齒輪是指輪緣上有齒輪連續(xù)嚙合傳遞運動和動力的機(jī)械元件。齒輪在傳動中的應(yīng)用很早就出現(xiàn)了。19世紀(jì)末，展成切齒法的原理及利用此原理切齒的專用機(jī)床與刀具的相繼出現(xiàn)，隨著生產(chǎn)的發(fā)展，齒輪運轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性受到重視。
起源
在西方，公元前300年古希臘哲學(xué)家亞里士多德在《機(jī)械問題》中，就闡述了用青銅或鑄鐵齒輪傳遞旋轉(zhuǎn)運動的問題。18世紀(jì)工業(yè)革命時期，齒輪技術(shù)得到高速發(fā)展，人們對齒輪進(jìn)行了大量的研究。1733年法國數(shù)學(xué)家卡米發(fā)表了齒廓嚙合基本定律;1765年瑞士數(shù)學(xué)家歐拉建議采用漸開線作齒廓曲線。1955年蘇諾維科夫?qū)A弧齒輪進(jìn)行了深入的研究，圓弧齒輪遂得以應(yīng)用于生產(chǎn)。這種齒輪的承載能力和效率都較高，但尚不及漸開線齒輪那樣易于制造，還有待進(jìn)一步改進(jìn)。
齒輪在中國行業(yè)里的發(fā)展
1.狀況
中國齒輪制造業(yè)與發(fā)達(dá)國家相比還存在自主創(chuàng)新能力不足、新品開發(fā)慢、市場競爭無序、企業(yè)管理薄弱、信息化程度低、從業(yè)人員綜合素質(zhì)有待提高等問題。現(xiàn)階段齒輪行業(yè)應(yīng)通過市場競爭與整合，提高行業(yè)集中度，形成一批擁有幾十億元、5億元、1億元資產(chǎn)的大、中、小規(guī)模企業(yè);通過自主知識產(chǎn)權(quán)產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)，形成一批車輛傳動系(變速箱、驅(qū)動橋總成)牽頭企業(yè)，用牽頭企業(yè)的配套能力整合齒輪行業(yè)的能力與資源;實現(xiàn)專業(yè)化、網(wǎng)絡(luò)化配套，形成大批有特色的工藝、有特色的產(chǎn)品和有快速反應(yīng)能力的名牌企業(yè);通過技改，實現(xiàn)現(xiàn)代化齒輪制造企業(yè)轉(zhuǎn)型。
2.發(fā)展
2012年齒輪行業(yè)發(fā)展可能呈現(xiàn)“前低后高、中速增長”的態(tài)勢。2012年四季度出現(xiàn)的行業(yè)增長放緩的趨勢將延續(xù)到今年。下半年，隨著國家擴(kuò)大內(nèi)需政策的逐步到位，戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展以及國家“三基規(guī)劃”的開始實施，必將提升現(xiàn)代裝備制造業(yè)，從而帶動整個齒輪行業(yè)新一輪的上升。預(yù)計齒輪行業(yè)銷售收入將增長10%以上，出口增幅或?qū)⑦_(dá)15%。
1.塑料齒輪
隨著科學(xué)的發(fā)展，齒輪已經(jīng)慢慢由金屬齒輪轉(zhuǎn)變?yōu)樗芰淆X輪。因為塑料齒輪更具有潤滑性和耐磨性。可以減小噪音，降低成本，降低摩擦。
2.汽車齒輪
我國中重型載貨汽車齒輪用鋼牌號較多，主要是為適應(yīng)引進(jìn)當(dāng)時國外先進(jìn)汽車技術(shù)的要求。50年代我國從原蘇聯(lián)里哈喬夫汽車廠引進(jìn)當(dāng)時蘇聯(lián)中型載貨汽車(即“解放”牌原車型)生產(chǎn)技術(shù)的同時，也引進(jìn)了原蘇聯(lián)生產(chǎn)汽車齒輪的20CrMnTi鋼種。
3.冶金齒輪
主要粉末冶金齒輪：粉末冶齒輪是少切屑、無切屑的高新技術(shù)的產(chǎn)物。
4.配套類別零部件名稱：汽車發(fā)動機(jī);凸輪軸、曲軸正時帶輪，水泵、油泵帶輪，主動、從動齒輪，主動、從動鏈輪，凸輪，軸承蓋，搖臂，襯套，止推板，氣門導(dǎo)管，進(jìn)、排氣門閥座汽車變速箱;各種高低速同步器齒轂及組件，離合器齒輪，凸輪、凸輪軸，滑塊，換擋桿，軸套，導(dǎo)塊，同步環(huán)
摩托車零件;從動齒輪及組件，鏈輪，起動棘爪，棘輪，星形輪，雙聯(lián)齒輪，副齒輪，變速齒輪，推桿凸輪，軸套，滑動軸承，定心套，從動盤，進(jìn)、排氣門閥座
汽車、摩托車油泵;各種油泵齒輪、齒轂，各種油泵轉(zhuǎn)子，凸輪環(huán)汽車、摩托車減振器各種活塞，底閥座，導(dǎo)向座壓縮機(jī)各種活塞，缸體，缸蓋，閥板，密封環(huán)農(nóng)機(jī)產(chǎn)品 各種軸套，轉(zhuǎn)子，軸承.
