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齿轮设计实训报告一、前言本文是对齿轮设计实训的详细报告。
齿轮是机械传动中常见的零件，其作用是将动力从一个轴传递到另一个轴上。
齿轮设计实训是机械工程专业学生必修的课程之一，通过本次实训，学生可以了解齿轮的结构、原理以及设计方法。
二、实验目的本次实验旨在让学生通过手工绘制和计算机辅助设计两种方式，掌握齿轮的基本结构和设计方法。
具体目标如下：1. 了解齿轮的基本结构和分类；2. 掌握手工绘制齿轮图样的方法；3. 掌握计算机辅助设计软件（如AutoCAD）的使用方法；4. 学会根据给定参数进行齿轮设计。
三、实验内容本次实验分为两个部分：手工绘制和计算机辅助设计。
1. 手工绘制首先，学生需要了解齿轮的基本结构和分类，并掌握手工绘制齿轮图样的方法。
在此基础上，根据给定参数（如模数、压力角等），手工绘制一对齿轮的图样。
2. 计算机辅助设计其次，学生需要掌握计算机辅助设计软件（如AutoCAD）的使用方法。
在此基础上，根据给定参数，使用计算机辅助设计软件绘制一对齿轮的三维模型，并进行分析和优化。
四、实验步骤1. 手工绘制1）了解齿轮的基本结构和分类；2）掌握手工绘制齿轮图样的方法；3）根据给定参数（如模数、压力角等），手工绘制一对齿轮的图样。
2. 计算机辅助设计1）了解计算机辅助设计软件（如AutoCAD）的基本操作方法；2）根据给定参数，使用计算机辅助设计软件绘制一对齿轮的三维模型；3）进行分析和优化，确保齿轮传动效率最大化。
五、实验结果与分析1. 手工绘制结果学生根据给定参数，手工绘制出了一对齿轮图样。
通过比对实际尺寸和理论值，发现误差较小。
该结果表明学生已经掌握了手工绘制齿轮图样的方法。
2. 计算机辅助设计结果学生使用计算机辅助设计软件绘制出了一对齿轮的三维模型。
通过分析和优化，发现齿轮传动效率可以进一步提高。
该结果表明学生已经掌握了计算机辅助设计软件的使用方法，并能够进行分析和优化。
六、实验总结通过本次实验，学生深入了解了齿轮的基本结构和分类，掌握了手工绘制和计算机辅助设计两种方式，能够根据给定参数进行齿轮设计，并进行分析和优化。
齿轮机构实战设计报告总结本文通过实际设计一个齿轮机构的案例，总结了齿轮机构设计的一些基本原则和注意事项。
齿轮机构是机械传动中常用的一种方式，它通过齿轮之间的啮合来传递动力和转动力矩。
设计目标本次设计的目标是设计一个齿轮机构，实现两个轴的转动。
设计要求如下：1. 实现两个轴之间的正向传动和反向传动。
2. 要求传动效率高，能够传递足够的力矩。
设计过程确定传动比首先需要确定传动比，即输入轴和输出轴转速的比值。
根据设计要求，我们选择一个传动比为2:1的齿轮机构，也就是输入轴每转动一圈，输出轴转动两圈。
确定齿轮参数接下来需要确定每个齿轮的参数，包括齿轮的模数、齿数、压力角等。
齿轮的模数是一个重要的参数，它决定了齿轮的尺寸和齿轮齿数的选择范围。
齿轮的齿数决定了传动比和齿轮的尺寸，需要根据实际需求进行选择。
压力角决定了齿轮的啮合性能，一般选择20度的压力角。
确定传动方式和齿轮位置确定齿轮的传动方式和齿轮的位置是设计齿轮机构的关键步骤。
在本次设计中，我们选择了直齿轮传动方式，并确定了两个齿轮分别安装在两个轴上。
齿轮之间的位置要保证齿轮能够正确的啮合并传递力矩。
轴承选择和布局设计齿轮机构中的轴承起到支撑和定位的作用，需要选择合适的轴承并进行布局设计。
轴承的选择要考虑到齿轮的转速和载荷，选择能够满足要求的轴承。
布局设计要保证轴承能够稳定支撑齿轮并保持合适的间距。
齿轮和轴的连接设计齿轮和轴的连接是齿轮机构中的重要环节，关系到传动的可靠性和稳定性。
我们选择了键连接的方式来连接齿轮和轴，保证齿轮能够紧固在轴上并顺利传递力矩。
性能分析最后，我们通过性能分析来评估设计的齿轮机构是否符合要求。
性能分析可以包括传动效率、载荷能力、振动和噪声等方面的考察。
