电机，并配以较好的砂轮和多轴联动控制，可消除切削纹、偏畸几何形状、齿轮使用噪音的高频误差及有害振动。 （3）自动化
“自动化”一词越来越多地应用于磨齿加工特别是流程化生产中，包括工件安装、换刀以及与工件流程同步的库存分类等。自动化消除了机器空转时间并有利于减少工序间等待时间。 （4）磨齿机软件
基于Windows的软件也像应用于个人计算机一样，广泛应用于今天的磨齿机中（如基于Windows的设计系统和数控系统）。以前只能以纸绘图，现在，图形界面和算法软件相结合的设计加修正软件包可使齿轮几何尺寸设计程序化和局部制造仿真化。
驱动、滚珠丝杠和位置传感器三者间的高精度闭环控制因软件的应用而得以实现。许多新一代磨齿机的部件配有与驱动单元分离的位置传感器，因而具有更高的精度和热稳定性。绝对式位移传感器和绝对编码技术保证了在高定位精度前提下，反馈数据的高速传输和机床传动的稳定性。
（5）新材料砂轮
先进的陶瓷结合剂砂轮和电镀立方氮化硼（CBN）砂轮有着同样高的生产效率。由于“混合颗粒”型合成物中使用了新材料以及粘接工艺的进步，提高了陶瓷结合剂砂轮的强韧性、形状精度保持力、材料切除力和耐用性。这些优异性能来源于高性能颗粒结构和增大的孔隙度。同时，良好的颗粒结构减少了磨削压力，降低了磨削温度。
（6）磨削费用的降低
如今，磨齿成本大幅下降，其原因很多，如基于模块化设计的高性价比机型、数控系统、流程化生产等，即使是综合了前述所有先进技术的磨齿机也比以前的机型便宜得多，大批量生产使单件生产周期比以前缩短了50%～70%，损耗品（砂轮和金刚石修正器等）成本也大幅下降。
第四章 直齿圆柱齿轮的设计
4.1齿轮的基础知识
4.1.1齿轮机构的特点如下：
（1）齿轮机构的优点有：1）齿轮机构传递的功率和圆周速度分别可达100000kw、300m/s。 2）齿轮机构的传动比恒定，寿命长，工作可靠性高。 3）齿轮机构能够实现平行轴和不平行轴之间的传动。
（2）齿轮机构的缺点有：1）齿轮机构得制造成本过高。 2）齿轮机构不适用于远距离的传动。 3）低精度齿轮会产生有害的冲击，噪音和振动。
4.1.2齿轮的分类
从《机电一体化实用手册》（见参考文献，以下皆是）一书中我们了解到：齿轮的传动是通过轮齿之间的相互啮合来实现直接接触的传动方法。这种传动方法的传动比精确、传递功率较大。齿轮传动要满足瞬时传动比保持不变，则两轮的齿廓不论在何处接触，过接触点的公法线必须与两轮的连心线交于固定的一点。
外啮合齿轮
直齿轮 内啮合齿轮 齿轮齿条啮合 平行轴
斜齿轮
直齿圆锥齿轮
相交轴—圆锥齿轮 螺旋齿圆锥齿轮
齿轮传动 蜗轮与蜗杆 交错轴 准双曲面齿轮
同心轴—行星齿轮
图4-1 齿轮的分类
4.1.3共轭齿廓的重要一种----渐开线齿廓齿轮
通过这段时间的考查与探讨，我们得出以下一些结论：
（1）发生线沿基圆滚过的长度，等于基圆上被滚动过的圆弧长。
（2）渐开线上任意一点的法线必与基圆相切；渐开线上各点的曲率半径不相等；渐开线的形状决定基圆的大小。 （3）基圆内无渐开线。
图4-2 渐开线的形成及压力角 图4-3 渐开线形状与基圆大小的关系
（4）渐开线齿廓啮合的特点：1）渐开线齿轮中心距的可分性。2）啮合角为恒定值。
（5）压力角（ak）及展角（invak）的计算 cos (ak)=(rb)/(rk) inv(ak)=tg（ak）-(ak)
4.1.4标准直齿圆柱齿轮外啮合几何尺寸计算
（1）分度圆、模数和压力角
我们把齿轮上作为齿轮尺寸基准的圆称为分度圆，分度圆以d表示。相邻两齿同侧齿廓间的分度圆弧长称为齿距，以p表示，p=πd/z，z为齿数。齿距p与π的比值p/π称为模数，以m表示（模数是齿轮的基本参数）。由此可知： 齿距 p = mπ 度圆直径 d = m z
我们把渐开线齿廓上与分度圆交点处的压力角?称为分度圆压力角，简称压力角，国家规定标准压力角? =20°。 （2）齿距、齿厚和槽宽
