齒輪

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齒輪簡介
中文名稱:齒輪 英文名稱:gear 定義:輪緣上有齒能連續嚙合傳遞運動和動力的機械元件。 應用學科:機械工程(一級學科);傳動(二級學科);齒輪傳動(二級學科) 齒輪 &nb……
齒輪正文

中文名稱:齒輪
英文名稱:gear
定義:輪緣上有齒能連續嚙合傳遞運動和動力的機械元件。
應用學科:機械工程(一級學科);傳動(二級學科);齒輪傳動(二級學科)


齒輪
    輪緣上有齒能連續嚙合傳遞運動和動力的機械元件。齒輪是能互相嚙合的有齒的機械零件,齒輪在傳動中的應用很早就出現了。19世紀末,展成切齒法的原理及利用此原理切齒的專用機床與刀具的相繼出現,隨著生產的發展,齒輪運轉的平穩性受到重視。


介紹
    齒輪在傳動中的應用很早就出現了,公元前三百多年,古希臘哲學家亞里士多德在《機械問題》中,就闡述了用青銅或鑄鐵齒輪傳遞旋轉運動的問題。中國古代發明的指南車中已應用了整套的輪系。不過,古代的齒輪是用木料製造或用金屬鑄成的,只能傳遞軸間的迴轉運動,不能保證傳動的平穩性,齒輪的承載能力也很小。據史料記載,遠在公元前400~200年的中國古代就已開始使用齒輪,在我國山西出土的青銅齒輪是迄今已發現的最古老齒輪,作為反映古代科學技術成就的指南車就是以齒輪機構為核心的機械裝置。17世紀末,人們才開始研究,能正確傳遞運動的輪齒形狀。18世紀,歐洲工業革命以後,齒輪傳動的應用日益廣泛;先是發展擺線齒輪,而後是漸開線齒輪,一直到20世紀初,漸開線齒輪已在應用中佔了優勢。
    早在1694年,法國學者Philippe De La Hire首先提出漸開線可作為齒形曲線。1733年,法國人M.Camus提出輪齒接觸點的公法線必須通過中心連線上的節點。一條輔助瞬心線分別沿大輪和小輪的瞬心線(節圓)純滾動時,與輔助瞬心線固聯的輔助齒形在大輪和小輪上所包絡形成的兩齒廓曲線是彼此共軛的,這就是Camus定理。它考慮了兩齒面的嚙合狀態;明確建立了現代關於接觸點軌跡的概念。1765年,瑞士的L.Euler提出漸開線齒形解析研究的數學基礎,闡明了相嚙合的一對齒輪,其齒形曲線的曲率半徑和曲率中心位置的關係。後來,Savary進一步完成這一方法,成為現在的Eu-let-Savary方程。對漸開線齒形應用作出貢獻的是Roteft WUlls,他提出中心距變化時,漸開線齒輪具有角速比不變的優點。1873年,德國工程師Hoppe提出,對不同齒數的齒輪在壓力角改變時的漸開線齒形,從而奠定了現代變位齒輪的思想基礎。
    19世紀末,展成切齒法的原理及利用此原理切齒的專用機床與刀具的相繼出現,使齒輪加工具軍較完備的手段后,漸開線齒形更顯示出巨大的優越性。切齒時只要將切齒工具從正常的嚙合位置稍加移動,就能用標準刀具在機床上切出相應的變位齒輪。1908年,瑞士MAAG研究了變位方法並製造出展成加工插齒機,後來,英國BSS、美國AGMA、德國DIN相繼對齒輪變位提出了多種計算方法。
    為了提高動力傳動齒輪的使用壽命並減小其尺寸,除從材料,熱處理及結構等方面改進外,圓弧齒形的齒輪獲得了發展。1907年,英國人Frank Humphris最早發表了圓弧齒形。1926年,瑞土人EruestWildhaber取得法面圓弧齒形斜齒輪的專利權。1955年,蘇聯的M.L.Novikov完成了圓弧齒形齒輪的實用研究並獲得列寧勳章。1970年,英國Rolh—Royce公司工程師R.M.Studer取得了雙圓弧齒輪的美國專利。這種齒輪現已日益為人們所重視,在生產中發揮了顯著效益。
    齒輪是能互相嚙合的有齒的機械零件,它在機械傳動及整個機械領域中的應用極其廣泛。現代齒輪技術已達到:齒輪模數0.004~100毫米;齒輪直徑由1毫米~150米;傳遞功率可達上十萬千瓦;轉速可達幾十萬轉/分;最高的圓周速度達300米/秒。
    隨著生產的發展,齒輪運轉的平穩性受到重視。1674年丹麥天文學家羅默首次提出用外擺線作齒廓曲線,以得到運轉平穩的齒輪。
    18世紀工業革命時期,齒輪技術得到高速發展,人們對齒輪進行了大量的研究。1733年法國數學家卡米發表了齒廓嚙合基本定律;1765年瑞士數學家歐拉建議採用漸開線作齒廓曲線。
    19世紀出現的滾齒機和插齒機,解決了大量生產高精度齒輪的問題。1900年,普福特為滾齒機裝上差動裝置,能在滾齒機上加工出斜齒輪,從此滾齒機滾切齒輪得到普及,展成法加工齒輪佔了壓倒優勢,漸開線齒輪成為應用最廣的齒輪。
    1899年,拉舍最先實施了變位齒輪的方案。變位齒輪不僅能避免輪齒根切,還可以湊配中心距和提高齒輪的承載能力。1923年美國懷爾德哈伯最先提出圓弧齒廓的齒輪,1955年蘇諾維科夫對圓弧齒輪進行了深入的研究,圓弧齒輪遂得以應用於生產。這種齒輪的承載能力和效率都較高,但尚不及漸開線齒輪那樣易於製造,還有待進一步改進。
    中國齒輪行業快速發展,行業規模不斷擴大。在“十一五”期間,根據國家統計局及智研諮詢公布的數據,2005~2010年中國齒輪行業的工業總產值逐年增加,且同比增幅均在18.00%以上,2009年實現工業總產值781.85億元,2010年實現工業總產值946.35億萬元。齒輪行業已成為中國機械基礎件中規模最大的行業。2011年,齒輪行業總體銷售額達到1780億元人民幣,同比增長23%;進口額雖還遠遠高於出口額,但出口增速則明顯強於進口。中國齒輪企業經過國內外市場競爭的考驗、全球金融危機的歷練以及企業自身運營發展的實踐,已然擯棄了低層次生產方式和低質、低價競爭模式,整個行業正在步入一個‘破蛹化蝶’式的新發展階段。


