![齒輪傳動[機械工程學術語]](/img/5/a15/nBnauM3X2QDNxEjM5UTOxkTO5MTM0MTOzkDNyQTNwAzMwIzL1kzL2AzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLyE2LvoDc0RHa.jpg "齒輪傳動[機械工程學術語]")
定義
齒輪傳動是利用兩齒輪的輪齒相互嚙合傳遞動力和運動的機械傳動。齒輪傳動是指用主、從動輪輪齒直接、傳遞運動和動力的裝置。在所有的機械傳動中，齒輪傳動套用最廣，可用來傳遞相對位置不遠的兩軸之間的運動和動力。特點
齒輪傳動2）結構緊湊 比帶、鏈傳動所需的空間尺寸小。
4)傳動比穩定 傳動比穩定往往是對傳動性能的基本要求。齒輪傳動獲得廣泛套用，正是由於其具有這一特點。
3)工作可靠、壽命長 設計製造正確合理、使用維護良好的齒輪傳動，工作十分可靠，壽命可長達一二十年，這也是其它機械傳動所不能比擬的。這對車輛及在礦井內工作的機器尤為重要。
但是齒輪傳動的製造及安裝精度要求高，價格較貴，且不宜用於傳動距離過大的場合。
分類
齒輪傳動可按其軸線的相對位置分類，詳見圖1和表。
齒輪傳動
齒輪傳動齒輪傳動按齒輪的外形可分為圓柱齒輪傳動、錐齒輪傳動、非圓齒輪傳動、齒條傳動和蝸桿傳動。
按輪齒的齒廓曲線可分為漸開線齒輪傳動、擺線齒輪傳動和圓弧齒輪傳動等。由兩個以上的齒輪組成的傳動稱為輪系。根據輪系中是否有軸線運動的齒輪可將齒輪傳動分為普通齒輪傳動和行星齒輪傳動，輪系中有軸線運動的齒輪就稱為行星齒輪。齒輪傳動按其工作條件又可分為閉式、開式和半開式傳動。把傳動密封在剛性的箱殼內，並保證良好的潤滑，稱為閉式傳動，較多採用，尤其是速度較高的齒輪傳動，必須採用閉式傳動。開式傳動是外露的、不能保證良好的潤滑，僅用於低速或不重要的傳動。半開式傳動介於二者之間。
嚙合定律 齒輪傳動的平穩性要求在輪齒嚙合過程中瞬時傳動比 i＝主動輪角速度/從動輪角速度＝ω1/ω2＝常數，這個要求靠齒廓來保證。圖2表示兩嚙合的齒廓E1和E2在任意點K接觸,過K點作兩齒廓的公法線N1N2,它與連心線O1O2交於C點。兩齒廓嚙合過程中保持接觸的條件是齒廓E1上的K點速度vK1和齒廓E2上的K點速度vK2在公法線N1N2方向的分速度相等,即vKn1=vKn2=vKn。由O1和O2分別向N1N2線作垂線交於N1和N2點。則
,
。傳動比為 
齒輪傳動
分別是輪1和輪2的基圓半徑rb1、rb2。N1N2線是兩個基圓的內公切線，即兩齒廓任意接觸點的公法線與其重合。因為兩基圓在一個方向只有一條內公切線，所以任意接觸點的公法線都通過定點C,這表明用漸開線作齒廓符合齒廓嚙合基本定律。 以O1、O2為圓心過節點 C 所繪的兩個圓互稱節圓。輪1的節圓半徑
，輪2的節圓半徑
重合度重合度是影響齒輪能否連續傳動的重要參數。如圖2所示,輪齒嚙合是由主動輪的齒根與從動輪的齒頂接觸開始的，即從動輪的齒頂圓與嚙合線的交點A是嚙合的開始點。隨著輪1的轉動，推動著輪2鏇轉，接觸點沿著嚙合線移動，當接觸點移到輪1的齒頂圓與嚙合線的交點E時（圖中虛線位置）,這時齒廓嚙合終止，兩齒廓開始分離，E點是嚙合終止點,
是實際嚙合線長。如果前一對齒還在E點以前的D點接觸，後一對齒已於A點接觸,這時傳動是連續的；如果前一對齒已於E點離開，而後一對齒尚未進入嚙合,這時傳動就出現中斷。可見連續傳動的條件是實際嚙合線長應大於或等於
,因為等於基節pb，故連續傳動的條件為
