一、什么是齿轮？
•齿轮是能互相啮合的有齿的机械零件。它在机械传动及整个机械领域中的应用极其广泛。
二、齿轮一般分为三类，分别是平行轴、相交轴及交错轴齿轮。
齿轮的种类繁多，其分类方法最通常的是根据齿轮轴性。一般分为平行轴、相交轴及交错轴三种类型。平行轴齿轮包括正齿轮、斜齿轮、内齿轮、齿条及斜齿条等。相交轴齿轮有直齿锥齿轮、弧齿锥齿轮、零度齿锥齿轮等。交错轴齿轮有交错轴斜齿齿轮、蜗杆蜗轮、准双曲面齿轮等。
三、常用的齿轮分类
右表中所列出的效率为传动效率，不包括轴承及搅拌润滑等的损失。平行轴及相交轴的齿轮副的啮合，基本上是滚动，相对的滑动非常微小，所以效率高。交错轴斜齿轮及蜗杆蜗轮等交错轴齿轮副，因为是通过相对滑动产生旋转以达到动力传动，所以摩擦的影响非常大，与其他齿轮相比传动效率下降。齿轮的效率是齿轮在正常装配状况下的传动效率。如果出现安装不正确的情况，特别是锥齿轮装配距离不正确而导致同锥交点有误差时，其效率会显著下降。
四、齿轮的重要参数
m1、m3、m8…被称为模数1、模数3、模数8。
模数是全世界通用的称呼，使用符号m（模数）和数字（毫米〉来表示轮齿的大小，数字越大，轮齿也越大。
另外，在使用英制单位的国家（比如美国），使用符号（径节）及数字（分度圆直径为1英吋时的齿轮的轮齿数）来表示轮齿的大小。比如：DP24、DP8，…等等。还有使用符号（周节）和数字（毫米）来表示轮齿大小的比较特殊的称呼方法。比如CP5、CP10、…
模数乘以圆周率即可得到齿距（p）。齿距是相邻两齿间的长度。
用公式表示就是
压力角
压力角是决定齿轮齿形的参数。即轮齿齿面的倾斜度。压力角（α）一般采用20°。以前，压力角为14.5°的齿轮曾经很普及。
压力角是在齿面的一点（一般是指节点）上，半径线与齿形的切线间所成之角度。如图所示，α为压力角。因为α’=α，所以α’也是压力角。
α压力角
A齿与B齿的啮合状态从节点看上去时：
A齿在节点上推动B点。这个时候的推动力作用在A齿及B齿的共同法线上。也就是说，共同法线是力的作用方向，亦是承受压力的方向，α则为压力角。
齿高与齿厚
轮齿的高度由模数（m）来决定。
全齿高h=2.25m（=齿根高+齿顶高）
齿顶高（ha）是从齿顶到分度线的高度。ha=1m。
齿根高（hf）是从齿根到分度线的高度。hf=1.25m。
齿厚（s）的基准是齿距的一半。s=πm/2。
齿轮的直径
决定齿轮大小的参数是齿轮的分度圆直径（d）。以分度圆为基准，才能定出齿距、齿厚、齿高、齿顶高、齿根高。
分度圆直径d=zm
齿顶圆直径da=d+2m
齿根圆直径df=
分度圆在实际的齿轮中是无法直接看到的，因为分度圆是为了决定齿轮的大小而假设的圆。
中心距与齿隙
一对齿轮的分度圆相切啮合时，中心距是两个分度圆直径的和的一半。
中心距a=（d1+d2）/2
在齿轮的啮合中，要想得到圆滑的啮合效果，齿隙是个重要的因素。齿隙是一对齿轮啮合时齿面间的空隙。
齿轮的齿高方向也有空隙。这个空隙被称为顶隙（Clearance)。顶隙(c)是齿轮的齿根高与相配齿轮的齿顶高之差。
顶隙c=1.25m-1m=0.25m
五、具有代表性的齿轮材料
45钢（机械结构用碳素钢）
45钢是中碳钢的代表，含碳量为0.45%。因为进货非常容易，正齿轮、斜齿齿轮、齿条、伞形齿轮、蜗杆等各种齿轮多使用这种材料。