結構
    一般有輪齒、齒槽、端面、法面、齒頂圓、齒根圓、基圓、分度圓。

輪齒
    簡稱齒,是齒輪上 每一個用於嚙合的凸起部分,這些凸起部分一般呈輻射狀排列,配對齒輪上的輪齒互相接觸,可使齒輪持續嚙合運轉。
齒槽
    是齒輪上兩相鄰輪齒之間的空間;端面是圓柱齒輪或圓柱蝸桿上 ,垂直於齒輪或蝸桿軸線的平面。
法面
    指的是垂直於輪齒齒線的平面。
齒頂圓
    是指齒頂端所在的圓。
齒根圓
    是指槽底所在的圓。
基圓
    形成漸開線的發生線作純滾動的圓。
分度圓
    是在端面內計算齒輪幾何尺寸的基準圓。


型號
    按規格或尺寸大小分類,齒輪型號分為標準和非標準兩種;
    按國內外計量單位不同,齒輪型號分為公制和英制兩種。
    公制齒輪型號
    國內主要採用公制/模數(M/m),齒輪模數=分度圓直徑÷齒數=齒輪外徑÷(齒數+2)。
    公制齒輪主要型號有:M0.4 M0.5 M0.6 M0.7 M0.75 M0.8 M0.9 M1 M1.25 M1.5 M1.75 M2 M2.25 M2.5 M2.75 M3 M3.5 M4 M4.5 M5 M5.5 M6 M7 M8 M9 M10 M12 M14 M15 M16 M18 M20 M22 M24 M25 M26 M28 M30
    英制齒輪型號
    DP齒輪是歐美等國採用的英制齒輪(徑節齒輪),是指每一英寸分度圓直徑上的齒數,該值越大齒越小。徑節 DP=z/D (z —齒數,D—分度圓直徑,英寸),以徑節DP單位為 (1/in)。它與公制的換算關係為 m=25.4/DP,也就是說它和我們常用的模數是一樣的。
    英制齒輪主要型號有:DP1 DP1.25 DP1.5 DP1.75 DP2 DP2.25 DP2.5 DP2.75 DP3 DP4 DP4.5 DP5 DP6 DP7 DP8 DP9 DP10 DP12 DP14 DP16