5.其他;分電器齒輪，行星齒輪，內(nèi)齒盤，組合內(nèi)齒輪，各種不銹鋼螺母，磁極。
材料詳解——30CrNiMo8
德國DIN標(biāo)中30CrNiMo8是調(diào)質(zhì)鋼，相當(dāng)于我國30Cr2Ni2Mo 。
特性：有較高的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度，還有足夠的塑性和韌性。
冶煉方法：一般采用電弧爐和氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐冶煉，要求高的采用爐外精煉、電渣重熔或真空處理、真空感應(yīng)爐冶煉或雙真空冶煉、合適的熱處理。
化學(xué)成分：碳C(0.26-0.34)硅Si(0.4) 錳Mn(0.3-0.6) 磷p(0.035) 硫s(0.035 ) 鉻Cr(1.8-2.2)鉬Mo(0.3-0.5) 鎳Ni(1.8-2.2)
具體應(yīng)用：廣泛，除了用于壓力較高且波動頻繁的高壓化工容器外，還用于壓力管道、塑料模具、重要的結(jié)構(gòu)等。如東方汽輪機(jī)廠FD70A、FD77A型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主軸采用優(yōu)質(zhì)合金鋼(30CrNiMo8)鍛件制造。
結(jié)構(gòu)分類
一般有輪齒、齒槽、端面、法面、齒頂圓、齒根圓、基圓、分度圓。
輪齒：簡稱齒，是齒輪上 每一個用于嚙合的凸起部分，這些凸起部分一般呈輻射狀排列，配對齒輪上的輪齒互相接觸，可使齒輪持續(xù)嚙合運轉(zhuǎn)。
齒槽：是齒輪上兩相鄰輪齒之間的空間;端面是圓柱齒輪或圓柱蝸桿上 ，垂直于齒輪或蝸桿軸線的平面。
端面：是齒輪兩端的平面。
法面：指的是垂直于輪齒齒線的平面。
齒頂圓：是指齒頂端所在的圓。
齒根圓：是指槽底所在的圓。
基圓：形成漸開線的發(fā)生線作純滾動的圓。
分度圓：是在端面內(nèi)計算齒輪幾何尺寸的基準(zhǔn)圓。
加工方式
漸開線齒輪加工方法有2大類，一個是仿形法，用成型銑刀銑出齒輪的齒槽，是“模仿形狀”的。另一個是范成法(展成法)。
(1)滾齒機(jī)滾齒：可以加工8模數(shù)以下的斜齒
(2)銑床銑齒：可以加工直齒條
(3)插床插齒：可以加工內(nèi)齒
(4)冷打機(jī)打齒：可以無屑加工
(5)刨齒機(jī)刨齒：可以加工16模數(shù)大齒輪
(6)精密鑄齒：可以大批量加工廉價小齒輪
(7)磨齒機(jī)磨齒：可以加工精密母機(jī)上的齒輪
(8)壓鑄機(jī)鑄齒：多數(shù)加工有色金屬齒輪
(9)剃齒機(jī)：是一種齒輪精加工用的金屬切削機(jī)床
未來應(yīng)用
未來齒輪正向重載、高速、高精度和高效率等方向發(fā)展，并力求尺寸小、重量輕、壽命長和經(jīng)濟(jì)可靠。
制造齒輪常用的鋼有調(diào)質(zhì)鋼、淬火鋼、滲碳淬火鋼和滲氮鋼。鑄鋼的強(qiáng)度比鍛鋼稍低，常用于尺寸較大的齒輪;灰鑄鐵的機(jī)械性能較差，可用于輕載的開式齒輪傳動中;球墨鑄鐵可部分地代替鋼制造齒輪 ;塑料齒輪多用于輕載和要求噪聲低的地方，與其配對的齒輪一般用導(dǎo)熱性好的鋼齒輪。
而齒輪理論和制造工藝的發(fā)展將是進(jìn)一步研究輪齒損傷的機(jī)理，這是建立可靠的強(qiáng)度計算方法的依據(jù)，是提高齒輪承載能力，延長齒輪壽命的理論基礎(chǔ);發(fā)展以圓弧齒廓為代表的新齒形;研究新型的齒輪材料和制造齒輪的新工藝; 研究齒輪的彈性變形、制造和安裝誤差以及溫度場的分布，進(jìn)行輪齒修形，以改善齒輪運轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性，并在滿載時增大輪齒的接觸面積，從而提高齒輪的承載能力。
起源