通过分析，我们可以优化设计，提高传动效率和稳定性。
结论本次设计我们成功地设计出一个满足要求的齿轮机构，通过这个案例，我们总结了齿轮机构设计的基本原则和注意事项。
总的来说，齿轮机构设计需要确定传动比、齿轮参数、传动方式和齿轮位置，选择合适的轴承和进行连接设计，并进行性能分析。
车床齿轮课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解车床齿轮的基本概念，掌握齿轮的类别、结构和功能。
2. 学生能掌握齿轮啮合原理，解释齿轮传动的基本过程。
3. 学生能了解齿轮的材料、热处理及其对齿轮性能的影响。
技能目标：1. 学生能运用齿轮的基本知识，进行简单的齿轮设计。
2. 学生能在教师的指导下，操作车床进行齿轮的加工和组装。
3. 学生能通过实验和观察，分析齿轮传动中的问题，并提出改进措施。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对机械制造和齿轮传动的兴趣，提高学习主动性和探究精神。
2. 学生在学习过程中，树立正确的劳动观念，尊重机械制造工人，培养团队协作精神。
3. 学生通过实践操作，体验齿轮在现实生活中的应用，认识到科学技术对社会发展的作用。
本课程针对高年级学生，结合课程性质、学生特点和教学要求，将目标分解为具体的学习成果。
通过本章节的学习，使学生不仅掌握车床齿轮的基本知识和技能，还能培养他们的情感态度和价值观，为今后的学习和工作打下坚实基础。
二、教学内容1. 齿轮基本概念：介绍齿轮的定义、类别（直齿轮、斜齿轮、蜗轮等）及其在机械传动中的应用。
2. 齿轮结构及啮合原理：分析齿轮的结构特点，阐述齿轮啮合的基本原理，包括啮合条件、传动比等。
3. 齿轮材料及热处理：讲解齿轮常用材料及其性能，探讨热处理对齿轮强度和耐磨性的影响。
4. 齿轮设计：引导学生学习齿轮设计的基本步骤，包括参数计算、强度校核等，结合实际案例进行讲解。
5. 齿轮加工与组装：介绍齿轮加工方法（车削、磨削、齿轮铣等），演示齿轮组装过程，指导学生进行实际操作。
教学大纲安排：第一课时：齿轮基本概念及类别第二课时：齿轮结构及啮合原理第三课时：齿轮材料及热处理第四课时：齿轮设计方法及案例分析第五课时：齿轮加工与组装操作教学内容与课本关联性：本章节内容与教材中关于齿轮传动的章节紧密相关，涵盖了齿轮传动的基本理论、设计和实践操作，确保了教学内容的科学性和系统性。
课程设计画图齿轮一、教学目标本课程的学习目标包括知识目标、技能目标和情感态度价值观目标。
知识目标要求学生掌握画图齿轮的基本概念、原理和步骤。
技能目标要求学生能够熟练使用画图工具和软件，独立完成齿轮的绘制和设计。
情感态度价值观目标培养学生的创新意识、团队协作和自主学习能力。
通过分析课程性质、学生特点和教学要求，明确课程目标，将目标分解为具体的学习成果。
学生能够理解画图齿轮的相关知识，能够独立完成齿轮的绘制和设计，培养学生的创新意识和团队协作能力，提高学生的自主学习能力。
二、教学内容根据课程目标，选择和教学内容，确保内容的科学性和系统性。
教学大纲包括以下内容：1.齿轮的基本概念：介绍齿轮的定义、分类和应用，让学生了解齿轮在实际工程中的重要性。
2.齿轮的绘制原理：讲解齿轮的绘制原理和方法，包括齿轮的基本参数、齿形和齿距的计算。
3.齿轮的设计方法：介绍齿轮的设计方法，包括齿轮的材料选择、齿面硬度要求和强度计算。
4.画图工具和软件的使用：教授如何使用画图工具和软件，如AutoCAD、SolidWorks等，进行齿轮的绘制和设计。
5.齿轮的实际应用案例：分析齿轮在工程中的应用案例，让学生了解齿轮的实际应用场景和重要性。
三、教学方法选择合适的教学方法，如讲授法、讨论法、案例分析法、实验法等，以激发学生的学习兴趣和主动性。
1.讲授法：通过讲解齿轮的基本概念、原理和设计方法，让学生掌握齿轮的相关知识。
2.讨论法：学生进行小组讨论，鼓励学生提出问题、分享观点，培养学生的团队协作和沟通能力。