分類
    齒輪可按齒形、齒輪外形、齒線形狀、輪齒所在的表面和製造方法等分類。
    齒輪的齒形包括齒廓曲線、壓力角、齒高和變位。漸開線齒輪比較容易製造,因此現代使用的齒輪中 ,漸開線齒輪占絕對多數,而擺線齒輪和圓弧齒輪應用較少。
    在壓力角方面,小壓力角齒輪的承載能力較小;而大壓力角齒輪,雖然承載能力較高,但在傳遞轉矩相同的情況下軸承的負荷增大,因此僅用於特殊情況。而齒輪的齒高已標準化,一般均採用標準齒高。變位齒輪的優點較多,已遍及各類機械設備中。
    另外,齒輪還可按其外形分為圓柱齒輪、錐齒輪、非圓齒輪、齒條、蝸桿蝸輪 ;按齒線形狀分為直齒輪、斜齒輪、人字齒輪、曲線齒輪;按輪齒所在的表面分為外齒輪、內齒輪;按製造方法可分為鑄造齒輪、切制齒輪、軋制齒輪、燒結齒輪等。
    齒輪的製造材料和熱處理過程對齒輪的承載能力和尺寸重量有很大的影響。20世紀50年代前,齒輪多用碳鋼,60年代改用合金鋼,而70年代多用表面硬化鋼。按硬度 ,齒面可區分為軟齒面和硬齒面兩種。 軟齒面的齒輪承載能力較低,但製造比較容易,跑合性好, 多用於傳動尺寸和重量無嚴格限制,以及小量生產的一般機械中。因為配對的齒輪中,小輪負擔較重,因此為使大小齒輪工作壽命大致相等,小輪齒面硬度一般要比大輪的高。
    硬齒面齒輪的承載能力高,它是在齒輪精切之後 ,再進行淬火、表面淬火或滲碳淬火處理,以提高硬度。但在熱處理中,齒輪不可避免地會產生變形,因此在熱處理之後須進行磨削、研磨或精切 ,以消除因變形產生的誤差,提高齒輪的精度。


材料
    製造齒輪常用的鋼有調質鋼、淬火鋼、滲碳淬火鋼和滲氮鋼。鑄鋼的強度比鍛鋼稍低,常用於尺寸較大的齒輪;灰鑄鐵的機械性能較差,可用於輕載的開式齒輪傳動中;球墨鑄鐵可部分地代替鋼製造齒輪 ;塑料齒輪多用於輕載和要求雜訊低的地方,與其配對的齒輪一般用導熱性好的鋼齒輪。
    未來齒輪正向重載、高速、高精度和高效率等方向發展,并力求尺寸小、重量輕、壽命長和經濟可靠。
    而齒輪理論和製造工藝的發展將是進一步研究輪齒損傷的機理,這是建立可靠的強度計算方法的依據,是提高齒輪承載能力,延長齒輪壽命的理論基礎;發展以圓弧齒廓為代表的新齒形;研究新型的齒輪材料和製造齒輪的新工藝; 研究齒輪的彈性變形、製造和安裝誤差以及溫度場的分佈,進行輪齒修形,以改善齒輪運轉的平穩性,並在滿載時增大輪齒的接觸面積,從而提高齒輪的承載能力。
    摩擦、潤滑理論和潤滑技術是 齒輪研究中的基礎性工作,研究彈性流體動壓潤滑理論,推廣採用合成潤滑油和在油中適當地加入極壓添加劑,不僅可提高齒面的承載能力,而且也能提高傳動效率。


加工方式
    漸開線齒輪加工方法有2大類,一個是仿形法,用成型銑刀銑出齒輪的齒槽,是“模仿形狀”的。另一個是范成法(展成法)。
    (1)滾齒機滾齒:可以加工8模數以下的斜齒
    (2)銑床銑齒:可以加工直齒條
    (3)插床插齒:可以加工內齒
    (4)冷打機打齒:可以無屑加工
    (5)刨齒機刨齒:可以加工16模數大齒輪
    (6)精密鑄齒:可以大批量加工廉價小齒輪
    (7)磨齒機磨齒:可以加工精密母機上的齒輪
    (8)壓鑄機鑄齒:多數加工有色金屬齒輪
    (9)剃齒機:是一種齒輪精加工用的金屬切削機床


