齿轮传动概述一、作用和特点齿轮传动有良好的工作条件,是机械和仪器中应用最广泛的一种机械传动齿轮传动是利用两齿轮的轮齿相互啮合传递动力和运动的机械传动齿轮传动可以传动平行轴、相交轴和相错轴之间的回转运动,也用于回转运动与直线运动的相互变换其圆周速度变化范围可从很低至100米/秒以上,传递的功率可从几十瓦到几万千瓦在精密仪器仪表中,广泛运用齿轮机构来传递运动,传递力矩以及调整构件的位置等例如:瑞士手表,就是利用精密齿轮的典范 齿轮传动相对其它传动机构(摩擦、杠杆)具有以下特点:传动比恒定、传动效率高、工作可靠,寿命长、结构紧凑、速度和功率范围广高速运转的齿轮对齿轮的制造精度和安装要求严格,否则,将引起噪音并减少使用寿命二、齿轮传动分类 齿轮传动的类型很多 (1)按啮合齿轮两轴间的配置情况分: <1>平面齿轮机构:传动时,其两轴互相平行,两齿轮上各点的运动平面也互相平行当角速度比为常数时,齿轮必为圆柱形,股市与圆柱齿轮包括:直齿传动、斜齿传动、内齿传动、外齿传动和齿条传动 <2>空间齿轮机构:一对啮合齿轮,其相对运动为空间运动,成为空间齿轮传动包括:锥形齿传动、螺旋齿传动、蜗杆蜗轮传动(2)根据齿轮的工作条件,可分为: <1>开式齿轮传动:齿轮暴露在外,不能保证良好的润滑。
<2>半开式齿轮传动:齿轮浸入油池,有护罩,但不封闭 <3>闭式齿轮传动:齿轮、轴和轴承等都装在封闭箱体内,润滑条件良好,灰沙不易进入,安装精确, 三、齿轮传动的基本要求(1)运动方面:要求传递运动平稳,传动比恒定不变,传动中不发出噪音,不产生冲击、振动,传动精度高,运转灵便2)强度方面:应有足够的承受负荷的能力,而且在此条件下,齿轮还应尺寸小,重量轻,工作寿命长四、齿轮传动的设计准则 齿轮的常见五种失效形式:齿面磨损、塑性变形、齿根弯曲疲劳、齿面接触疲劳、齿面胶合等针对齿轮五种失效形式,应分别确立相应的设计准则但是对于齿面磨损、塑性变形等,由于尚未建立起广为工程实际使用而且行之有效的计算方法及设计数据,所以目前设计齿轮传动时,通常只按保证齿根弯曲疲劳强度及保证齿面接触疲劳强度两准则进行计算对于高速大功率的齿轮传动(如航空发动机主传动、汽轮发电机组传动等),还要按保证齿面抗胶合能力的准则进行计算至于抵抗其它失效能力,目前虽然一般不进行计算,但应采取的措施,以增强轮齿抵抗这些失效的能力 1、闭式齿轮传动 由实践得知,在闭式齿轮传动中,通常以保证齿面接触疲劳强度为主。
但对于齿面硬度很高、齿芯强度又低的齿轮(如用20Cr钢经渗碳后淬火的齿轮)或材质较脆的齿轮,通常则以保证齿根弯曲疲劳强度为主如果两齿轮均为硬齿面且齿面硬度一样高时,则视具体情况而定 功率较大的传动,例如输入功率超过75kW的闭式齿轮传动,发热量大,易于导致润滑不良及轮齿胶合损伤等,为了控制温升,还应作散热能力计算 2、开式齿轮传动 开式(半开式)齿轮传动,按理应根据保证齿面抗磨损及齿根抗折断能力两准则进行计算,但如前所述,对齿面抗磨损能力的计算方法迄今尚不够完善,故对开式(半开式)齿轮传动,目前仅以保证齿根弯曲疲劳强度作为设计准则为了延长开式(半开式)齿轮传动的寿命,可视具体需要而将所求得的模数适当增大 前已述之,对于齿轮的轮圈、轮辐、轮毂等部位的尺寸,通常仅作结构设计,不进行强度计算 。