3.案例分析法：分析齿轮的实际应用案例，让学生了解齿轮的实际应用场景和重要性。
4.实验法：安排实验课程，让学生亲手操作画图工具和软件，进行齿轮的绘制和设计，提高学生的实践能力。
四、教学资源选择和准备适当的教学资源，包括教材、参考书、多媒体资料、实验设备等。
1.教材：选择权威、实用的教材，如《机械设计基础》、《齿轮设计手册》等，作为学生学习的主要参考资料。
齿轮的设计课程设计一、教学目标通过本节课的学习，学生能够：1.理解齿轮的基本概念、结构和特点，包括齿轮的类型、齿形、齿数等。
2.掌握齿轮的设计方法和步骤，能够运用相关公式和图表进行齿轮的设计。
3.培养学生的动手能力和团队协作能力，能够独立完成齿轮的设计和制作。
4.增强学生对机械工程的兴趣和认识，培养学生的创新意识和实践能力。
二、教学内容1.齿轮的基本概念和结构：介绍齿轮的定义、齿轮的类型和特点、齿形和齿数等。
2.齿轮的设计方法：讲解齿轮设计的原理和方法，包括齿轮的模数、压力角、齿宽系数等参数的计算和选择。
3.齿轮的设计步骤：介绍齿轮设计的具体步骤，包括齿轮的材料选择、齿轮的加工方法等。
4.齿轮的设计实例：通过实例讲解齿轮的设计过程，让学生能够实际操作并完成齿轮的设计。
三、教学方法1.讲授法：通过讲解齿轮的基本概念、结构和设计方法，让学生掌握齿轮的基本知识。
2.案例分析法：通过分析齿轮的设计实例，让学生理解齿轮设计的具体步骤和注意事项。
3.实验法：通过齿轮的制作实验，培养学生的动手能力和实践能力，加深对齿轮设计方法的理解。
4.讨论法：通过小组讨论，培养学生的团队协作能力，让学生能够互相学习和交流。
四、教学资源1.教材：选用《机械设计基础》教材，提供齿轮设计的基本理论和方法。
2.参考书：推荐《齿轮设计手册》等参考书籍，提供更多的齿轮设计实例和经验。
3.多媒体资料：制作PPT和视频资料，展示齿轮的设计过程和实验结果。
4.实验设备：准备齿轮制作的光具座、磨具、卡尺等实验设备，让学生能够亲自动手制作齿轮。
五、教学评估本节课的评估将采用多元化的方式，以全面客观地评价学生的学习成果：1.平时表现：通过课堂参与、提问回答、小组讨论等方式，评估学生的参与度和积极性。
2.作业：通过布置相关的设计练习和研究报告，评估学生对齿轮设计知识的掌握和应用能力。
3.考试：设计一份包含选择题、计算题和设计题的考试，以评估学生对齿轮设计理论和方法的全面理解。
齿轮课程设计小结一、教学目标本课程的教学目标是让学生掌握齿轮的基本知识，包括齿轮的类型、结构、原理和应用。
学生需要能够识别不同类型的齿轮，了解齿轮的工作原理，掌握齿轮的设计和计算方法。
此外，学生还需要培养观察和分析问题的能力，能够运用所学知识解决实际问题。
二、教学内容教学内容主要包括齿轮的基本概念、类型和结构，齿轮的原理和传动方式，齿轮的设计和计算方法，以及齿轮的应用。
具体包括以下几个方面：1.齿轮的基本概念：介绍齿轮的定义、特点和作用，理解齿轮在机械传动中的重要性。
2.齿轮的类型和结构：学习不同类型的齿轮，如圆柱齿轮、锥齿轮、蜗轮蜗杆等，了解它们的特点和应用场合。
3.齿轮的原理和传动方式：掌握齿轮传动的原理，了解齿轮的啮合过程，学习齿轮传动的优缺点。
4.齿轮的设计和计算方法：学习齿轮的设计原则，掌握齿轮计算的基本方法，包括模数、压力角、齿数等参数的选取。
5.齿轮的应用：了解齿轮在各种机械设备中的应用，学习齿轮选型和安装维护的基本知识。
三、教学方法为了实现教学目标，我们将采用以下几种教学方法：1.讲授法：通过讲解齿轮的基本概念、原理和计算方法，使学生掌握齿轮的基本知识。
2.案例分析法：分析实际工作中的齿轮应用案例，帮助学生理解齿轮的工作原理和选型依据。
3.实验法：安排齿轮实验课程，让学生亲自操作，观察齿轮传动过程，提高学生的实践能力。
4.讨论法：学生分组讨论，分享学习心得和解决问题的方法，培养学生的团队协作能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，我们将准备以下教学资源：1.教材：选择合适的齿轮教材，为学生提供系统、科学的学习材料。