失效形式
1、齒面磨損
    對於開式齒輪傳動或含有不清潔的潤滑油的閉式齒輪傳動,由於嚙合齒面間的相對滑動,使一些較硬的磨粒進入了摩擦表面,從而使齒廓改變,側隙加大,以至於齒輪過度減薄導致齒斷。一般情況下,只有在潤滑油中夾雜磨粒時,才會在運行中引起齒面磨粒磨損。
2、齒面膠合
    對於高速重載的齒輪齒輪傳動中,因齒面間的摩擦力較大,相對速度大,致使嚙合區溫度過高,一旦潤滑條件不良,齒面間的油膜便會消失,使得兩輪齒的金屬表面直接接觸,從而發生相互粘結。當兩齒面繼續相對運動時,較硬的齒面將較軟的齒面上的部分材料沿滑動方向撕下而形成溝紋。
3、疲勞點蝕
    相互嚙合的兩輪齒接觸時,齒面間的作用力和反作用力使兩工作表面上產生接觸應力,由於嚙合點的位置是變化的,且齒輪做的是周期性的運動,所以接觸應力是按脈動循環變化的。齒面長時間在這種交變接觸應力作用下,在齒面的刀痕處會出現小的裂紋,隨著時間的推移,這種裂紋逐漸在表層橫向擴展,裂紋形成環狀后,使輪齒的表面產生微小面積的剝落而形成一些疲勞淺坑。
4、輪齒折斷
    在運行工程中承受載荷的齒輪,如同懸臂樑,其根部受到脈衝的周期性應力超過齒輪材料的疲勞極限時,會在根部產生裂紋,並逐步擴展,當剩餘部分無法承受傳動載荷時就會發生斷齒現象。齒輪由於工作中嚴重的衝擊、偏載以及材質不均勻也可能引起斷齒。
5、齒麵塑性變形
    在衝擊載荷或重載下,齒面易產生局部的塑性變形,從而使漸開線齒廓的曲面發生變形。


潤滑特點
    一對減速機齒輪的運動是通過一對一對的齒面嚙合運動來完成的,一對叻合齒面的相對運動又包含滾動和滑動,對於傳遞動力的齒輪,要研究齒輪的受力和變形.需要應用力學知識,齒輪兩齒面之間有潤滑油,又涉及流體力學的知識.如果研究潤帶劑與齒輪表面相互作用生成的表面膜,需要物理、化學方面的知識。因此,在有潤滑劑的條件下,要真實全面地反映齒輪傳動的運動學和動力學問題都必須考慮潤滑劑的存在。計人潤滑劑的齒輪設計,是更加全面和完善的齒輪設計。


