齒輪制造技術現狀 
隨著汽車制造業的發展，齒輪行業通過大量引進高端設備使加工能力有了長足的進步與國際先進水平已相當接近。國產齒輪加工機床已基本形成了較完整的系列已開發出技術含量具有國際水準的螺旋錐齒輪六軸數控磨床，但齒輪機床總體制造水平在精度、壽命、穩定性、數控技術應用等方面與歐美相比存在較大差距目前國內齒輪加工行業的精加工特別是數控齒輪機床仍然以進口設備為主。如德國普發特公司、瑞士萊斯豪爾公司的圓柱齒輪滾齒、磨齒機等，美國格里森公司、德國克林貝格公司（含原瑞士奧利康）的螺旋錐齒輪銑齒、磨齒、研齒機以及齒輪測量中心在國內仍居顯著的優勢地位。 
齒輪加工要根據不同結構及精度需要采用不同的工藝。鑒于設備投資大，工藝方式的選擇（如表1）通常都充分考慮已有資源。齒輪加工過程中的微小變形及工藝穩定性控制相對復雜，毛坯鍛造后大多要采用等溫正火，以期獲得良好的加工性能和趨勢性變形的均勻金相組織：對于精度要求不高的低速圓柱齒輪可以熱前剃齒而熱后不再加工：圓柱齒輪熱后加工根據條件有琦齒和磨齒不同方式的選擇，晰齒成本低但齒形修正能力弱，磨齒精度高但成本高：修緣和鼓形齒修形工藝能夠顯著降低齒輪嚙合噪聲和提高傳動性能，目前被廣泛采用。直齒錐齒輪主要用于差速器由于速度低精度要求相對較低，目前推薦采用精鍛齒輪。螺旋錐齒輪加工計算和機床調整，以往非常復雜和耗時的手工操作已被現代專用軟件和計算機程序所取代，有限元分析的引入使工藝參數設計更為可靠和便捷：螺旋錐齒輪熱后加工主要有研齒和磨齒兩種，由于磨齒的成本高、效率低且有局限性而目前大多采用研齒，研齒幾何上的修正能力很弱，因此螺旋錐齒輪的從動齒輪多采用滲碳壓淬工藝。齒輪材料及其熱處理技術發展是齒輪加工中對變形控制具有挑戰性的課題。

齒輪加工中測量技術的同步發展對齒輪制造水平的提高同等重要。傳統的幾何測量與綜合測量方法由于三坐標技術的發展以至齒輪測量中心的出現而在測量精度、效率、范圍等方面得到極大改善。齒廓空間形面測量成為現實（如圖1）使螺旋錐齒輪計算、加工、測量、反饋調整可在數控系統中實現數據閉環。

重要的技術研究方向 
1.數值分析技術 
作為幾何描述的漸開線、擺線等基干嚙合原理或共扼特性的理論研究起于18世紀初，將其轉化為現實即世界上出現第一臺齒輪加工機床距今也有近百年歷程。發展至今雖然切齒原理并未產生本質變化，但在應用工程領域無論是圓柱齒輪還是螺旋錐齒輪其制造能力都取得了長足進步主要表現在加工機床、檢測手段、計算分析技術等方面，其核心推動力是計算機數字技術的快速發展。因此，齒輪進入實際加工前，充分考慮制造因素影響的數值分析（CAE）技術的研究和應用成為重要課題。 
數值分析技術是個比較大的概念，借助不同的專業軟件可進行結構強度、運動學、動力學、工藝成形等分析。有效的分析可以獲得如下效果。 
a.延伸和提升設計方法和思路。通過分析對強度、壽命的預測可使單純的幾何設計轉變為可靠性設汁；加速由二維CAD轉變為三維實本進而實現數值模型設計。 
b.最大限度地降低試制、試驗成本，縮短開發周期。通過分析提高試制、試驗“一次成功率”。 
C.生產時獲得可靠的齒輪結構數據和正確的工藝調整數據。通過驗證使分析數據模型得到預期性能目標的優化以指導生產，另一方面生產過程中針對市場進行齒輪結構的適應性更改時通過數值分析做可行性判定。 
齒輪數值分析的有效性需通過試驗進行規律性驗證，以判斷其置信度水平是否滿足實際要求否則將不具實用意義。數值分析的有效性取決于計算數學模型的準確性、幾何實體模型的精確程度、各種可知邊界條件輸入數據的正確與否。計算數學模型依賴于合適的軟件，目前有LS-DYNA（非線性）、NASTRAN（線性）、ABAQUS（非線性）、FEMFET（疲勞）、ADAMS（多剛體）、ANS丫S（非線性）等不同用途的較多可行選擇：圓柱齒輪易于獲得幾何實體數值模型，對于螺旋錐齒輪的齒廓曲面以往很難獲得精確的實際模型，現在已能夠實現（如圖2）：對于各種可知邊界條件中，材料PSN曲線、熱處理狀態、摩擦因數等主要性能數據可通過試驗測試獲得，而對于潤滑、溫度、相對滑移速度等一些重要數據的獲得尚需開展深入研究。