一對齒輪能夠正確的嚙合的條件是二者必須模數相等、壓力角相等。
傳動類型
圓柱齒輪傳動
齒輪傳動圓柱齒輪傳動錐齒輪傳動
錐齒輪傳動用於相交軸間的傳動。單級傳動比可到6，最大到8，傳動效率一般為0.94～0.98。直齒錐齒輪傳動傳遞功率可到370千瓦，圓周速度5米／秒。斜齒錐齒輪傳動運轉平穩，齒輪承載能力較高，但製造較難，套用較少。曲線齒錐齒輪傳動運轉平穩，傳遞功率可到3700千瓦，圓周速度可到40米／秒以上。
雙曲面齒輪傳動
雙曲面齒輪傳動用於交錯軸間的傳動。單級傳動比可到10，最大到100，傳遞功率可到750千瓦，傳動效率一般為0.9～0.98,圓周速度可到30米／秒。由於有軸線偏置距，可以避免小齒輪懸臂安裝。廣泛套用於汽車和拖拉機的傳動中。
螺鏇齒輪傳動
螺鏇齒輪傳動用於交錯間的傳動，傳動比可到5，承載能力較低，磨損嚴重，套用很少。
蝸桿傳動
蝸桿傳動交錯軸傳動的主要形式，軸線交錯角一般為90°。蝸桿傳動可獲得很大的傳動比，通常單級為8～80,用於傳遞運動時可達1500；傳遞功率可達4500千瓦;蝸桿的轉速可到3萬轉／分；圓周速度可到70米／秒。蝸桿傳動工作平穩，傳動比準確，可以自鎖，但自鎖時傳動效率低於0.5。蝸桿傳動齒面間滑動較大,發熱量較多，傳動效率低，通常為0.45～0.97。
圓弧齒輪傳動
圓弧齒輪傳動用凸凹圓弧做齒廓的齒輪傳動。空載時兩齒廓是點接觸，嚙合過程中接觸點沿軸線方向移動,靠縱向重合度大於1來獲得連續傳動。特點是接觸強度和承載能力高，易於形成油膜，無根切現象，齒面磨損較均勻，跑合性能好；但對中心距、切齒深和螺鏇角的誤差敏感性很大，故對製造和安裝精度要求高。
擺線齒輪傳動
擺線齒輪傳動用擺線作齒廓的齒輪傳動。這種傳動齒面間接觸應力較小，耐磨性好，無根切現象，但製造精度要求高，對中心距誤差十分敏感。僅用於鐘錶及儀表中。
行星齒輪傳動
行星齒輪傳動具有動軸線的齒輪傳動。行星齒輪傳動類型很多,不同類型的性能相差很大,根據工作條件合理地選擇類型是非常重要的。常用的是由太陽輪、行星輪、內齒輪和行星架組成的普通行星傳動，少齒差行星齒輪傳動，擺線針輪傳動和諧波傳動等。行星齒輪傳動一般是由平行軸齒輪組合而成，具有尺寸小、重量輕的特點，輸入軸和輸出軸可在同一直線上。其套用愈來愈廣泛。
設計準則
針對齒輪五種失效形式，應分別確立相應的設計準則。但是對於齒面磨損、塑性變形等，由於尚未建立起廣為工程實際使用而且行之有效的計算方法及設計數據，所以目前設計齒輪傳動時，通常只按保證齒根彎曲疲勞強度及保證齒面接觸疲勞強度兩準則進行計算。對於高速大功率的齒輪傳動（如航空發動機主傳動、汽輪發電機組傳動等），還要按保證齒面抗膠合能力的準則進行計算（參閱GB6413－1986）。至於抵抗其它失效能力，目前雖然一般不進行計算，但應採取的措施，以增強輪齒抵抗這些失效的能力。
1、閉式齒輪傳動由實踐得知，在閉式齒輪傳動中，通常以保證齒面接觸疲勞強度為主。但對於齒面硬度很高、齒芯強度又低的齒輪（如用20、20Cr鋼經滲碳後淬火的齒輪）或材質較脆的齒輪，通常則以保證齒根彎曲疲勞強度為主。如果兩齒輪均為硬齒面且齒面硬度一樣高時，則視具體情況而定。功率較大的傳動，例如輸入功率超過75kW的閉式齒輪傳動，發熱量大，易於導致潤滑不良及輪齒膠合損傷等，為了控制溫升，還應作散熱能力計算。
2、開式齒輪傳動