2.参考书：推荐一些齿轮相关的参考书籍，丰富学生的知识体系。
3.多媒体资料：制作课件、动画等多媒体资料，直观地展示齿轮的工作原理和设计过程。
4.实验设备：准备齿轮实验设备，为学生提供实践操作的机会。
5.在线资源：利用互联网资源，为学生提供更多学习齿轮的机会和渠道。
齿轮传动课程设计一、教学目标通过本节课的学习，学生需要掌握齿轮的基本概念、类型和传动原理，了解齿轮传动的应用范围和特点。
在知识目标方面，学生应能够描述齿轮的结构、分类和传动方式，解释齿轮传动的工作原理。
在技能目标方面，学生应能够运用所学知识分析齿轮传动系统，进行简单的齿轮设计计算。
在情感态度价值观目标方面，学生应能够认识齿轮传动在工程技术中的重要性，培养对机械设计和制造的兴趣。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括三个部分：齿轮的基本概念、齿轮的类型和传动原理、齿轮传动的应用。
首先，介绍齿轮的定义、特点和基本参数，如齿数、模数、压力角等。
其次，讲解不同类型的齿轮，如圆柱齿轮、圆锥齿轮、蜗轮蜗杆等，并阐述各类齿轮的传动原理和应用场景。
最后，通过实例分析，让学生了解齿轮传动在现实生活中的应用，如汽车、机床、减速器等。
三、教学方法为了提高学生的学习兴趣和主动性，本节课将采用多种教学方法。
首先，运用讲授法，清晰地阐述齿轮的基本概念、类型和传动原理。
其次，采用案例分析法，让学生通过分析实际应用案例，加深对齿轮传动的理解。
此外，利用实验法，让学生亲自动手进行齿轮传动实验，观察齿轮的运动特性和传动效果。
最后，鼓励学生进行分组讨论，分享学习心得和研究成果。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，我们将准备以下教学资源：教材《机械基础》、参考书《齿轮传动技术与应用》、多媒体资料（包括齿轮传动动画演示、实际应用场景视频等）、实验设备（齿轮模型、减速器等）。
通过这些资源的辅助，丰富学生的学习体验，提高学习效果。
五、教学评估本节课的评估方式将包括平时表现、作业和考试三个部分。
平时表现主要评估学生在课堂上的参与程度、提问回答和小组讨论的表现。
作业方面，将布置与课程内容相关的设计计算题和实践操作题，以考察学生对齿轮传动知识的掌握和应用能力。
考试则采取闭卷形式，包括选择题、填空题、计算题和论述题，全面测试学生对齿轮传动的基本概念、类型和传动原理的掌握情况。
标准齿轮的加工课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解标准齿轮的基本概念，掌握齿轮的主要结构参数及其对传动性能的影响。
2. 学生能够掌握齿轮加工的基本工艺流程，包括齿轮的测绘、轮齿的加工和热处理等。
3. 学生能够了解并描述齿轮加工过程中可能出现的质量问题及原因。
技能目标：1. 学生能够运用齿轮测绘知识，独立完成标准齿轮的测绘工作。
2. 学生能够操作相关设备，完成齿轮的基本加工过程，包括轮齿的切削和热处理。
3. 学生能够运用所学知识，分析和解决齿轮加工过程中出现的问题。
情感态度价值观目标：1. 学生通过学习标准齿轮的加工过程，培养对机械加工技术的兴趣和热情。
2. 学生能够认识到标准齿轮加工质量对整个机械系统性能的影响，树立质量意识。
3. 学生在团队合作中学会互相沟通、协作，培养团队精神和责任感。
课程性质：本课程为实践性较强的技术学科，结合理论知识和实际操作，旨在培养学生的动手能力和解决实际问题的能力。
学生特点：初三学生具备一定的物理知识和动手能力，对机械加工有一定的兴趣，但缺乏系统性的齿轮加工知识。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，充分调动学生的积极性，引导他们通过实际操作掌握齿轮加工的基本技能。