可以預測，實現齒輪數值分析技術的成熟應用不會期待很久。 
2.預調修正技術 
齒輪作為汽車產品零件由于其工況條件具有復雜性和不確定性，不能簡單地憑借精度及，圖紙符合程度來評判其優劣，滿足產品要求同時又具有最優性價比才是期望得到的齒輪。齒輪制造工藝過程中的工序本身并不復雜，重要的是滿足設計師的思想而不僅僅是圖紙。因此在齒輪制造過程中引入具有目的性要求的預調修正方法十分必要。 
預調修正的目的是最大程度地利用已有條件制造出適合不同產品性能要求的齒輪，目前其方法如下。 
（1）熱處理變形的預調修正 
基本原理是對于新產品、材料 （批次）、工藝等變動時在批量切齒前做小量試切并檢查熱后變形狀態和規律，按預先給定的熱后檢查標準調整熱前切齒參數加以補償，直至滿足要求為止，在螺旋錐齒輪生產中已普遍采用。該修正方法目前大多以接觸區的形狀、大小、位置變化的趨勢性來確定調整量，存在的主要問題是試切樣件小、變形規律性不強時調整效果不好。目前有條件的企業可以利用齒輪測量中心實測齒面三維數據來調整效果會有較大改善（如圖3）。

（2）結構和裝配誤差的預調修正 
齒輪被裝配到產品總成中由于結構布局、系統剛度、承載狀態的不同以及進一步考慮裝配誤差等因素應采取齒輪加工的預調修正，該技術國內應用尚少。例如，商用車變速器一軸柱齒輪由于懸臂安裝結構，傳動過程中嚙合齒面齒向正確位置會發生偏移，可在加工時進行螺旋角修正；對于裝配誤差較大且無有效控制措施的后橋減速器準雙曲面齒輪可以采用通過V/H檢驗的方法來確定切齒預調修正，進而對接觸區的敏感性進行控制。 
（3）噪聲和壽命的預調修正 
齒輪副嚙合噪聲和壽命不僅與材料和使用條件有關，也與制造過程中加工精度、表面質量導致的傳動誤差密切相關。通過傳動誤差測量和分析技術對噪聲和壽命進行預測，進一步優化切齒參數來進行預調修正。該技術尚未進入控制生產的實用階段。 
（4）工況載荷的預調修正 
國內已充分關注這一方面目前尚未形成規范的方法。對于重載荷齒輪，由于總成支撐剛性往往由于結構限制相對較弱，在實際滿載或超載工況下產生齒輪錯位（偏離正確嚙合位置）在所難免。如對于重型車后橋的準雙曲面齒輪副，借助于專業軟件 （如Romax的Design和Gleason的CAGE）可以將模擬系統加載的錯位量轉化為切齒調整參數進行修正。 
3.微觀修形技術 
汽車齒輪傳動追求的技術目標是低噪聲和高壽命。作為商品的齒輪，則應具有滿足用戶和法規要求的最優性價比?？梢?，汽車齒輪技術的發展要在精度、質量（性能、壽命）與成本的矛盾平衡中尋求空間。因此，齒輪微觀形貌及其修形技術的研究十分重要。 
（1）修形技術深入研究的條件 
齒輪修形是微量加工技術，一方面要求有微量加工的條件，即加工設備要有一定的精度和實現運動的能力：另一方面又要有精確的測量分析方法和手段。目前，國內很多齒輪生產企業都已具備開展深入研究的條件。 
（2）修形技術應用現狀和問題 
國內齒輪行業采用修形技術的依據大體來自兩個方面，一是自身經驗二是引進國外產品技術轉化的要求，對于不同齒輪和加工條件采用的方式有所區別。 
齒形修形分為齒頂修形（俗稱修緣）和齒根修形、沉切，致力于解決齒頂和齒根嚙合干涉問題：解決滾刀、剃齒刀、弧齒銑刀的設計和砂輪修整。齒向修形主要控制承載接觸區位置及其擴展狀態和補償溫升導致螺旋角變化等，根據不同目的和條件可采用兩端修形、全齒向折線修形、鼓形齒修形等方式，由剃齒機、磨齒機以及螺旋錐齒輪銑齒機（刀傾）調整完成。存在的主要問題是，修形方法的合理性驗證需要研究以及修形參數的試驗依據不充分，需要建立可行的標準和規范并不斷完善。 
（3）齒輪微觀修形意義 
在機械零件中，齒輪相對復雜而制造成本高，追求高精度來保證高性能的做法帶來的直接后果是高成本既不科學也不合理。齒輪修形方法的研究基本依托于剃齒、銑齒、磨齒等主要工序設備的功能擴充，可稱為“寄生工藝”，不需要大的工藝成本投入，通過針對性修形改善齒輪的使用性能，一方面盡可能地發揮齒輪本身的潛在能力，另一方面可合理選擇齒輪生產的控制精度，降低工藝成本。深入研究該方面的應用技術對于提高齒輪性價比的意義顯而易見。 
結束語 
現代齒輪制造技術又是一個涉及多學科交叉混疊的綜合性技、術，只有在整車使用中顯示出優良性能和生命周期.內體現出的高性價比才是產品追求的最終目標。因此運用技術發展過程中形成的各種手段和有利條件來系統地研究齒輪結構及其制造方法，開展以上3方面課題的深入研究工作完善和建立齒輪制造工藝系統控制方法和科學可靠的試驗數據庫才最具意義。