[科普中国]-从动齿轮

从动齿轮是驱动桥传动装置中最为重要的一对齿轮，传动精度要求高，故装配、调整及维护均须按规定的要求实施。一般采用曲线齿锥齿轮结构及准双曲线面齿轮结构。主动准双曲线齿轮轴线与从动齿轮轴线不在同一直线上。汽车主减速器轴线偏离38mm，可相对地使从动齿轮的轴线上移，使主减速器中部离地位置提高，改善汽车的通过性。

应用范围从动齿轮广泛运用于家用电子产品（按摩椅、电动工具等）、医疗器械、办公设备（打印机、传真机）、玩具（航模、机器人、仿真车模、玩具手枪）、机械设备、成人健康用品、汽车配件、渔具等诸多行业领域。我国生产的产品因物美价廉，从而远销美国、德国、法国、西班牙、澳大利亚、加拿大、日本、韩国等世界各地。

技术参数产品型号：模数1、2、3、4、5、6、7、8、9、10；外形：圆柱齿轮；材质：不锈钢；样品或现货：现货；是否进口：否；是否标准件：标准件；重量：2kg；齿高：1mm；齿宽：1mm；节距：2mm；模数：1、2、3、4、5、6、7、8、9、10mm；齿面硬度：硬齿面；齿线形状：人字齿轮；轮齿位置：外齿轮；适用范围：工业；传递功率：1000kw；输入转速：800rpm。

维修检验常识1）齿轮工作面如产生点蚀、局部出现黑斑点时，若斑点分布区域不超过齿面30%，则可继续使用。

2）主、从动齿轮出现严重的疲劳点蚀及局部剥落时，若损伤部分不超过齿高的1/3、齿长的1/10，且损伤齿数：主动齿轮不超过2个（且不相邻），从动齿轮不超过4个，其中相邻齿不超过2个时，可将损伤处修磨后继续使用。若超过以上要求时，则应成对换用新件。

3）主动齿轮轴轴端螺纹损伤若不超个2牙，可以继续使用，若超过2牙以上，需焊补重新加工螺纹，或将螺纹直径减小一级，另配用螺母。

4）主动齿轮轴轴承轴颈磨损量超过0.04mm时，可对轴颈用刷镀方法修复。

5）主动齿轮轴前端花键磨损量超过0.20mm时，可配用新突缘以减少间隙，或堆焊后重新加工。

6）主、从动齿轮面磨损，在齿厚方向超过0.40mm时，需换用新齿轮。

7）个别齿局部折断且不相邻时，允许堆焊后修磨再使用。

8）从动齿轮与从动齿轮轴突缘或差速器壳的紧固螺栓孔因松动而磨损时，可将螺栓孔进行扩孔并铰削，配用加大的专用螺栓；如铆钉松动且孔磨损时，也需铰孔后逐一车配铆钉后重新铆紧。

从动齿轮的裂纹分析可采用宏观检验、化学成分分析、金相检验和显微硬度测定等方法对开裂的从动齿轮进行分析1。

从动齿轮的锻造工艺绘制锻件图绘制锻件图是拟定锻造工艺规程、选择工具、指导生产和验收锻件的主要依据。它是以机械零件图为基础，结合自由锻工艺特点，考虑到机械加工余量、锻造公差、工艺余块、检验试样及工艺卡头等绘制而成。

1.确定锻件形状

为了简化锻件的外形或根据锻造工艺需要，零件上某些难以锻出的凹档、台阶、斜面、凸缘和内孔等部位添加余块，以使锻件形状简单而便于锻出，加上余块而不予锻出块要根据零件的形状、尺寸、锻造技术水平和经济效果来确定的。由零件图可知，齿轮上的齿形、轮辐上的小孔等部分，采用自由锻方法很难形成这些部位，因此考虑到技术上的可行性和经济性，决定不予锻出，并采用附加余块简化锻件外形，以利于锻造。

2.确定加工余量

为使零件具有一定的加工尺寸和表面粗糙度，在零件表面需要加工的部分，在锻件上留一层供作机械加工用的金属，称作机械加工余量。其大小取决于零件的形状和尺寸、精度和粗糙度要求等。

3.确定锻造公差

锻造公差是指锻件实际尺寸和公称尺寸之间说允许的偏差，其大小根据锻件的形状、尺寸和具体生产条件来确定的。查表知本零件的加工余量为a=9±3、b=8±3、c=12±5。

4.绘制锻件图

当余块、余量和公差确定后，用双点画线画出零件轮廓形状，再用粗实线描绘出锻件轮廓，锻件的公称尺寸和公差标注在尺寸线上面，零件公称尺寸标注在尺寸线下面并加上括弧。

确定锻造工艺1.锻件分类及工序

生产中常见锻件按其形状特点，可分为轴杆类、盘状类、空心类、曲轴类、弯曲类和复杂形类等。

各种类型及形状零件的锻造工序，应根据锻件形状、尺寸、技术要求和生产批量等进行选择，并且先确定锻件成形所必须的基本工序、辅助工序、修正工序、再选择所需的工具并确定工序顺序和工序尺寸等。