現行標準
    GB/T 14229-1993 齒輪接觸疲勞強度試驗方法
    GB/T 14230-1993 齒輪彎曲疲勞強度試驗方法
    GB/T 14231-1993 齒輪裝置效率測定方法
    GB/T 1840-1989 圓弧圓柱齒輪模數
    GB/T 15752-1995 圓弧圓柱齒輪基本術語
    GB/T 15753-1995 圓弧圓柱齒輪精度
    GB/T 3481-1997 齒輪輪齒磨損和損傷術語
    GB/T 2362-1990 小模數漸開線圓柱齒輪基本齒廓
    GB/T 2363-1990 小模數漸開線圓柱齒輪精度
    GB/T 3480-1997 漸開線圓柱齒輪承載能力計算方法
    GB/T 6083-2001 齒輪滾刀基本型式和尺寸
    GB/T 6084-2001 齒輪滾刀通用技術條件
    GB/T 1356-2001 通用機械和重型機械用圓柱齒輪標準基本齒條齒廓
    GB/T 4459.2-2003 機械製圖齒輪表示法
    GB/T 2821-2003 齒輪幾何要素代號
    GB/T 10062.1-2003 錐齒輪承載能力計算方法第1部分:概述和通用影響係數
    GB/T 10062.2-2003 錐齒輪承載能力計算方法第2部分:齒面接觸疲勞(點蝕)強度計算
    GB/T 10062.3-2003 錐齒輪承載能力計算方法第3部分:齒根彎曲強度計算
    GB/Z 6413.1-2003 圓柱齒輪、錐齒輪和准雙曲面齒輪膠合承載能力計算方法第1部分:閃溫法
    GB/Z 6413.2-2003 圓柱齒輪、錐齒輪和准雙曲面齒輪膠合承載能力計算方法第2部分:積分溫度法
    GB/T 17879-1999 齒輪磨削后表面回火的浸蝕檢驗
    GB/T 3374-1992 齒輪基本術語
    GB/T 19321-2003 小艇操舵裝置齒輪傳動連接系統
    GB/T 19406-2003 漸開線直齒和斜齒圓柱齒輪承載能力計算方法工業齒輪應用
    GB/Z 19414-2003 工業用閉式齒輪傳動裝置
    GB/T 9205-2005 鑲片齒輪滾刀
    GB/T 19936.1-2005 齒輪FZG 試驗程序第1部分:油品的相對膠合承載能力FZG 試驗方法A/8.3/90
    GB/T 6404.1-2005 齒輪裝置的驗收規範第1部分:空氣傳播雜訊的試驗規範
    GB/T 6404.2-2005 齒輪裝置的驗收規範第2部分:驗收試驗中齒輪裝置機械振動的測定
    GB/T 14348-2007 雙圓弧齒輪滾刀
    GB/Z 18620.4-2008 圓柱齒輪 檢驗實施規範第4部分:表面結構和輪齒接觸斑點的檢驗
    GB/T 10095.2-2008 圓柱齒輪精度制第2部分:徑向綜合偏差與徑向跳動的定義和允許值
    GB/Z 18620.2-2008 圓柱齒輪檢驗實施規範第2部分: 徑向綜合偏差、徑向跳動、齒厚和側隙的檢驗
    GB/T 6320-2008 槓桿齒輪比較儀
    GB/Z 18620.1-2008 圓柱齒輪檢驗實施規範第1部分: 輪齒同側齒面的檢驗
    GB/Z 18620.3-2008 圓柱齒輪檢驗實施規範第3部分: 齒輪坯、軸中心距和軸線平行度的檢驗
    GB/T 10095.1-2008 圓柱齒輪精度制第1部分:輪齒同側齒面偏差的定義和允許值
    GB/T 13924-2008 漸開線圓柱齒輪精度檢驗細則
    GB/T 19073-2008 風力發電機組齒輪箱
    GB/T 21945-2008 數控扇形齒輪插齒機精度檢驗
    GB/T 22161-2008 35mm電影放映機間歇輸片齒輪尺寸
    GB/T 22097-2008 齒輪測量中心
    GB/Z 22559.2-2008 齒輪 熱功率 第2部分:熱承載能力計算
    GB/T 1357-2008 通用機械和重型機械用圓柱齒輪模數
    GB/T 3480.5-2008 直齒輪和斜齒輪承載能力計算第5部分:材料的強度和質量
    GB/Z 22559.1-2008 齒輪 熱功率 第1部分:油池溫度在95℃時齒輪裝置的熱平衡計算
    GB/T 22775-2008 計時儀器用齒輪端面齒輪
    GB/T 6443-1986 漸開線圓柱齒輪圖樣上應註明的尺寸數據
    GB/T 11281-2009 微電機用齒輪減速器通用技術條件
    GB/T 7631.7-1995 潤滑劑和有關產品(L類)的分類第7部分:C組(齒輪)
    GB/T 3374.1-2010 齒輪術語和定義第1部分:幾何學定義
    GB/T 25509-2010 機械系統和通用件齒輪參考字典
    GB/T 25662-2010 數控弧齒錐齒輪銑齒機精度檢驗
    GB/T 26090-2010 齒輪齒距測量儀
    GB/T 26091-2010 齒輪單面嚙合整體誤差測量儀
    GB/T 6467-2010 齒輪漸開線樣板
    GB/T 26092-2010 齒輪螺旋線測量儀
    GB/T 6468-2010 齒輪螺旋線樣板
    GB/T 26093-2010 齒輪雙面嚙合綜合測量儀
    GB/T 8542-1987 透平齒輪傳動裝置技術條件
    GB 5903-2011 工業閉式齒輪油
    GB/T 3374.2-2011 齒輪術語和定義第2部分:蝸輪幾何學定義
    GB/T 28252-2012 磨前齒輪滾刀
    GB/T 28247-2012 盤形齒輪銑刀
    GB/T 10063-1988 通用機械漸開線圓柱齒輪承載能力簡化計算方法
    GB/T 10098-1988 船用中速柴油機齒輪箱技術條件
    GB/T 10224-1988 小模數錐齒輪基本齒廓
    GB/T 10225-1988 小模數錐齒輪精度
    GB/T 11365-1989 錐齒輪和准雙曲面齒輪精度
    GB/T 11572-1989 船用齒輪箱台架試驗方法
    GB/T 12368-1990 錐齒輪模數
    GB/T 12369-1990 直齒及斜齒錐齒輪基本齒廓
    GB/T 12370-1990 錐齒輪和准雙曲面齒輪術語
    GB/T 12371-1990 錐齒輪圖樣上應註明的尺寸數據
    GB/T 12601-1990 諧波齒輪傳動基本術語
    GB/T 12759-1991 雙圓弧圓柱齒輪基本齒廓
    GB/T 13672-1992 齒輪膠合承載能力試驗方法
    GB/T 13799-1992 雙圓弧圓柱齒輪承載能力計算方法
    GB 13895-1992 重負荷車輛齒輪油(GL-5)


