步，不少少产品已已达到或或接近国国际先进进水平，但但仍有相相当大一一部分齿齿轮与变变速箱产产品，在在振动噪噪声与疲疲劳寿命命方面与与国际先先进水平平差距明明显，而而这又与与齿轮材材料与热热处理装装备及工工艺水平平息息相相关，它它们已成成为中国国齿轮产产品赶超超国际水水平的瓶瓶颈。 正是基基于对此此的清醒醒认识，齿齿轮专业业协会不不仅成立立了材料料与热处处理工作作委员会会，而且且每年都都