開式（半開式）齒輪傳動，按理應根據保證齒面抗磨損及齒根抗折斷能力兩準則進行計算，但如前所述，對齒面抗磨損能力的計算方法迄今尚不夠完善，故對開式（半開式）齒輪傳動，目前僅以保證齒根彎曲疲勞強度作為設計準則。為了延長開式（半開式）齒輪傳動的壽命，可視具體需要而將所求得的模數適當增大。前已述之，對於齒輪的輪圈、輪輻、輪轂等部位的尺寸，通常僅作結構設計，不進行強度計算。
減少噪音方法
齒輪傳動為了避免減速機不能通過出廠測試，原因之一是減速機存在間歇性高噪聲；用ND6型精密聲級計測試，低噪聲減速機為72.3Db（A），達到了出廠要求；而高噪聲減速機為82.5dB（A），達不到出廠要求。經過反覆測試、分析和改進試驗，得出的結論是必須對生產的各個環節進行綜合治理，才能有效降低齒輪傳動的噪聲。
1、控制齒輪的精度： 齒輪精度的基本要求：經實踐驗證，齒輪精度必須控制在GB10995－887~8級，線速度高於20m/s齒輪，齒距極限偏差、齒圈徑向跳動公差、齒向公差一定要穩定達到7級精度。在達到7級精度齒輪的情況下，齒部要倒梭，要嚴防齒根凸台。
2、控制原材料的質量：高質量原材料是生產高質量產品的前提條件，我公司用量最大的材料40Cr和45鋼製造齒輪。無論通過何種途徑，原材料到廠後都要經過嚴格的化學成分檢驗、晶粒度測定、純潔度評定。其目的是及時調整熱處理變形，提高齒形加工中的質量。
3、防止熱處理變形： 齒坯在粗加工後成精鍛件，進行正火或調質處理，以達到：
（1）軟化鋼件以便進行切削加工；
（2）消除殘餘應力；
（3）細化晶粒，改善組織以提高鋼的機械性能；
（4）為最終能處理作好組織上的準備。應注意的是，在正火或調質處理中，一定要保持爐膛溫度均勻，以及採用工位器具，使工件均勻地加熱及冷卻，嚴禁堆放在一起。需鑽孔減輕重量的齒輪，應將鑽孔序安排在熱處理後進行。 齒輪的最終熱處理採用使零件變形較小的齒面高頻淬火；高頻淬火後得到的齒面具有高的強度、硬度、耐磨性和疲勞極限，而心部仍保持足夠的塑性和韌性。為減少變形。齒面高頻淬火應採用較低的淬火溫度和較短的加熱時間、均勻加熱、緩慢冷卻。
4、保證齒坯的精度： 齒輪孔的尺寸的精度要求在孔的偏差值的中間差左右分布，定在±0.003~±0.005mm；如果超差而又在孔的設計要求範圍內，必須分類，分別轉入切齒工序。 齒坯的端面跳動及徑向跳動為6級，定在0.01~0.02mm範圍內。
5、切齒加工措施： 對外購的齒輪刀具必須進行檢驗，必須達到AA級要求。齒輪刀具刃磨後必須對刀具前刃面徑向性、容屑槽的相鄰周節差、容屑槽周節的最大累積誤差、刀齒前面與內孔軸線平行度進行檢驗。 在不影響齒輪強度的前提下，提高齒頂高係數，增加0.05~0.1m,，改善刀具齒頂高係數，避免齒輪傳動齒根干涉。M=1~2的齒輪採用齒頂修圓滾刀，修圓量R=0.1~0.15m。消除齒頂毛刺，改善齒輪傳動時齒頂干涉。 切齒設備每年要進行一次精度檢查，達不到要求的必須進行維修。操作者亦要經常進行自檢，特別是在工具機主軸徑向間隙控制在0.01mm以下，刀軸徑跳0.005mm以下，刀軸竄動0.008mm以下。 刀具的安裝精度：刀具徑向跳動控制在0.003mm以下，端面跳動0.004mm以下。切齒工裝精度，心軸外徑與工件孔的間隙，保證在0.001~0.004mm以內。心軸上的螺紋必須在丙頂類定位下，由螺紋床進行磨削：垂直度≦0.003mm，徑跳≦0.005mm。螺母必須保證內螺紋與基準面一次裝夾車成，墊圈的平行度≦0.003mm。
（1）齒輪軸類零件，滾齒後齒部立即套上專用的塑膠保護套後轉入下道工序，並帶著專用的塑膠保護套入庫和發貨。