在西方，公元前300年古希臘哲學(xué)家亞里士多德在《機(jī)械問題》中，就闡述了用青銅或鑄鐵齒輪傳遞旋轉(zhuǎn)運動的問題。18世紀(jì)工業(yè)革命時期，齒輪技術(shù)得到高速發(fā)展，人們對齒輪進(jìn)行了大量的研究。1733年法國數(shù)學(xué)家卡米發(fā)表了齒廓嚙合基本定律;1765年瑞士數(shù)學(xué)家歐拉建議采用漸開線作齒廓曲線。1955年蘇諾維科夫?qū)A弧齒輪進(jìn)行了深入的研究，圓弧齒輪遂得以應(yīng)用于生產(chǎn)。這種齒輪的承載能力和效率都較高，但尚不及漸開線齒輪那樣易于制造，還有待進(jìn)一步改進(jìn)。
我國最早的齒輪
齒輪在中國行業(yè)里的發(fā)展
1.狀況
中國齒輪制造業(yè)與發(fā)達(dá)國家相比還存在自主創(chuàng)新能力不足、新品開發(fā)慢、市場競爭無序、企業(yè)管理薄弱、信息化程度低、從業(yè)人員綜合素質(zhì)有待提高等問題。現(xiàn)階段齒輪行業(yè)應(yīng)通過市場競爭與整合，提高行業(yè)集中度，形成一批擁有幾十億元、5億元、1億元資產(chǎn)的大、中、小規(guī)模企業(yè);通過自主知識產(chǎn)權(quán)產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)，形成一批車輛傳動系(變速箱、驅(qū)動橋總成)牽頭企業(yè)，用牽頭企業(yè)的配套能力整合齒輪行業(yè)的能力與資源;實現(xiàn)專業(yè)化、網(wǎng)絡(luò)化配套，形成大批有特色的工藝、有特色的產(chǎn)品和有快速反應(yīng)能力的名牌企業(yè);通過技改，實現(xiàn)現(xiàn)代化齒輪制造企業(yè)轉(zhuǎn)型。
齒輪最初的應(yīng)用
2.發(fā)展
2012年齒輪行業(yè)發(fā)展可能呈現(xiàn)“前低后高、中速增長”的態(tài)勢。2012年四季度出現(xiàn)的行業(yè)增長放緩的趨勢將延續(xù)到今年。下半年，隨著國家擴(kuò)大內(nèi)需政策的逐步到位，戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展以及國家“三基規(guī)劃”的開始實施，必將提升現(xiàn)代裝備制造業(yè)，從而帶動整個齒輪行業(yè)新一輪的上升。預(yù)計齒輪行業(yè)銷售收入將增長10%以上，出口增幅或?qū)⑦_(dá)15%。
用途、適用范圍
1.塑料齒輪
隨著科學(xué)的發(fā)展，齒輪已經(jīng)慢慢由金屬齒輪轉(zhuǎn)變?yōu)樗芰淆X輪。因為塑料齒輪更具有潤滑性和耐磨性。可以減小噪音，降低成本，降低摩擦。
塑料齒輪
2.汽車齒輪
我國中重型載貨汽車齒輪用鋼牌號較多，主要是為適應(yīng)引進(jìn)當(dāng)時國外先進(jìn)汽車技術(shù)的要求。50年代我國從原蘇聯(lián)里哈喬夫汽車廠引進(jìn)當(dāng)時蘇聯(lián)中型載貨汽車(即“解放”牌原車型)生產(chǎn)技術(shù)的同時，也引進(jìn)了原蘇聯(lián)生產(chǎn)汽車齒輪的20CrMnTi鋼種。
3.冶金齒輪
主要粉末冶金齒輪：粉末冶齒輪是少切屑、無切屑的高新技術(shù)的產(chǎn)物。
4.配套類別零部件名稱：汽車發(fā)動機(jī);凸輪軸、曲軸正時帶輪，水泵、油泵帶輪，主動、從動齒輪，主動、從動鏈輪，凸輪，軸承蓋，搖臂，襯套，止推板，氣門導(dǎo)管，進(jìn)、排氣門閥座汽車變速箱;各種高低速同步器齒轂及組件，離合器齒輪，凸輪、凸輪軸，滑塊，換擋桿，軸套，導(dǎo)塊，同步環(huán)
摩托車零件;從動齒輪及組件，鏈輪，起動棘爪，棘輪，星形輪，雙聯(lián)齒輪，副齒輪，變速齒輪，推桿凸輪，軸套，滑動軸承，定心套，從動盤，進(jìn)、排氣門閥座
汽車、摩托車油泵;各種油泵齒輪、齒轂，各種油泵轉(zhuǎn)子，凸輪環(huán)汽車、摩托車減振器各種活塞，底閥座，導(dǎo)向座壓縮機(jī)各種活塞，缸體，缸蓋，閥板，密封環(huán)農(nóng)機(jī)產(chǎn)品 各種軸套，轉(zhuǎn)子，軸承.