42CrMo（铬钼合金钢）
含碳量0.40%，成份中含有铬、钼等成分的中碳合金钢。比45钢的强度高，通过调质或高频淬火处理可提高硬度，用来制造各种不同的齿轮。
20CrMnTi（铬钼合金钢）
低碳合金钢的代表材料。一般情况下，经渗碳淬火处理后使用。材料热处理后的强度高于45钢及42CrMo。使用表面硬度在55~60HRC左右。
Su303不锈钢
主要用在食品机械等需要避免生锈的机械中。
铸造铜合金
是制造涡轮的主要材料。一般有铸造磷青铜、铝青铜等。啮合的蜗杆材料大多使用45钢、42CrMo、20CrMnTi等钢材。蜗杆与涡轮使用不同材料是为了防止蜗杆涡轮啮合时由于滑动而引起的齿面胶合及过渡磨损等。
六、具有代表性的热处理
淬火
为了提高钢材的硬度，将材料加热到高温（约800℃）后快速冷却。根据冷却介质，分为油冷/水冷/喷射冷却等不同种类。淬火后的钢材过脆，为了增加钢材的韧性，一般需要再进行回火处理。纯铁即使经过淬火处理也不会变硬。钢材的含碳量要在0.35%以上才有淬火硬化的可能。
调质处理
调质处理是将淬火及高温回火相结合，调整钢材（钢件）硬度、强度、靭性的热处理。因为调质后的材料及制品要进行机械加工，所以硬度达不到淬火后那么高。
高频淬火
像45钢或42CrMn钢这样含碳量在0.35%以上的碳素钢，对其表面进行硬化处理的方法。要注意的是，对齿轮进行高频处理后，会发生齿面及齿顶的硬度达到使用要求、但齿根部分达不到淬火硬度的情况。硬度低于渗碳淬火处理的硬度。齿轮经过高频淬火后精度下降。作为高精度齿轮使用时需要对齿轮做磨削加工。
渗碳淬火
渗碳淬火是在低碳钢的表面渗人碳素，使之成为高含碳量状态的处理。是仅对钢材表面进行硬化的热处理手段。渗人碳素的表面与芯部的硬度由硬到软连续变化。芯部硬度低于表面。经过渗碳淬火处理的齿轮容易产生变形（尺寸增大）及扭曲等，致使齿轮精度下降1个等级程度。要想提高齿轮精度，需要对齿轮做再次磨削。
氮化处理
氮化是将氮扩散渗人到钢的表面以提高表面硬度的热处理方法。含有铝、铬、钼的钢材容易达到氮化目的，表面硬度提高。
七、常见的表面处理
1.镀锌（膜厚2~25μmm)
2.化学镀镍(3~10μm)
3.发黑处理（表面氧化）厚度在3μm以下
4.磷化处理(皮膜厚度为3~15μm左右)
5.固体润滑处理(在不能使用润滑油脂的地方可以考虑使用固体润滑处理)
6.WPC处理(提高金属的抗疲劳强度但不改变金属的抗弯曲强度,尺寸变化1~2μm)
八、齿轮的加工方法
1)使用齿条铣刀加工齿条的轮齿
2)使用小齿轮型刨齿刀切削正齿轮的轮齿
3)使用蜗杆刀具切削蜗杆的轮齿
4)使用CONIFLEX刀具加工直齿伞形齿轮的轮齿
5)使用弧齿伞形齿轮刀具切削弧齿伞形齿轮的轮齿
6)使用螺纹装砂轮研磨斜齿齿轮的轮齿
加工效益高
7)使用薄型圆盘状砂轮研磨蜗杆
8)使用砂轮研磨齿条
九、齿轮的装配与确认
齿轮是旋转零件。请充分考虑安全，将齿轮确实地固定在轴上。另外由于齿轮的形状及轮齿的螺旋，齿轮在啮合旋转时产生轴向力（推力），需要特别注意齿轮不在轴向产生移动。
因为齿条和小齿轮使用在直线齿顶装置中，所以齿条和小齿轮的组装距离在任意位置都能保持一定的高精度组装非常的重要。另外，因为小齿轮多采用悬臂支撑与轴承联接，所以需要特别注意轮齿不出现片面接触。
右图的序号①~④是在支架上安装齿条的顺序