齿轮机构类型及应用

2023-06-26 理论教育版权反馈

【摘要】：表6－10齿轮机构的类型齿轮机构的应用既广，类型也多，根据一对齿轮在啮合过程中传动比是否恒定，可将齿轮机构分为两大类，即定传动比传动的齿轮机构。变传动比传动的齿轮机构。因为在这种齿轮机构中的齿轮一般是非圆形的，所以又称非圆齿轮机构。

1.齿轮机构的应用及特点

齿轮机构是现代机械、精密机器、仪器仪表及自动控制装置中最重要的传动机构之一，广泛用于传递任意两轴之间的运动和动力。齿轮机构不但应用广泛，而且历史悠久。我国是世界上应用齿轮机构最早的国家，在公元前152年就有关于齿轮的记载，但齿形多为直线，极为简陋。我国西汉时所用的翻水车、三国时所造的指南车和晋朝时所发明的记载鼓车中都应用了齿轮机构。随着生产的发展和科学技术水平的提高，现代齿轮机构已有了很大的发展，传动类型多、精度高，在工程上得到了广泛的应用。

1）齿轮传动的主要优点

齿轮传动具有传动平稳可靠，传动效率高（一般可以达到94%以上，精度较高的圆柱齿轮副可以达到99%），传递功率范围广（可以从仪表中齿轮微小功率的传动到大型动力机械几万千瓦功率的传动，低速重载齿轮的转矩可以达到1.4 MN·m以上），速度范围大（齿轮的圆周速度为0.1～200 m／s或更高；转速为1～20 000 r／min或更高），结构紧凑，维护简便和使用寿命长等优点。因此，它在各种机械设备和仪器仪表中被广泛使用。

2）齿轮传动的主要缺点

齿轮传动中会产生冲击、振动和噪声；没有过载保护作用；对制造精度和安装精度要求较高，需要专门的切齿机床、刀具和测量仪器；不宜用于轴间距过大的两轴之间的传动；齿数是整数，速比系列是有限的，不是无限连续的。

2.齿轮机构的分类

按照两齿轮轴线相对位置和齿向，齿轮机构的分类如表6-10所示。

表6－10　齿轮机构的类型

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齿轮机构的应用既广，类型也多，根据一对齿轮在啮合过程中传动比是否恒定，可将齿轮机构分为两大类，即

（1）定传动比（i12＝常数）传动的齿轮机构。因为在这种齿轮机构中的齿轮都是圆形的（如圆柱形和圆锥形等），所以又称圆形齿轮机构。

（2）变传动比（i12按一定的规律变化）传动的齿轮机构。因为在这种齿轮机构中的齿轮一般是非圆形的，所以又称非圆齿轮机构。椭圆齿轮机构即其一例，如图6-75所示。

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图6-75　椭圆齿轮机构

在各种机械中应用最广泛的还是圆形齿轮机构，它可以保证传动比恒定不变，即当主动轮等速回转时，从动轮也做等速回转，这样就可以使机械运转平稳，避免发生冲击、振动和噪声。这种性能满足了现代机械日益向高速重载方向发展的需要。而非圆齿轮机构则用于一些具有特殊要求的机械中，如在某些计算机构中常用非圆齿轮来实现某种函数关系；在某些流量计中借用卵形齿轮来测量液体的流量；在有些机械中则利用非圆齿轮与连杆机构等组合应用，以改善机械的运动和动力性能；等等。

圆形齿轮机构的类型也很多，根据两齿轮啮合传动时其相对运动是平面运动还是空间运动，又可将其分为平面齿轮机构和空间齿轮机构两类。

1）平面齿轮机构

平面齿轮机构用于两平行轴之间的传动，常见的类型如下：

（1）直齿圆柱齿轮传动。直齿圆柱齿轮传动又称正齿轮或简称直齿轮。直齿轮的轮齿与其轴线平行。直齿圆柱齿轮传动又可分为：①外啮合齿轮传动，两齿轮的转动方向相反；②内啮合齿轮传动，两齿轮的转动方向相同；③齿轮与齿条传动。

（2）斜齿圆柱齿轮传动。斜齿圆柱齿轮又简称斜齿轮。斜齿轮的轮齿与其轴线倾斜了一个角度（称为螺旋角）。斜齿轮传动也可分为外啮合齿轮传动、内啮合齿轮传动和齿轮与齿条传动三种情况。

（3）人字齿齿轮传动。人字齿齿轮可看作是由螺旋角方向相反的两个斜齿齿轮组成的，可制成整体式和拼合式。

2）空间齿轮机构

空间齿轮机构用来传递空间两相交轴或相错轴（既不平行又不相交）之间的运动和动力。常见的类型如下：

（1）圆锥齿轮传动。圆锥齿轮用于两相交轴之间的传动。圆锥齿轮的轮齿分布在截圆锥体的表面上，有直齿、斜齿及曲齿之分，因而分别组成直齿、斜齿及曲齿圆锥齿轮传动。其中以直齿圆锥齿轮的应用最广，而斜齿圆锥齿轮则很少应用，由于曲齿圆锥齿轮能够适应高速重载的要求，故目前也得到了广泛的应用。

（2）螺旋齿轮传动。螺旋齿轮传动用于传递两相交错轴之间的运动。如图6-68所示，就单个齿轮来说，构成螺旋齿轮传动的两个齿轮都是斜齿圆柱齿轮。螺旋齿轮传动与斜齿齿轮传动的区别在于：斜齿齿轮传动用于传递两平行轴之间的运动，而螺旋齿轮传动则用于传递两相错轴之间的运动。故斜齿齿轮传动属于平面齿轮机构；而螺旋齿轮传动则属于空间齿轮机构。

（3）蜗轮蜗杆传动。蜗轮蜗杆传动也是用于传递两相错轴之间运动的，其两轴的交错角一般为90°。

用于相错轴之间的齿轮传动，除螺旋齿轮传动和蜗轮蜗杆传动以外，还有双曲线回转体齿轮传动、锥蜗杆传动等多种形式的齿轮传动。

齿轮机构的类型虽然很多，但直齿圆柱齿轮传动是齿轮机构中最简单、最基本，同时也是应用最广泛的一种。

齿轮机构类型及应用

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