1 齒輪的作用
齒輪的主要作用是傳遞扭矩、調(diào)節(jié)速度、改變運動方向。
2 工作條件
（1）一對相互嚙合的齒輪，是通過齒面的接觸、滑動傳遞動力，所以齒根受很大交變彎曲應(yīng)力作用、齒面受較大接觸應(yīng)力并有強(qiáng)烈的摩擦和磨損。
（2）在換檔、啟動、嚙合不良時，承受一定的沖擊載荷。
3 失效形式
常見的失效形式有輪齒折斷、齒面磨損、齒面剝落、齒面點蝕、過載斷裂等。
4 力學(xué)性能要求
（1） 高的彎曲疲勞強(qiáng)度。
（2）齒面應(yīng)具有高的接觸疲勞強(qiáng)度、高的硬度和耐磨性。
（3）齒輪心部應(yīng)具有良好的綜合力學(xué)性能或較好的強(qiáng)韌性。
5 齒輪零件常用材料及熱處理
（1）中碳鋼和中碳合金鋼。一般承載不大的低、中速傳動齒輪，常選用40、45、40Cr、40MnB鋼等，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理或正火（要求不高時）達(dá)到性能要求（較好的綜合力學(xué)性能）。經(jīng)表面淬火、低溫回火，表面硬度可達(dá)52～58HRC，具有較高的耐磨性。這類齒輪不能承受較大的沖擊載荷。
（2）低碳鋼和低碳合金鋼。承受較大沖擊載荷的重載高速齒輪一般選用20Cr、20CrMnTi、20MnVB、18Cr2Ni4WA鋼等，個別要求不高的也可選用20鋼。經(jīng)滲碳、淬火、低溫回火，可使齒面獲得很高的硬度（58～62HRC）和耐磨性，心部具有較高的強(qiáng)度和韌性。
（3）對直徑較大（φ＞400～600mm）、形狀復(fù)雜的齒輪毛坯，難以鍛造成形時，可采用鑄鋼，如ZG270-500、ZG310-570等。
（4）對一些輕載、低速、不受沖擊、精度要求不高的不太重要的齒輪，可采用灰鑄鐵，如HT200、HT250、HT300等。灰鑄鐵多用于開式傳動；在閉式傳動中，可用球墨鑄鐵代替鑄鋼制造齒輪，如QT600-3、QT500-7等。
（5）對儀表中某些在腐蝕介質(zhì)中工作的輕載齒輪，可采用黃銅、鋁青銅、錫青銅、硅青銅等有色金屬；對受力不大的儀器、儀表齒輪，在無潤滑條件下工作的小齒輪，可采用尼龍、ABS、聚甲醛等工程塑料制造。
6 齒輪零件選材舉例
芬蘭Stresstech Oy便攜式X射線應(yīng)力分析儀可快速、輕松分析齒輪、軸承、軋輥、曲軸、凸輪軸、壓力容器管道以及其它一些零部件在熱處理、機(jī)加工、焊接、噴丸、滾壓等處理過程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。有效避免有害的殘余應(yīng)力對工件的抗疲勞強(qiáng)度和耐蝕性能的降低，延長工件使用壽命，避免造成重大事故。而有些零件引入有益的殘余應(yīng)力，如滾壓、噴丸等可提高工件的表面性能。因此，殘余應(yīng)力的測量變得非常必要。
（1）機(jī)床齒輪。右圖是臥式車床主軸箱三聯(lián)滑移齒輪，用于傳遞扭矩和調(diào)節(jié)速度。工作時，撥動主軸箱的外手柄使該齒輪在軸上滑移，利用與不同齒數(shù)的齒輪嚙合，獲得不同的轉(zhuǎn)速。該齒輪承載不大，工作比較平穩(wěn)，沖擊不大，可選用中碳鋼制造。由于該齒輪較厚，考慮到淬透性問題，選用40Cr鋼較為合適。其工藝路線為：
下料→鍛造→正火→粗加工→調(diào)質(zhì)→精加工→輪齒感應(yīng)淬火+低溫回火→精磨。
正火是預(yù)先熱處理，可消除鍛造產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，調(diào)整硬度便于機(jī)械加工，細(xì)化晶粒、改善組織；調(diào)質(zhì)可使齒輪獲得較高的綜合力學(xué)性能，改善心部的強(qiáng)度和韌性，使齒輪能承受較大的交變彎曲應(yīng)力和一定的沖擊力；感應(yīng)淬火可提高齒面的硬度、耐磨性和接觸疲勞強(qiáng)度；低溫回火可消除淬火應(yīng)力、防止產(chǎn)生磨削裂紋、提高抗沖能力。
（2）汽車齒輪。右圖是解放牌汽車的變速箱中的齒輪，其任務(wù)是將發(fā)動機(jī)的動力傳遞到后輪，承受重載和大的沖擊力，工作條件比機(jī)床齒輪復(fù)雜，要求齒面具有高的硬度（60～62HRC）和耐磨性、齒心部具有高的強(qiáng)度和優(yōu)良的韌性，考慮到滲碳工藝性的要求和淬透性的問題，可選用20CrMnTi鋼。其工藝路線為：下料→鍛造→正火→粗加工、半精加工→滲碳→淬火+低溫回火→噴丸→校正花鍵孔→精磨齒。
芬蘭Stresstech Oy齒輪磨削燒傷檢測儀可以快速檢測軸承、齒輪、曲軸、凸輪軸 、噴油嘴、活塞桿、飛機(jī)起落架等表面磨削缺陷和熱處理燒傷情況，它*無損，準(zhǔn)確快速，避免酸洗。各種探頭，適合不同類型零件。
滲碳是為了提高表層的碳含量。淬火是為了使表層獲得高碳馬氏體和碳化物，具有高的硬度（58～62HRC）、耐磨性和疲勞強(qiáng)度；心部獲得低碳馬氏體，硬度可達(dá)到33～48HRC，具有高的強(qiáng)韌性。低溫回火消除淬火應(yīng)力、提高抗沖能力、防止產(chǎn)生磨削裂紋。噴丸可增大滲碳層的壓應(yīng)力，有利于提高疲勞強(qiáng)度。