齿距p分为齿厚s和槽宽e两部分，即
s + e = p =πm
标准齿轮的齿厚和槽宽相等，即
s = e =πm/2
齿距、齿厚和槽宽都是分度圆上的尺寸。 （3）齿顶高、顶隙和齿根高
由分度圆到齿顶的径向高度称为齿顶高，用ha表示
ha = ha*m
两齿轮装配后，两啮合齿沿径向留下的空隙距离称为顶隙，以c表示
c = c*m
由分度圆到齿根圆的径向高度称为齿根高，用hf表示
hf = ha + c =（ha*+c*）m
式中ha*、c*分别称为齿顶高系数和顶隙系数，标准齿制规定：正常齿制ha*=1、
c*=0.25，短齿制ha*=0.8、c*=0.3。
由齿顶圆到齿根圆的径向高度称为全齿高，用h表示
h = ha + hf =（2ha*+c*）m
齿顶高、齿根高、全齿高及顶隙都是齿轮的径向尺寸。
表4-1 渐开线标准直齿圆柱齿轮几何尺寸计算公式
名称 齿距 齿厚 槽宽 齿顶高 齿根高 全齿高 分度圆直径 齿顶圆直径 齿根圆直径 基圆直径 中心距
符号 p s e ha hf h 计算公式 p = mπ s = πm/2 e =πm/2 ha = ha*m hf = ha + c =（ha*+c*）m h = ha + hf =（2ha*+c*）m d = m z da = d + 2ha = m（z + 2ha*） df = d - 2hf = m（z - 2ha* - 2c*） db = dcos?= mzcos? a = m（z1+z2）/ 2 d da df db a 4.2齿轮材料的合理选择
在加工之前，为了保证齿轮工作的可靠性，提高其使用寿命，齿轮的材料及其热处理应根据实际的工作条件和材料的特点来选取。
在本文的一些条件下，对齿轮材料的基本要求是：应使齿面具有足够的硬度和耐磨性，齿心具有足够的韧性，以防止齿面的各种失效，同时应具有良好的冷、热加工的工艺性，以达到齿轮的各种技术要求。
可以知道的是，常用的齿轮材料为各种牌号的优质碳素结构钢、合金结构钢、铸钢、铸铁和非金属材料等。一般多采用锻件或轧制钢材。当齿轮结构尺寸较大，轮坯不易锻造时，可采用铸钢。开式低速传动时，可采用灰铸铁或球墨铸铁。低速重载的齿轮易产生齿面塑性变形，轮齿也易折断，宜选用综合性能较好的钢材。高速齿轮易产生齿面点蚀，宜选用齿面硬度高的材料。受冲击载荷的齿轮，宜选用韧性好的材料。对高速、轻载而又要求低噪声的齿轮传动，也可采用非金属材料、如夹布胶木、尼龙等。
4.2.1满足材料的机械性能
在加工过程中，如果齿根部受到大弯曲应力，可能产生齿面或齿体强度失效；如果齿面各点都有相对滑动，会产生磨损。
齿轮主要的失效形式有齿面电蚀、齿面胶合、齿面塑性变形和轮齿折断等。 因此我们要求齿轮材料有高的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度，齿面要有足够的硬度和耐磨性，芯部要有一定的强度和韧性。
4.2.2满足材料的工艺性能
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，因此选择材料时要特别注意材料的工艺性能。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、热处理方法等途径来改善材料的工艺性能。
4.2.3材料的经济性要求
在满足使用性能的前提下，选用齿轮材料还应该注意尽量降低零件的总成本。从材料本身价格来考虑，碳钢和铸铁的价格比较低廉，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，而且可以降低成本。 从齿轮生产过程的耗费来考虑。首先，采用不同的热处理方法相对加工费用也不一样。其次，通过改进热处理工艺也可以降低成本 。
4.2.4齿轮的材料及热处理
《材料成形原理与工艺》中对齿轮材料的基本要求如下：