齿轮可按齿形、齿轮外形、齿线形状、轮齿所在的表面和制造方法等分类。
齿轮的齿形包括齿廓曲线、压力角、齿高和变位。渐开线齿轮比较容易制造，因此现代使用的齿轮中 ，渐开线齿轮占多数，而摆线齿轮和圆弧齿轮应用较少。
在压力角方面，小压力角齿轮的承载能力较小；而大压力角齿轮，虽然承载能力较高，但在传递转矩相同的情况下轴承的负荷增大，因此仅用于特殊情况。而齿轮的齿高已标准化，一般均采用标准齿高。变位齿轮的优点较多，已遍及各类机械设备中。
另外，齿轮还可按其外形分为圆柱齿轮、锥齿轮、非圆齿轮、齿条、蜗杆蜗轮；按齿线形状分为直齿轮、斜齿轮、人字齿轮、曲线齿轮；按轮齿所在的表面分为外齿轮、内齿轮；按制造方法可分为铸造齿轮、切制齿轮、轧制齿轮、烧结齿轮等。
齿轮的制造材料和热处理过程对齿轮的承载能力和尺寸重量有很大的影响。20世纪50年代前，齿轮多用碳钢，60年代改用合金钢，而70年代多用表面硬化钢。按硬度 ，齿面可区分为软齿面和硬齿面两种。
软齿面的齿轮承载能力较低，但制造比较容易，跑合性好， 多用于传动尺寸和重量无严格限制，以及小量生产的一般机械中。因为配对的齿轮中，小轮负担较重，因此为使大小齿轮工作寿命大致相等，小轮齿面硬度一般要比大轮的高。
硬齿面齿轮的承载能力高，它是在齿轮精切之后 ，再进行淬火、表面淬火或渗碳淬火处理，以提高硬度。但在热处理中，齿轮不可避免地会产生变形，因此在热处理之后须进行磨削、研磨或精切 ，以消除因变形产生的误差，提高齿轮的精度。
材料
制造齿轮常用的钢有调质钢、淬火钢、渗碳淬火钢和渗氮钢。铸钢的强度比锻钢稍低，齿轮模数，常用于尺寸较大的齿轮；灰铸铁的机械性能较差，螺旋伞齿轮，可用于轻载的开式齿轮传动中；球墨铸铁可部分地代替钢制造齿轮 ；塑料齿轮多用于轻载和要求噪声低的地方，与其配对的齿轮一般用导热性好的钢齿轮。
未来齿轮正向重载、高速、高精度和***率
等方向发展，并力求尺寸小、重量轻、寿命长和经济可靠。
而齿轮理论和制造工艺的发展将是进一步研究轮齿损伤的机理，这是建立可靠的强度计算方法的依据，齿轮，是提高齿轮承载能力，延长齿轮寿命的理论基础；发展以圆弧齿廓为代表的新齿形；研究新型的齿轮材料和制造齿轮的新工艺； 研究齿轮的弹性变形、制造和安装误差以及温度场的分布，进行轮齿修形，以改善齿轮运转的平稳性，并在满载时增大轮齿的接触面积，从而提高齿轮的承载能力。
摩擦、润滑理论和润滑技术是 齿轮研究中的基础性工作，研究弹性流体动压润滑理论，推广采用合成润滑油和在油中适当地加入极压添加剂，不仅可提高齿面的承载能力，而且也能提高传动效率。
磨齿通常作为齿轮硬齿面精加工的***后一道工序，以***纠正齿轮磨前的各项误差，获得高的齿轮精度。主要的齿轮磨削加工分为展成磨合成型磨两大类，展成法磨削又分为大平面砂轮磨齿，锥面砂轮磨齿，双碟面砂轮磨齿和蜗杆砂轮磨齿等。
为了提高齿轮的承载能力和噪声性能，齿轮通常在热后进行精加工。磨齿工艺作为热后精加工的一种形式，由于加工效率高，已取代中小型齿轮批量生产中其它的研齿工艺。
尽管这一工艺在工业上得到了广泛的应用，但仅有少数几种科学分析方法存在。基于科学的齿轮磨削分析需要大量的试验和时间，其中一个原因是刀具与齿面之间复杂的接触条件改变了在磨削过程中齿面的连续性。这使得其他磨削工艺的现有知识在齿轮的展成中的应用变得更加复杂。复杂的接触条件导致了用于机床设计、控制工程和工艺设计的较高的工艺动力学过程，这是一个较大的挑战。
齿轮滚齿和齿轮磨齿是基于相同的运动学原理。通过增加法向截面的数目，可以得到近似连续磨削蜗杆通过比较模拟的关键数值和解析的计算值，通过所需的截面数，可以确定其他参数的为模拟磨削数值。这个数值依赖于工件和刀具的几何形状。
齿根部分的切屑体积比齿顶附近更大。这种不均匀的刀具轮廓磨损会由于不同的刀具局部负荷，导致工件的轮廓偏差。
在齿轮磨削过程中，蜗杆与齿轮之间的接触条件是复杂的，一方面是侵彻的不断变化，另一方面是接触次数的变化。齿轮与刀具之间的接触点在一次刀具旋转过程中是可变的。
磨齿是齿形加工中精度的一种方法。适用于淬硬齿轮的精加工，其加工精度可达到4～6级，3级，齿面粗糙度值Ra为0.8～0.2um。磨齿对磨前齿轮误差或热处理变形有较强的修正能力，故多用于高精度的硬齿面齿轮、插齿刀和剃齿刀等的精加工，但生产率低，机床结构复杂，调整困难，加工成本高。
磨齿方法有仿形法和展成法两大类。生产中常用展成法。展成法可分为锥面砂轮磨齿、蝶形砂轮磨齿、蜗杆砂轮磨齿等。
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