在教学过程中，关注学生的个体差异，提供针对性的指导，确保每位学生都能达到课程目标。
通过课程学习，使学生能够将所学知识应用于实际工作中，提高其综合素养。
二、教学内容1. 齿轮基本概念：齿轮的分类、结构参数（齿数、模数、压力角等）及其对传动性能的影响。
2. 齿轮测绘：测绘工具的使用、齿轮的测量方法、数据处理及齿轮图的绘制。
3. 齿轮加工工艺：齿轮加工的基本工艺流程、轮齿的切削加工（滚齿、插齿、剃齿等）、热处理工艺及其对齿轮性能的影响。
4. 齿轮加工设备：认识齿轮加工的主要设备及其功能，如滚齿机、插齿机、磨齿机等。
5. 齿轮加工质量控制：分析齿轮加工过程中可能出现的质量问题（如齿面磨损、齿形误差等）及其原因，探讨提高加工质量的措施。
齿轮工艺设计实训报告齿轮工艺设计实训报告一、实训目的本实训旨在通过对齿轮工艺设计的学习和实践，提高学生对齿轮工艺设计的理论知识的掌握和实践能力的培养。
二、实训内容1. 齿轮工艺设计的基本原理和步骤2. 齿轮零件的加工工艺3. 齿轮的热处理技术4. 齿轮的装配和检验方法三、实训过程1. 齿轮工艺设计的基本原理和步骤在齿轮工艺设计中，首先需要确定齿轮的类型和规格，然后进行齿轮的参数设计，包括齿轮的齿数、模数、压力角等。
接下来，需要进行齿轮的副数计算，确定齿轮的齿轮比。
最后，进行齿轮的几何学分析，计算齿轮的几何误差等。
2. 齿轮零件的加工工艺在齿轮零件的加工工艺中，首先需要进行齿轮的材料选择，根据齿轮的工作条件和要求，选择合适的材料。
然后进行齿轮的切削加工，包括齿轮的车削、滚齿和整齐。
接下来，需要进行齿轮的设计加工，包括加工齿轮的模具和刀具，并制定合理的加工工艺。
最后，进行齿轮的清洗和表面处理，使齿轮的表面达到要求。
3. 齿轮的热处理技术在齿轮的热处理技术中，首先需要进行齿轮的淬火，将齿轮加热至临界温度，然后急冷。
接下来，需要进行齿轮的回火，使齿轮的硬度和韧性达到要求。
最后，进行齿轮的检验，包括硬度检验和金相分析等。
4. 齿轮的装配和检验方法在齿轮的装配和检验方法中，首先需要进行齿轮的对心装配，保证齿轮的轴心线与传动轴的轴心线重合。
然后进行齿轮的间隙调整，使齿轮的咬合间隙在允许范围内。
接下来，进行齿轮的磨合和试运行，检验齿轮的传动性能。
最后，进行齿轮的检验，包括齿轮的齿距和齿厚等。
四、实训效果通过本次实训，我对齿轮工艺设计的原理和步骤有了更深入的了解，并且掌握了齿轮零件的加工工艺、热处理技术以及装配和检验方法。
同时，也提高了我对实际工程问题的解决能力。
五、总结齿轮工艺设计是齿轮制造的重要环节，对提高齿轮质量、延长使用寿命具有重要意义。
通过本次实训，我深刻体会到了齿轮工艺设计的重要性和复杂性，并且对齿轮制造的整个过程有了更全面的了解。
J I A N G S U U N I V E R S I T Y金属材料综合课程设计(化学热处理)汽车齿轮的热处理工艺设计学院名称：材料科学与工程学院专业班级：金属1302学生姓名：钱振学号： 3130702063指导教师姓名：邵红红，纪嘉明2017年 1 月汽车齿轮的热处理工艺设计指导老师姓名：邵红红纪嘉明1 汽车齿轮零件图图 1 汽车齿轮2 服役条件及提出的性能要求和技术指标2.1 服役条件汽车齿轮主要作用是传递动力、改变运动方向。
汽车齿轮的工作条件比机床要繁重得多，它们经常在较高的载荷下工作，磨损比较大。
在汽车运行中由于齿根会经常受着突然变载的冲击载荷以及周期变动的弯曲载荷，会造成齿轮的脆性断裂或者弯曲疲劳破坏。
齿轮的工作面承受压应力及摩擦力也比较大，由于经常换挡，齿的端部经常受到冲击，也会造成齿轮的端部破坏。
2.2 失效形式主要失效形式为疲劳断裂，表面损伤和磨损失效。
①疲劳断裂。
齿轮在应变力和摩擦力的长期作用下，导致齿轮点面接疲劳断裂。
其产生是由于当齿轮受到弯曲应力超过其持久极限就出现疲劳破坏而超过材料抗弯强度，就造成断裂失效；②表面损伤。