術語
    輪齒(齒)──齒輪上的每一個用於嚙合的凸起部分。一般說來,這些凸起部分呈輻射狀排列。配對齒輪上輪齒互相接觸,導致齒輪的持續嚙合運轉。
    齒槽──齒輪上兩相鄰輪齒之間的空間。
    端面──在圓柱齒輪或圓柱蝸桿上垂直於齒輪或蝸桿軸線的平面。
    法面──在齒輪上,法面指的是垂直於輪齒齒線的平面。
    齒頂圓──齒頂端所在的圓。
    齒根圓──槽底所在的圓。
    基圓──形成漸開線的發生線在其上作純滾動的圓。
    分度圓──在端面內計算齒輪幾何尺寸的基準圓,對於直齒輪,在分度圓上模數和壓力角均為標準值。
    齒面──輪齒上位於齒頂圓柱面和齒根圓柱面之間的側表面。
    齒廓──齒面被一指定曲面(對圓柱齒輪是平面)所截的截線。
    齒線──齒面與分度圓柱面的交線。
    端面齒距pt──相鄰兩同側端面齒廓之間的分度圓弧長。
    模數m──齒距除以圓周率π所得到的商,以毫米計。
    徑節p──模數的倒數,以英寸計。
    齒厚s──在端面上一個輪齒兩側齒廓之間的分度圓弧長。
    槽寬e──在端面上一個齒槽的兩側齒廓之間的分度圓弧長。
    齒頂高hɑ──齒頂圓與分度圓之間的徑向距離。
    齒根高hf──分度圓與齒根圓之間的徑向距離。
    全齒高h──齒頂圓與齒根圓之間的徑向距離。
    齒寬b──輪齒沿軸向的尺寸。
    端面壓力角ɑt── 過端面齒廓與分度圓的交點的徑向線與過該點的齒廓切線所夾的銳角。
    基準齒條(Standard Rack):只基圓之尺寸,齒形,全齒高,齒冠高及齒厚等尺寸均合乎標準正齒輪規格之齒條,依其標準齒輪規格所切削出來之齒條稱為基準齒條.
    基準節圓(Standard Pitch Circle):用來決定齒輪各部尺寸基準圓.為 齒數x模數
    基準節線(Standard Pitch Line):齒條上一條特定節線或沿此線測定之齒厚,為節距二分之一.
    作用節圓(Action Pitch Circle):一對正齒輪咬合作用時,各有一相切做滾動圓.
    基準節距(Standard Pitch):以選定標準節距做基準者,與基準齒條節距相等.
    節圓(Pitch Circle):兩齒輪連心線上咬合接觸點各齒輪上留下軌跡稱為節圓.
    節徑(Pitch Diameter):節圓直徑.
    有效齒高(Working Depth):一對正齒輪齒冠高和.又稱工作齒高.
    齒冠高(Addendum):齒頂圓與節圓半徑差.
    齒隙(Backlash):兩齒咬合時,齒面與齒面間隙.
    齒頂隙(Clearance):兩齒咬合時,一齒輪齒頂圓與另一齒輪底間空隙.
    節點(Pitch Point):一對齒輪咬合與節圓相切點.
    節距(Pitch):相鄰兩齒間相對應點弧線距離.
    法向節距(Normal Pitch):漸開線齒輪沿特定斷面同一垂線所測節距.


