齿轮轴设计与制造的完整技术路线，综合机械设计规范与加工工艺要点。我们来看看吧。
一、设计阶段
参数计算
确定模数（常用2.0~2.5）、齿数（≥22）、压力角（标准20°）等基本参数
校核齿根圆至键槽底距离：若≤2.5倍模数则设计为齿轮轴
结构设计
采用阶梯轴形式，分段设置轴身（支撑段）、齿轮段（啮合区）、键槽（动力连接）
高速级齿轮轴需缩短长度以降低挠度，长度建议＜5倍轴径
材料选择
优先选用20CrMnTi合金钢，调质处理后硬度220-255HBS
重载工况采用渗碳淬火工艺，表面硬度达58-65HRC
二、加工制造
（1）毛坯制备
锻造制坯：采用楔横轧技术成型阶梯轴毛坯，精度±0.5mm
正火处理：等温正火工艺（温度920℃±10℃）内应力
（2）机械加工
车削：数控车床一次装夹完成内孔/端面/外径加工，垂直度≤0.02mm
滚齿：涂层滚刀（TiN）寿命提升90%，模数2.5齿轮齿距累积公差≤0.053mm
热处理：渗碳层深度0.8~1.2mm，淬火后低温回火（180℃×2h）
磨削：精磨轴颈至Ra0.4μm，径向跳动≤0.043mm（模数2.0齿轮轴）
（3）检测标准
齿轮精度：3.2级（GB/T10095）
轴身直线度：≤0.01mm/m
三、建模与仿真
三维建模
SolidWorks使用「大工程师」插件参数化生成齿轮轴（支持模数/齿数/压力角输入）
UG建模流程：创建齿轮→定义轴线（X/Y/Z轴）→拉伸生成轴体
有限元分析
重点校核齿轮啮合区接触应力（需＜材料许用应力）
临界转速验证：工作转速＜0.7倍一阶临界转速
四、典型应用规范
减速机齿轮轴：输入轴转速＞1500rpm时需做动平衡（G2.5级）
汽车变速箱轴：采用径向剃齿工艺，齿向修形量0.005~0.01mm