a点蚀：是闭合齿轮传动中最常见的损坏形式，点蚀进一步发展，表现为蚀坑至断裂；b硬化层剥落：由于硬化层以下的过渡区金属在高接触应力作用下产生塑性变形，使表面压应力降低，形成裂纹造成碳化层剥落。
③磨损失效a摩擦磨损：汽车、拖拉机上变速齿轮属于主载荷齿轮，受力比较大，摩擦产生热量较大，齿面因软化而造成塑性变形，在齿轮运转粘结而后又被撕裂，造成齿面摩擦磨损失效。
b磨粒磨损：外来质点进入相互啮合的齿面间，使齿面产生机械擦伤和磨损，比正常磨损的速度来得更快。
2.3 性能要求根据汽车齿轮的服役条件和失效形式，大致上讲，应主要满足齿轮材料所需的机械性能、工艺性能和经济性要求三个方面：（1）满足齿轮材料的机械性能①由于传递扭矩，齿根要求较大的弯曲应力和交变应力，因此要求表面高硬度、高耐磨性；②由于齿轮转速变化范围广，齿轮表面承受较大的接触应力，并在高速下承受强烈的摩擦力，齿轮在交变力的作用下，长时间工作可能发生疲劳断裂，齿面在强摩擦作用下可能发生磨损和点蚀现象，因此要求齿面有高的接触疲劳强度；③由于工作时不断换挡，齿轮之间经常要承受换挡造成的冲击与碰撞，齿轮心部韧性过低时，在冲击作用下可能发生断裂，因此要求齿根高的弯曲强度（σb ＞1000Mpa ）；齿轮心部较高强度、高韧性（ak ＞60 J/cm ）。
JI A N G S U U N I V E R S I T Y金属材料综合课程设计(化学热处理)汽车齿轮的热处理工艺设计学院名称：材料科学与工程学院专业班级：金属1302学生姓名：钱振学号：3130702063指导教师姓名：邵红红，纪嘉明2017年 1 月汽车齿轮的热处理工艺设计指导老师姓名：邵红红纪嘉明1 汽车齿轮零件图图1 汽车齿轮2 服役条件及提出的性能要求和技术指标2.1 服役条件汽车齿轮主要作用是传递动力、改变运动方向。
汽车齿轮的工作条件比机床要繁重得多，它们经常在较高的载荷下工作，磨损比较大。
在汽车运行中由于齿根会经常受着突然变载的冲击载荷以及周期变动的弯曲载荷，会造成齿轮的脆性断裂或者弯曲疲劳破坏。
齿轮的工作面承受压应力及摩擦力也比较大，由于经常换挡，齿的端部经常受到冲击，也会造成齿轮的端部破坏。
2.2 失效形式主要失效形式为疲劳断裂，表面损伤和磨损失效。
①疲劳断裂。
齿轮在应变力和摩擦力的长期作用下，导致齿轮点面接疲劳断裂。
其产生是由于当齿轮受到弯曲应力超过其持久极限就出现疲劳破坏而超过材料抗弯强度，就造成断裂失效；②表面损伤。
a点蚀：是闭合齿轮传动中最常见的损坏形式，点蚀进一步发展，表现为蚀坑至断裂；b硬化层剥落：由于硬化层以下的过渡区金属在高接触应力作用下产生塑性变形，使表面压应力降低，形成裂纹造成碳化层剥落。
③磨损失效a摩擦磨损：汽车、拖拉机上变速齿轮属于主载荷齿轮，受力比较大，摩擦产生热量较大，齿面因软化而造成塑性变形，在齿轮运转粘结而后又被撕裂，造成齿面摩擦磨损失效。
b磨粒磨损：外来质点进入相互啮合的齿面间，使齿面产生机械擦伤和磨损，比正常磨损的速度来得更快。
2.3 性能要求根据汽车齿轮的服役条件和失效形式，大致上讲，应主要满足齿轮材料所需的机械性能、工艺性能和经济性要求三个方面：（1）满足齿轮材料的机械性能①由于传递扭矩，齿根要求较大的弯曲应力和交变应力，因此要求表面高硬度、高耐磨性；②由于齿轮转速变化范围广，齿轮表面承受较大的接触应力，并在高速下承受强烈的摩擦力，齿轮在交变力的作用下，长时间工作可能发生疲劳断裂，齿面在强摩擦作用下可能发生磨损和点蚀现象，因此要求齿面有高的接触疲劳强度；③由于工作时不断换挡，齿轮之间经常要承受换挡造成的冲击与碰撞，齿轮心部韧性过低时，在冲击作用下可能发生断裂，因此要求齿根高的弯曲强度（σb＞1000Mpa）；齿轮心部较高强度、高韧性（ak＞60 J/cm）。
（2）满足齿轮材料的工艺性能材料的工艺性能是指材料本身能够适应各种加工工艺要求的能力。
齿轮的制造要经过锻造、切削加工和热处理等几种加工，因此选材时要对材料的工艺性能加以注意。
一般来说，碳钢的锻造、切削加工等工艺性能较好，其机械性能可以满足一般工作条件的要求。