5.其他;分電器齒輪，行星齒輪，內(nèi)齒盤，組合內(nèi)齒輪，各種不銹鋼螺母，磁極。
發(fā)動機(jī)上齒輪展示
材料詳解——30CrNiMo8
德國DIN標(biāo)中30CrNiMo8是調(diào)質(zhì)鋼，相當(dāng)于我國30Cr2Ni2Mo 。
特性：有較高的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度，還有足夠的塑性和韌性。
冶煉方法：一般采用電弧爐和氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐冶煉，要求高的采用爐外精煉、電渣重熔或真空處理、真空感應(yīng)爐冶煉或雙真空冶煉、合適的熱處理。
化學(xué)成分：碳C(0.26-0.34)硅Si(0.4) 錳Mn(0.3-0.6) 磷p(0.035) 硫s(0.035 ) 鉻Cr(1.8-2.2)鉬Mo(0.3-0.5) 鎳Ni(1.8-2.2)
具體應(yīng)用：廣泛，除了用于壓力較高且波動頻繁的高壓化工容器外，還用于壓力管道、塑料模具、重要的結(jié)構(gòu)等。如東方汽輪機(jī)廠FD70A、FD77A型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主軸采用優(yōu)質(zhì)合金鋼(30CrNiMo8)鍛件制造。
結(jié)構(gòu)分類
一般有輪齒、齒槽、端面、法面、齒頂圓、齒根圓、基圓、分度圓。
輪齒：簡稱齒，是齒輪上 每一個用于嚙合的凸起部分，這些凸起部分一般呈輻射狀排列，配對齒輪上的輪齒互相接觸，可使齒輪持續(xù)嚙合運轉(zhuǎn)。
齒槽：是齒輪上兩相鄰輪齒之間的空間;端面是圓柱齒輪或圓柱蝸桿上 ，垂直于齒輪或蝸桿軸線的平面。
端面：是齒輪兩端的平面。
法面：指的是垂直于輪齒齒線的平面。
齒頂圓：是指齒頂端所在的圓。
齒根圓：是指槽底所在的圓。
基圓：形成漸開線的發(fā)生線作純滾動的圓。
分度圓：是在端面內(nèi)計算齒輪幾何尺寸的基準(zhǔn)圓。
加工方式
漸開線齒輪加工方法有2大類，一個是仿形法，用成型銑刀銑出齒輪的齒槽，是“模仿形狀”的。另一個是范成法(展成法)。
(1)滾齒機(jī)滾齒：可以加工8模數(shù)以下的斜齒
(2)銑床銑齒：可以加工直齒條
(3)插床插齒：可以加工內(nèi)齒
(4)冷打機(jī)打齒：可以無屑加工
(5)刨齒機(jī)刨齒：可以加工16模數(shù)大齒輪
(6)精密鑄齒：可以大批量加工廉價小齒輪
(7)磨齒機(jī)磨齒：可以加工精密母機(jī)上的齒輪
(8)壓鑄機(jī)鑄齒：多數(shù)加工有色金屬齒輪
(9)剃齒機(jī)：是一種齒輪精加工用的金屬切削機(jī)床
未來應(yīng)用
未來齒輪正向重載、高速、高精度和高效率等方向發(fā)展，并力求尺寸小、重量輕、壽命長和經(jīng)濟(jì)可靠。
制造齒輪常用的鋼有調(diào)質(zhì)鋼、淬火鋼、滲碳淬火鋼和滲氮鋼。鑄鋼的強(qiáng)度比鍛鋼稍低，常用于尺寸較大的齒輪;灰鑄鐵的機(jī)械性能較差，可用于輕載的開式齒輪傳動中;球墨鑄鐵可部分地代替鋼制造齒輪 ;塑料齒輪多用于輕載和要求噪聲低的地方，與其配對的齒輪一般用導(dǎo)熱性好的鋼齒輪。
而齒輪理論和制造工藝的發(fā)展將是進(jìn)一步研究輪齒損傷的機(jī)理，這是建立可靠的強(qiáng)度計算方法的依據(jù)，是提高齒輪承載能力，延長齒輪壽命的理論基礎(chǔ);發(fā)展以圓弧齒廓為代表的新齒形;研究新型的齒輪材料和制造齒輪的新工藝; 研究齒輪的彈性變形、制造和安裝誤差以及溫度場的分布，進(jìn)行輪齒修形，以改善齒輪運轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性，并在滿載時增大輪齒的接觸面積，從而提高齒輪的承載能力。