（2）進行珩齒工藝，降低齒面粗糙度，去除毛刺，並防止磕碰傷，能有效地降低齒輪傳動噪聲。
7、採取其它材料及熱處理、表面處理方式
（1）可利用粉末冶金成型技術，齒輪成型後齒部高頻淬火。
（2）採用墨鑄鐵，齒輪切削加工後，再進行軟氮化處理。
（3）採用40Cr材料，齒輪切削功工後，採用軟氮化處理或齒部鍍銅處理。綜合所述，要根治齒輪傳動噪聲，齒輪材料及熱處理是要本，齒坯精度是保證，齒輪精度是關鍵，文明生產是基礎。
加工方法
齒輪傳動1、磨齒：IT6～IT4→IT3， Ra：0.8～0.2μm 原理：成形法和展成法。
（1）成形法磨齒 IT6～IT5， Ra：0.8～0.4 μm，用成形砂輪磨削，生產率較高，加工精度較低，套用較少。
（2）展成法磨齒
錐面砂輪磨齒：砂輪截面齒形為假想齒條的齒形，工件向右滾動，利用砂輪右側面磨削第1齒槽的右側面，從根部 磨至頂部；然後工件向左滾動，以砂輪左側面磨削第l齒槽的左側面，也從根部磨至 頂部，當第l齒槽兩側面全部磨削完畢時，砂輪自動退離工件，工件作分度轉動，然後再向右滾動，磨削第2齒槽，這樣反覆循環，直至磨完全部輪齒。
2、研齒：
IT7～IT6， Ra：1.6～0.2μm 設備：研齒機。研具：精密的鑄鐵齒輪。研磨劑：磨粒：220＃～240＃，活性潤滑油特點：與珩齒相同，只能降低表面粗糙度，不能提高齒形精度。
平行軸線研磨法：
1、過程：研磨輪與被研齒輪的軸線平行，研磨時被研齒輪帶動研磨輪作無側隙的自由嚙合運動，被研齒輪還作軸嚮往復運動，研磨輪被輕微制動。經一段時間後，研磨輪 和被研磨輪作反向鏇轉，使齒的兩個側面被均勻研磨。
2、特點：由於齒面的滑動速度不均勻，研磨量也不均勻，在齒頂及齒根部分的滑動速度大，研磨量也大。
潤滑重要性
齒輪傳動機構的套用是目前機械套用中最為廣泛的一種傳動機構。齒輪傳動機構既可用來傳遞空間任意兩軸之間的運動和動力，而且齒輪傳動機構傳動準確、平穩、機械效率高、使用壽命長，工作安全可靠等。齒輪是機械產品的重要基礎零件，齒輪傳動是傳遞機器動力和運動的一種主要形式。齒輪與皮帶、摩擦機械傳動相比，具有功率範圍大、傳動效率高傳動比準確，使用壽命長，安全可靠等優點，因此齒輪傳動成為了許多機械產品不可缺少的傳動部件。同時值得注意的是齒輪的設計與製造水平將直接影響到機械產品的性能和質量。
隨著齒輪傳動不斷向高速、重載、高低溫和微型化方向發展。潤滑不當引起的齒輪失效時有發生，因此在新的環境條件下，研製高性能、通用化、長壽命齒輪潤滑油並且合理選擇齒輪潤滑越發顯得重要。
潤滑對齒輪傳動裝置而言是具有特殊重要意義的機械構件。在操作過程中，潤滑劑接觸機械的大多數傳動元件出潤滑滑動、滾動接觸副外潤滑劑還要執行冷卻和移除滑動，滾動接觸副產生的摩擦熱任務。有關機械傳動部件生產或製造費用或成本的對比表明：潤滑油是可以低成本，比較簡單地生產的傳動構件。但是與選擇機械其他構件相比，為保證傳動裝置穩定可靠而長期運行，在設計傳動裝置過程中潤滑劑的選擇具有決定性重要意義。
目前常見的齒輪油都是用基礎油和添加劑體合而成的。齒輪油根據不同的吃了傳動機構可分為抗氧防鏽型齒輪油、極壓齒輪油、含油性劑的積壓齒輪油、開式齒輪油。潤滑脂只要用於特殊條件下的吃了傳動，如開放式吃了傳動，低轉速的齒輪傳動等。而目前在齒輪傳動中使用最多的潤滑劑式齒輪油，只有在特殊的情況下，齒輪傳動中才會使用潤滑脂潤滑或者其他類型的潤滑劑潤滑，而這些特殊情況只占5%左右。