但强度不够高，淬透性较差。
而合金钢淬透性好、强度高，但锻造、切削加工性能较差。
我们可以通过改变工艺规程、热处理方法等途经来改善材料的工艺性能。
（3）满足齿轮材料的经济性要求所谓经济性是指最小的耗费取得最大的经济效益。
在满足使用性能的前提下，选用齿轮材料还应注意尽量降低零件的总成本。
从材料本身价格来考虑：碳钢和铸铁的价格是比较低廉的，因此在满足零件机械性能的前提下选用碳钢和铸铁，不仅具有较好的加工工艺性能，而且可降低成本。
从金属资源和供应情况来看，应尽可能减少材料的进口量及价格昂贵材料的使用量。
从齿轮生产过程的耗费来考虑：采用不同的热处理方法相对加工费用也不一样；通过改进热处理工艺也可以降低成本；所选钢种应尽量少而集中，以便采购和管理；我们还可以通过改进工艺来提高经济效益。
2.4 技术指标（1）渗碳层表面含碳量：0.8—1.0% ；（2）渗碳层厚度：0.8—1.2mm；（3）齿轮表面硬度要求：58～64HRC；（4）齿轮心部硬度要求：35～45HRC；（5）其余力学性能：屈服强度σS ≥850MPa ,疲劳应力σ-1≥440MPa ,冲击功AKV≥65J 。
3 选材3.1 常用材料比较分析汽车齿轮属于中、重载荷齿轮，受力较大，且频繁受冲击，因此在耐磨性、疲劳强度、抗冲击能力等方面要求较高，为满足表面耐磨性和整体强韧性的要求，一般选用渗碳钢，目前国内离合器齿轮用材大致有20Cr、20CrMo 、20CrMnTi等。
选用热处理为：渗碳。
（1）20Cr20Cr是典型的低淬透性钢，但比相同含碳量的碳素钢的强度和淬透性都有明显提高，油淬后可得马氏体淬硬层为Φ20～23，常用于制造截面尺寸小于30㎜，形状简单，受力不大，变速档较高，负载不大的而耐磨渗碳零件。
韧性较差，渗碳时有晶粒长大倾向，降温直接淬火对冲击韧性影响较大，因而渗碳后进行二次淬火提高零件心部韧性；可切削性良好，但退火后较差；20Cr为珠光体，焊接性较好，焊后一般不需热处理。
20Cr正火后硬度为HB179～217，显微组织为均匀分布的片状珠光体和铁素体，经渗碳后淬火、回火，表面硬度达56～62HRC，心部硬度达35～45HRC。
σb ≥835MPa，σS≥540MPa,δS ≥10﹪,ψ≥40﹪, Ak≥47J。
（2）20CrMo20CrMo材料属于低碳合金结构钢，适合渗碳淬火处理；淬透性较高，无回火脆性，焊接性相当好，形成冷裂的倾向很小，可切削性及冷应变塑性良好。
一般在调质或渗碳淬火状态下使用，用于制造在非腐蚀性介质及工作温度低于250℃、含有氮氢混合物的介质中工作的高压管及各种紧固件、较高级的渗碳零件，如齿轮、轴等。
(3)20CrMnTi20CrMnTi是典型的中淬透性钢，该钢由于Cr、Mn多元复合合金化的作用，淬透性好，油淬临界直径为40mm左右。
渗碳后淬火回火具有较高耐磨性和抗弯强度以及高的强韧性，特别是良好的低温冲击韧性，钢的渗碳工艺性较好，晶粒长大倾向小，热处理工艺简单，但高温回火时有回火脆性倾向，渗碳后可直接淬火，变形比较小。
20CrMnTi的热加工和冷加工性能较好，正火后硬度为HB180～230，相对切削性能好，并可获得光洁的表面。
一般可用于制造截面在30mm以下的承受高速、中速及重载荷以及冲击和摩擦的重要渗碳零件，如齿轮、齿轮圈、离合器轴、液压马达转子等。
（4）18Cr2Ni4WA18Cr2Ni4WA属于高强度中合金渗碳钢。
18Cr2Ni4WA钢常用于合金渗碳钢,强度,韧性高,淬透性良好,也可在不渗碳而调质的情况下使用,一般用做截面较大,载荷较高且韧性良好的重要零件。
对于汽车来说，由于其使用条件复杂，采用调质钢不能保证要求，选用渗碳钢较为合适。
20CrMnTi钢采用渗碳+淬火+低温回火，齿轮表面可以获得55~63HRC的高硬度，因淬透性较高，齿心部具有较高的强度和韧性。
因而选用20CrMnTi钢。
3.2 材料成分表及临界温度3.2.1 20CrMnTi成分及含量质量分数如表1 所示。
