中间轴齿轮是汽车变速箱里的重要零件。它负责传递动力。它让汽车可以改变速度。它让汽车可以前进后退。它的工作很辛苦。它需要很坚硬。它需要很耐磨。它需要很耐用。设计中间轴齿轮要考虑很多问题。齿轮的牙齿形状很重要。牙齿形状影响传动平稳。牙齿形状影响噪音大小。牙齿形状影响力量传递。现代齿轮牙齿多是斜齿。斜齿比直齿好。斜齿接触面积大。斜齿传动更平稳。斜齿噪音更小。斜齿可以承受更大力量。斜齿也有缺点。斜齿会产生轴向力。这个力需要被抵消。通常采用两个斜齿相对布置。两个斜齿的螺旋方向相反。这样轴向力就互相抵消了。

齿轮材料很关键。材料决定齿轮寿命。材料决定齿轮性能。常用齿轮材料是钢。钢很坚硬。钢很耐磨。钢可以热处理。热处理改变钢的性能。热处理让钢更硬。热处理让钢更耐磨。热处理也可能让钢变脆。变脆的齿轮容易断裂。需要找到平衡点。齿轮表面要硬。齿轮心部要韧。表面硬可以耐磨。心部韧可以抗冲击。渗碳热处理可以达到这个目标。齿轮放入渗碳炉中。渗碳炉里有碳元素。碳元素进入齿轮表面。齿轮表面碳含量增加。然后进行淬火处理。淬火后表面变得很硬。心部仍然保持韧性。这样的齿轮既耐磨又不容易断。

齿轮制造过程复杂。首先是下料。把钢材切成一段一段。每一段做一个齿轮。然后是锻造。把钢材加热。用锤子敲打成型。锻造可以让金属纤维连续。纤维连续强度更高。接下来是粗加工。用车床车外圆。用车床车内孔。用铣床铣牙齿。牙齿留出加工余量。后面还要精加工。热处理在中间进行。齿轮经过热处理后变形。变形需要修正。精加工可以修正变形。磨齿是精加工方法。磨齿精度很高。磨齿表面很光滑。光滑表面摩擦小。光滑表面噪音小。磨齿成本很高。有些齿轮采用剃齿。剃齿精度低一些。剃齿成本低一些。要根据需要选择加工方法。

齿轮精度很重要。精度影响传动质量。精度影响噪音大小。精度影响寿命长短。齿轮精度包括多个方面。齿形精度很重要。齿向精度很重要。齿距精度很重要。这些精度都要控制。检测齿轮需要专门仪器。齿形仪检测齿形误差。齿向仪检测齿形误差。齿距仪检测齿距误差。误差要在允许范围内。误差太大会导致问题。齿轮啮合不平稳。产生振动和噪音。载荷分布不均匀。局部应力过大。齿轮早期损坏。

润滑对齿轮很重要。没有润滑齿轮很快磨损。润滑减少摩擦。润滑减少磨损。润滑帮助散热。齿轮油要合适。粘度要合适。太稀的油膜容易破裂。太稠的油流动困难。齿轮油要有极压添加剂。极压添加剂在高压下起作用。它在齿面形成保护膜。防止金属直接接触。防止胶合发生。齿轮箱需要密封。密封防止漏油。密封防止灰尘进入。灰尘会加速磨损。

中间轴齿轮需要设计计算。设计计算确保安全。设计计算确保可靠。计算包括强度计算。齿面接触强度要计算。齿根弯曲强度要计算。接触强度不足会点蚀。点蚀是齿面小坑。点蚀慢慢扩大。最后齿轮失效。弯曲强度不足会断齿。断齿是突然发生的。断齿很危险。传动突然中断。计算要用安全系数。安全系数考虑意外情况。安全系数考虑材料差异。安全系数考虑加工误差。

现代设计使用计算机软件。CAD软件画齿轮图纸。CAE软件分析齿轮强度。有限元方法是常用方法。有限元方法计算应力。应力大小可以显示。应力集中可以发现。设计可以优化。优化齿形。优化结构。减轻重量。提高性能。计算机仿真可以模拟齿轮啮合。模拟可以发现问题。模拟可以节省试验成本。

齿轮试验是必要的。试验验证设计。试验发现问题。台架试验常用。台架试验在实验室进行。齿轮箱装在试验台上。电机带动齿轮箱运转。加载装置施加负载。试验测量温度。试验测量振动。试验测量噪音。试验持续很长时间。试验模拟实际使用。试验后拆解检查。检查磨损情况。检查点蚀情况。检查有无损坏。道路试验也重要。道路试验在实际汽车上。试验在不同路况进行。试验在不同载荷进行。试验数据记录分析。

齿轮失效形式多种多样。点蚀是常见失效形式。点蚀开始是小点。小点慢慢变大。最后连成一片。齿面变得粗糙。传动不平稳。噪音增大。断齿是严重失效。断齿可能局部断。断齿可能整个断。断齿原因很多。过载会导致断齿。冲击会导致断齿。材料缺陷会导致断齿。加工缺陷会导致断齿。胶合是另一种失效。胶合是齿面粘在一起。然后被撕开。齿面损坏严重。胶合发生在高速重载。润滑不良容易胶合。磨损是缓慢过程。磨损使齿厚变薄。磨损使间隙变大。磨损到一定程度齿轮报废。

提高齿轮寿命很重要。正确设计是第一步。合理选择材料是第二步。精确制造是第三步。充分润滑是第四步。定期维护是第五步。维护包括检查油位。维护包括更换齿轮油。维护包括检查密封。发现问题及时处理。小问题不及时处理会变成大问题。

中间轴齿轮发展不停步。新材料不断出现。新工艺不断出现。新设计方法不断出现。粉末冶金齿轮应用增多。粉末冶金齿轮成本低。粉末冶金齿轮效率高。粉末冶金齿轮精度稳定。热处理技术进步。真空热处理减少氧化。控制冷却减少变形。加工技术进步。数控机床普及。加工精度提高。加工效率提高。检测技术进步。三坐标测量机应用。激光测量应用。质量控制更严格。

电动汽车对齿轮有新要求。电动汽车转速更高。电动汽车噪音要求更严。电动汽车需要更小更轻的齿轮。这些要求推动技术发展。齿轮设计需要创新。齿轮材料需要改进。齿轮制造需要升级。未来齿轮会更好。未来齿轮更精确。未来齿轮更耐用。未来齿轮更安静。

齿轮研究继续深入。研究人员研究微观结构。微观结构影响性能。研究人员研究表面处理。表面处理提高耐磨性。研究人员研究润滑机理。润滑机理需要更清楚。所有这些研究都是为了一个目标。让齿轮工作更好。让齿轮寿命更长。让汽车性能更优。