齿轮属于轮盘类，查表知锻造工序为：镦粗或拔长及镦粗、冲孔或芯轴扩孔等。

2.制定变形工艺方案

从动齿轮锻件属于空心零件，根据锻件形状尺寸，确定在锻锤上进行锻造，且主要变形工艺为下料、镦粗、冲孔、冲头扩孔、平整端面等工序，由于齿轮内径较大，因此确定采用冲头冲孔。

3.确定合适的锻比

锻造比是锻造时金属变形程度的一种表示方法。锻造比以金属变形前后的横断面积的比值来表示。不同的锻造工序，锻造比的计算方法各不相同。由于锻造比大小可反映锻造对锻件组织和力学性能的影响，因此在制订变形工艺时，选择适当的锻造比是十分重要的。

确定毛坯的质量和尺寸1.毛坯质量计算

根据锻件的形状和尺寸，可计算出锻件的质量，再考虑加热时的氧化损失、冲孔时冲掉的料芯以及切头损失等，则可计算出锻件所用坯料的质量，其计算公式如下：m坯=m锻+m烧+m头+m芯，式中：m坯为坯料质量；m锻为锻件质量；m烧为加热时坯件表面氧化而烧损的质量；m芯为冲孔时冲掉的金属质量；m头为锻造时从锻件端部切去的金属质量；采用钢锭作坯料时切掉的钢锭头部和尾部质量等。

2.毛坯尺寸确定

毛坯尺寸确定与所选钢坯或钢锭有关，也与所用第一道基本工序有关。如果选用的锻造原材料相同，而采用的第一道基本工序不同，则确定坯料尺寸的方法也不同。

从动齿轮为饼状类和空心类锻件，常选用钢坯并采用镦粗法锻造毛坯。为避免镦粗时产生弯曲，坯料高度H不得超过其直径D（或方形边长A）的2.5倍，亦即坯料高径比H/D不得超过2.5。

选定锻造设备及吨位选定锻造设备的依据是锻件材料、尺寸和质量，同时还要适当考虑车间现有设备条件。若设备吨位太小，锻件内部锻不透，生产率也低，反则造成设备和动力浪费，且操作不便也不安全，锻造设备的选定通常按查表法或经验类比法等确定。

确定锻造温度及规范1.确定锻造温度范围

各类合金的锻造温度，可根据锻件材料性质从表中查取。确定锻造温度的基本原则，是保证金属材料在锻造温度范围内具有良好的塑性和较低的变形抗力，能锻出优质锻件。并且确定的锻造温度范围较宽，使坯料加热次数少，以获得较高的锻造生产率。

2.确定加热规范及火次

确定加热过程不同时期的加热炉温、升温速度和加热时间时，首先考虑钢材断面尺寸，其次考虑钢的成分及有关性能，如塑性、强度、导热及膨胀系数、组织特点和加热变化，以及坯料原始状态。

3.确定冷却方法

锻件在锻冷后冷却时，按冷却速度有空冷、坑冷和炉冷等方法。空冷是将锻件单个或成堆放在车间地面上冷却，但不能放在潮湿地面、金属板上或通风处冷却，以免锻件冷却不均匀或局部急冷引起裂纹。

坑冷是将锻件放到埋入砂子、石灰或炉渣的地坑或铁箱中封闭冷却。一般锻件入砂温度不低于500℃，且其周围积砂厚度不能少于80mm。锻件在坑内的冷却速度，可通过不同绝热材料及不同厚度保温介质进行调节。

炉冷是将锻件直接装入炉中，通过控制炉温按一定冷却规范缓慢冷却，可适于高合金钢、特殊钢构件及各种大型锻件的锻后冷却。锻件入炉时的温度一般不低于6000~650℃，且装料时的炉温应与入炉锻件温度相当。

4.确定冷却规范

锻件冷却规范的关键是冷却速度，应根据钢料的化学成分、组织特点、原料状态和锻件断面尺寸等因素确定。通常中小型碳钢和低合金钢锻后均采取冷却速度较快的空冷。碳素工具钢、合金工具钢及轴承钢等，锻后先空冷、鼓风或喷雾等快速冷到700℃，然后再把锻件放入坑中或炉中缓冷。

由以上冷却方法和规范可知，齿轮在锻造后，应先空冷至700℃后再进行缓冷。

5.确定热处理规范

锻件常规热处理大多是当锻件冷却到室温后，再按工艺规程将锻件由室温重新加热进行热处理。而锻件余热热处理则是在锻后利用锻件自身热量直接进行淬火或者正火热处理。

本词条内容贡献者为:

杜强 - 高级工程师 - 中国科学院工程热物理研究所