表1 20CrMnTi钢的化学成分及含量（质量百分数）合金元素 C Cr Mn Ti Si S P Ni Cu含量（wt%）0.17～0.23 1.00～1.300.80～1.100.04～0.100.17～0.37≤0.035≤0.035≤0.30 ≤0.303.2.2 合金元素的作用（1）C的作用：C的含量决定了渗碳件心部的强度和韧性，从而影响零件的整体性能。
一般渗碳钢都是低碳钢。
C%＝0.17～0.23% 是为了渗碳时保证碳元素的正常渗入。
淬火热处理后保证心部得到低碳马氏体，具有足够的强韧性，抵抗冲击载荷。
（2）Cr、Mn的作用：Cr、Mn完全固溶于奥氏体中，主要是提高钢的淬透性；固溶强化基体组织，并改善基体组织的回火稳定性。
部分Cr、Mn元素从基体组织中扩散到析出的渗碳体Fe3C中，形成合金渗碳体（Cr、Mn、Fe）3C，改善其硬度。
合金渗碳体（Cr、Mn、Fe）3C与碳化物TiC同基体组织一起共同作用，使钢产生较高的强度、硬度与耐磨性，同时保持良好的韧性。
Cr有利于渗碳层增厚，提高钢的淬透性，提高回火稳定性，增加钢的耐磨性。
Mn能提高钢的淬透性，增加钢的强度和硬度，有利于渗碳层增厚，细化珠光体组织以改善机械性能。
（3）Ti的作用：以碳化物TiC形式钉扎于奥氏体晶界，阻止奥氏体晶粒的长大，细化晶粒；提高钢的回火稳定性，同时还可形成合金碳化物提高渗层耐磨性。
（4）Si的作用：阻止碳化物形核长大，提高钢的淬透性，提高钢的抗回火稳定性，提高对钢的综合机械性能。
（5）S、P:都是钢中的杂质元素，S能明显降低钢的热塑性，但能改善钢的可切削性；P 能降低钢的强度和韧性。
3.2.3 20CrMnTi相变临界点表2 20CrMnTi相变临界点4 汽车齿轮热处理工艺设计4.1 工艺路线下料→锻造→正火→机加工→渗碳→预冷直接淬火→低温回火→精加工→喷丸→磨削加工4.2 正火处理工艺（1）正火目的对汽车齿轮锻造毛坯进行预先热处理,主要是为了获得适宜的锻件表面硬度并为后续热处理作好金相组织准备。
传统的预先热处理方法大多采用常规正火处理。
该工艺设备简单、能耗少、工艺要求不高,因此应用较为广泛。
而等温退火处理的齿轮虽然机加工性能大大提高,而且渗碳淬火后的变形也明显减小，但是等温退火仍需将锻坯重新自室温加热至900 ℃以上高温,这将消耗大量能源，且大批量生产依然还存在一些技术难点，因此选择正火处理。
正火能够消除锻造应力及其不良组织，改善切削加工性，因该钢是低碳合金钢，碳含量低，韧性大，切削时“粘刀”严重，为改善切削加工性能，采用高温正火。
20CrMnTi的粗大晶粒的非平衡组织在渗碳淬火加热时会发生组织遗传，重新又获得粗大晶粒。
高温正火可以消除某些钢材粗大晶粒非平衡组织的遗传性，细化晶粒，以获得珠光体+少量铁素体组织，减少了碳和其他合金元素的成分偏析，使奥氏体晶粒细化和碳化物的弥散分布，以便在随后的热处理中增加碳化物的溶解量。
并使加工硬度适中，有利于切削。
（2）正火设备选用RX3箱式电炉参数见表3表3 RX3-60-9箱式电炉产品名称产品型号额定功率(kw)额定电压(V)额定温度(℃)相数炉膛尺寸(长x宽x高)外型尺寸(长x宽x高)重量（kg）箱式电炉RX3-60-960 380 950 3 950x450x350 1920x1620x2140 2200（4）正火温度：930℃理论上正火温度为A c3 +（30～50）℃，但高温正火的温度A c3+（100～150）℃，由于齿轮工件表面工件尺寸截面变化大，易变形开裂，所以经过综合考虑选取T=930℃。
（5）加热方法采用等温加热的方法，是指当炉温加热到指定的温度时，再将工件装进热处理炉进行加热。
这样做的原因是避免金属组织出现不需要的相转变，加热速度快，节约时间，便于小批量生产。
（6）保温时间：230min；加热时间可按公式进行计算：t=a×K×D，式中t为加热时间（min），K为反映装炉时的修正系数，查《热处理手册》可得K取1.4，a为加热系数取1.0min/mm ，D为工件有效厚度（mm）。
