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機械設計基礎齒輪傳動(dòng)
齒輪傳動(dòng)作為機械傳動(dòng)中最重要也是最廣泛的傳動(dòng)形式之一，廣泛的運用于各種減速器中。由齒輪、軸、軸承及箱體組成的齒輪減速器，用于原動(dòng)機和工作機或執行機構之間，起匹配轉速和傳遞轉矩的作用，在現代機械中應用極為廣泛。
齒輪減速器對齒輪傳動(dòng)的最基本要求是運轉平穩且有足夠的承載能力。其中齒輪傳動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)是：①瞬時(shí)傳動(dòng)比恒定、工作平穩、傳動(dòng)準確可靠，可傳遞空間任意兩軸之間的運動(dòng)和動(dòng)力;②適用的功率和速度范圍廣;③傳動(dòng)效率高，η=0.92-0.98;④工作可靠、使用壽命長(cháng);⑤外輪廓尺寸小、結構緊湊。國內的減速器多以齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)為主，但普遍存在著(zhù)功率與重量比小，或者傳動(dòng)比大而機械效率過(guò)低的問(wèn)題。另外，材料品質(zhì)和工藝水平上還有許多弱點(diǎn)，特別是大型的減速器問(wèn)題更突出，使用壽命不長(cháng)，比如礦用減速器。
齒輪減速器在工作過(guò)程中可能會(huì )出現傳動(dòng)的不平穩，同時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)、沖擊與噪聲問(wèn)題等。齒輪經(jīng)過(guò)實(shí)際負載工況工作至一定的壽命后，就可能產(chǎn)生輪齒折斷、齒面接觸疲勞點(diǎn)蝕以及磨損等形式的損傷。由以上這些問(wèn)題可以看出齒輪傳動(dòng)過(guò)程中必須遵循的兩項基本要求：一是齒輪傳動(dòng)過(guò)程需具備必要的工作穩定性，即對不同用途的齒輪需要求不同程度的工作平穩性指標，使得齒輪在其傳動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的振動(dòng)、噪聲等處于允許的范圍內，保證整個(gè)傳動(dòng)系統都能正常的工作;二是齒輪應具備足夠的強度，即要求傳動(dòng)齒輪尺寸小、重量輕、在保證承載能力的基本前提下有盡可能長(cháng)的壽命，也就是說(shuō)傳動(dòng)齒輪在工作過(guò)程中做到輪齒不折斷，齒面無(wú)點(diǎn)蝕，同時(shí)也不會(huì )因為嚴重的磨損而失效。
為了改善各種問(wèn)題，我們會(huì )做相應的齒輪結構設計，以滿(mǎn)足齒輪在減速器使用中的各種要求。減速器齒輪的設計參數主要包括各檔齒數、模數、齒寬、斜齒輪螺旋角、壓力角、齒頂高系數以及齒輪的中心距等。
1.齒輪齒數
�、賾獫M(mǎn)足動(dòng)力性、經(jīng)濟性等的要求。
�、谠黾育X輪齒數可適當降低齒輪傳動(dòng)時(shí)的噪聲。
�、圩钌冽X數應使齒輪不產(chǎn)生根切。
�、軐τ谙嗷Ш系凝X輪，其齒數不應有公因數，高速齒輪更應該注意這點(diǎn)。
2.齒輪模數
由于低檔齒輪與高檔齒輪承受載荷的不同，故模數也最好做到不相同。同一減速器中的齒輪模數種類(lèi)不應過(guò)多。在減速器中心距都相同的情況下，選用小模數的齒輪可以有效的減小傳動(dòng)噪聲。
3.齒輪齒寬
齒輪寬度較大時(shí)，其承載能力會(huì )提高，但是當齒輪受載后，由于存在軸的撓度變形及齒輪的齒向誤差等原因，使得齒輪沿齒寬方向的受力不均勻，因而選擇齒寬時(shí)不宜過(guò)大。
4.螺旋角
減速器采用斜齒輪時(shí)，其螺旋角選用范圍一般在10°～35°。
5.壓力角
齒輪壓力角較小時(shí)，重合度較大并降低了輪齒剛度，傳動(dòng)平穩，有利于降低噪聲;壓力角較大時(shí)，輪齒的抗彎強度和表面接觸強度高。
6.齒頂高系數
礦用減速器多采用長(cháng)齒齒輪，重合度大，在強度、噪聲、動(dòng)載荷和振動(dòng)等方面有明顯改善。
7.齒輪變位系數的選擇
對減速器進(jìn)行齒輪修正可以有效改善齒輪傳動(dòng)的某些性能。齒輪修正的方法主要有以下三種：一是加工前改變刀具的原始齒廓參數;二是加工時(shí)改變刀具與齒輪毛坯的相對位置，即齒輪變位;三是加工后改變齒輪齒廓的局部漸開(kāi)線(xiàn)，即齒面修形。
為了避免齒輪嚙合時(shí)產(chǎn)生根切或干涉，同時(shí)為了配湊中心距以及滿(mǎn)足各檔傳動(dòng)齒輪在彎曲強度、接觸強度、抗膠合、耐磨損和運轉平穩性等方面的不同要求，并且有效地提高齒輪壽命，礦用減速器均采用變位齒輪。
齒輪應按照使用時(shí)的工作條件選用合適的材料。齒輪材料的合適與否對齒輪的加工性能和使用壽命都有直接的影響。
當今的減速器是向著(zhù)大功率、大傳動(dòng)比、小體積、高機械效率以及使用壽命長(cháng)的方向發(fā)展。減速器與電動(dòng)機的連體結構，也是大力開(kāi)拓的形式，并已生產(chǎn)多種結構形式和多種功率型號的產(chǎn)品。近十幾年來(lái)，由于近代計算機技術(shù)與數控技術(shù)的發(fā)展，使得機械加工精度，加工效率大大提高，從而推動(dòng)了機械傳動(dòng)產(chǎn)品的多樣化，整機配套的模塊化，標準化，以及造型設計藝術(shù)化，使產(chǎn)品更加精致，美觀(guān)化。
在21世紀成套機械裝備中，齒輪仍然是機械傳動(dòng)的基本部件。CNC機床和工藝技術(shù)的發(fā)展，推動(dòng)了機械傳動(dòng)結構的飛速發(fā)展。在傳動(dòng)系統設計中的電子控制、液壓傳動(dòng)、齒輪、帶鏈的混合傳動(dòng)，將成為工業(yè)應用中各種設計的優(yōu)化傳動(dòng)組合的方向。在傳動(dòng)設計中的學(xué)科交叉，將成為新型傳動(dòng)產(chǎn)品發(fā)展的重要趨勢。
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