塑料齒輪
    隨著科學的發展,齒輪已經慢慢由金屬齒輪轉變為塑料齒輪。因為塑料齒輪更具有潤滑性和耐磨性。可以減小噪音,降低成本,降低摩擦。
    常用的塑料齒輪材料有:PVC,POM,PTFE,PA,尼龍,PEEK等。


齒數計算
    齒輪的直徑計算方法
    齒頂圓直徑=(齒數+2)*模數 (正常齒)
    分度圓直徑=齒數*模數
    齒根圓直徑=(齒數-2.5)*模數 (正常齒)
    比如:M4、齒32
    齒頂圓直徑=(32+2)*4=136mm
    分度圓直徑=32*4=128mm
    齒根圓直徑=(32-2.5) *4=118mm
    這種計算方法針對所有的模數齒輪(不包括變位齒輪)。
    模數表示齒輪牙的大小。
    齒輪模數=分度圓直徑÷齒數=齒輪外徑÷(齒數+2)
    齒輪模數選擇
    齒輪模數國家標準為GB1357-78。
    優先選用模數:0.1mm、0.12mm、0.15mm、0.2mm、0.25mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.8mm、1mm、1.25mm、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm、4mm、5mm、6mm、8mm、10mm、12mm、 14mm、16mm、20mm、25mm、32mm、40mm、50mm;
    可選模數:1.75mm、2.25mm、2.75mm、3.5mm、4.5mm、5.5mm、7mm、9mm、14mm、18mm、 22mm、28mm、36mm、45mm;
    很少用模數:3.25mm、3.75mm、6.5mm、11mm、30mm;


基本參數
1.齒數Z
    閉式齒輪傳動一般轉速較高,為了提高傳動的平穩性,減小衝擊振動,以齒數多一些為好,小一些為好,小齒輪的齒數可取為z1=20~40。開式(半開式)齒輪傳動,由於輪齒主要為磨損失效,為使齒輪不致過小,故小齒輪不亦選用過多的齒數,一般可取z1=17~20。
為使齒輪免於根切,對於α=20o的標準支持圓柱齒輪,應取z1≥17。Z2=u·z1。
2.壓力角α rb=rcosα=1/2mzcosα
    在兩齒輪節圓相切點P處,兩齒廓曲線的公法線(即齒廓的受力方向)與兩節圓的公切線(即P點處的瞬時運動方向)所夾的銳角稱為壓力角,也稱嚙合角。對單個齒輪即為齒形角。標準齒輪的壓力角一般為20”。在某些場合也有採用α=14.5° 、15° 、22.50°及25°等情況。
3.模數m=p/ π
    齒輪的分度圓是設計、計算齒輪各部分尺寸的基準,而齒輪分度圓的周長=πd=z p模數m是決定齒輪尺寸的一個基本參數。齒數相同的齒輪模數大,則其尺寸也大。
4.齒頂高係數和頂隙係數—h*a 、C*
    兩齒輪嚙合時,總是一個齒輪的齒頂進入另一個齒輪的齒根,為了防止熱膨脹頂死和具有儲成潤滑油的空間,要求齒根高大於齒頂高。為次引入了齒頂高係數和頂隙係數。
    正常齒:h*a =1; C*=0.25 短齒:h*a =0.8; C*=0.3


齒輪精度
    齒輪精度是指對齒輪形狀的綜合誤差所劃分的一個等級,其中包括齒形、齒向、徑跳等一些重要的參數,其中齒形是指齒的徑向形狀,齒向是指齒的縱向形狀,徑跳是指相鄰兩齒間距離的誤差,一般我們汽車用的齒輪可由滾齒機加工完成,6~7級便可使用,而一些印刷機由於需要高速運轉和批量印刷,故需要高精度齒輪以減小齒輪累計所造成的誤差而使印刷效果下降,而國內生產的磨齒機可加工至4~5級,國外進口的高精度磨齒機可加工至3,~4級,更有一些可以加工至2級。而日本標準DIN 0級相當於中國評判的4級,一般誤差以μm為單位,1μm=0.001mm

 

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