一、 常用的齒輪材料
是鋼、鑄鐵和非金屬材料。
1、鍛鋼
鋼材的韌性好，耐沖擊，還可以通過熱處理或化學熱處理改善其力學性能及提高齒面硬度，故最適應于用來制造齒輪。除尺寸過大（da＞400~600mm）或者是結(jié)構(gòu)形狀復雜只宜鑄造者外，一般都用鍛鋼制造齒輪，常用的是含碳量在(0.15～ 0.6)%的碳鋼或合金鋼。制造齒輪的鍛鋼可分為：
軟齒面（硬度≤350HBS）：經(jīng)熱處理后切齒的齒輪所用的鍛鋼 對于強度、速度及精度都要求不高的齒輪，應采用以便于切齒，并使刀具不致迅速磨損變鈍。因此，應將齒輪毛坯經(jīng)過正火（正火）或調(diào)質(zhì)處理后切齒。切制后即為成品。其精度一般為8級，精切時可達7級。這類齒輪制造簡便、經(jīng)濟、生產(chǎn)效率高。
硬齒面（硬度＞350HBS）：需進行精加工的齒輪所用的鍛鋼 高速、重載及精密機器（如精密機床、航空發(fā)動機）所用的主要齒輪傳動，除要求材料性能優(yōu)良，輪齒具有高強度及齒面具有高硬度（如58～65HRC）外，還應進行磨齒等精加工。需精加工的齒輪目前多是先切齒，再做表面硬化處理，最后進行精加工，精度可達5級或4級。這類齒輪精度高，價格較貴，所以熱處理方法有表面淬火、滲碳、氮化、軟氮化及氰化等。所以材料視具體要求及熱處理方法而定。
合金鋼根據(jù)所含金屬的成分及性能，可分別使材料的韌性、耐沖擊、耐磨及抗膠合的性能等獲得提高，也可通過熱處理或化學熱處理改善材料的力學性能及提高齒面的硬度。所以對于既是高速、重載又要求尺寸小、質(zhì)量小的航空用齒輪，就都用性能優(yōu)良的合金鋼（如20CrMnTi，20Cr2Ni4A等）來制造。
2、鑄鋼
鑄鋼的耐磨性及強度均較好，但應經(jīng)退火及正火處理，必要時也可進行調(diào)質(zhì)。鑄鋼常用于尺寸較大的齒輪。
3．鑄鐵
灰鑄鐵性質(zhì)較脆，抗沖擊及耐磨性都較差，但抗膠合及抗點蝕的能力較好�；诣T鐵齒輪常用于工作平穩(wěn)、速度較低、功率不大的場合。
4．非金屬材料
對高速輕載及精度不高的齒輪傳動，為了降低噪聲，常用非金屬材料（如夾布膠木、尼龍等）做小齒輪，大齒輪仍用鋼或鑄鐵制造。為使大齒輪具有足夠的抗磨損及抗點蝕的能力，齒面的硬度應為250～350HBS。
常用的齒輪材料及其力學性能列于設計用表。
二、齒輪許用應力
齒輪的許用應力[σ]按下式計算：
式中：
S—疲勞強度安全系數(shù)。對接觸疲勞強度計算，由于點蝕破壞發(fā)生后引起噪聲、振動增大，并不立即導致不能繼續(xù)工作的后果，故可取S＝SH＝1。但是，如果一旦發(fā)生斷齒，就會引起嚴重的故事，因此在進行齒根彎曲疲勞強度計算時取S＝SF＝1.25～1.5。
KN—考慮應力循環(huán)次數(shù)影響的系數(shù)，稱為壽命系數(shù)。彎曲疲勞壽命系數(shù)和接觸疲勞壽命系數(shù)分別見圖2。設n為齒輪的轉(zhuǎn)速，r/min；j為齒輪每轉(zhuǎn)一圈時，同一齒面嚙合的次數(shù)；Lh為齒輪的工作壽命，h，則齒輪的工作應力循環(huán)次數(shù)N按下式計算：N＝60njLh。
σlim—齒輪的疲勞極限。彎曲疲勞強度極限值用σFE代入，查設計線圖，圖中的σFE＝σFlim·YST，YST為試驗齒輪的應力校正系數(shù)；接觸疲勞強度極限值σHlim查圖4。
注：1、圖中極限應力值，一般選取其中間偏下值，即在MQ及ML中間選值。
2、若齒面硬度超出圖中薦用的范圍，可大體按外插法查取相應的極限應力值�！ �
3、所示σFE為脈動循環(huán)應力的極限應力。對稱循環(huán)應力的極限應力值僅為脈動循環(huán)應力的70%。
4、夾布塑料的彎曲疲勞許用應力=50MPa,接觸疲勞許用應力=110MPa |
