齿轮减速机的优化热处理工艺通常机械齿轮的承载能力不只是由齿轮减速机表面硬度来决定的，它同时还受着表层向芯部过渡区域的剪应力和剪切强度比值大小的影响，该比值不能超过0.55.处理齿轮减速机硬化最好的方法就是深层渗碳淬火，它可以得到充足的硬化层深度、较小的过渡区域残余拉力以及比较高的芯部硬度。通常齿面的含碳量最好控制在0.8%-1%之间，从齿表面到芯部的硬度梯度要缓和。
优化加工工艺机械加工滚齿时，要把粗滚和精滚工序分开加工，在用专用滚刀进行精滚齿之前先用滚刀进行粗切，切齿深度要用百分表控制，以保持其精度，切齿的深度误差要在零位附近浮动，精滚齿的齿形误差不能超过0.03毫米。齿形的加工精度通常要达到九级以上，齿面的粗糙度也要与设计要求相符。可以在磨齿后再进行振动抛光或者电抛光，来提高表面的粗糙度。利用齿形修缘、齿面修形以及大圆弧齿根等技术，减轻或消除啮合的偏载和干涉，降低齿根应力集中，增大齿轮弹性柔度。对齿形进行适当的诸如剃齿、研齿、磨齿等修饰，可以提高百分之十五到二十五的接触极限应力；对轮齿作纵向修形，比如修齿腹，可以提高齿轮两倍的使用寿命，可以减少约五分之一左右的弯曲应力，还可以降低噪声污染。
当切齿刀具的硬度比工件的硬度高两到五倍且有较好的耐磨性及韧性时，所呈现的切削效果最好。通常使用刮削法以及磨削法加工硬齿面的齿轮，齿胚需经过多次切削加工和热处理。
此外，上文中也提到，齿轮减速机的齿轮在共轭啮合时，除切点外其余均为滚滑运动，这一特性与EHL（弹性流体动力润滑理论）完全相符，与传统润滑理论相比，EHL最大的不同是齿轮表层的局部弹性变形量通常比按照刚性边界计算的油膜厚度大出数倍，所以对油膜的压力分布和形状都有着明显的影响。在设计齿轮减速机的润滑参数时可以参照这个规律，按照实际情况选择适用的润滑油。
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