齒輪傳動的形式與特點

2021-01-15 機械傳動雜誌

當動力機械的輸出轉速、轉矩和輸出軸的幾何位置等與工作機械要求不相適應時,可選用齒輪傳動裝置將它們連接起來,以滿足不同工況的不同要求。技術經濟綜合指標是選擇齒輪傳動方案的最根本的因素,特別對於重要的或大功率傳動應以此為選型的出發點。一般對較小功率傳動,應在滿足工作性能的前提下,選用結構簡單、初始費用低的傳動裝置;對於較大功率的傳動,應優先考慮齒輪傳動的效率,以節約能源,降低運轉與維修費用。另外,齒輪傳動裝置的選用必須與設計製造技術水平相適應,通常儘可能選用齒輪與齒輪裝置專業生產的標準通用齒輪傳動產品。

齒輪傳動特點

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。按齒輪軸線的相對位置分平行軸圓柱齒輪傳動、相交軸圓錐齒輪傳動和交錯軸螺旋齒輪傳動。具有結構緊湊、效率高、壽命長等特點。

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,齒輪傳動應用最廣,可用來傳遞相對位置不遠的兩軸之間的運動和動力。

齒輪傳動的特點是:齒輪傳動平穩,傳動比精確,工作可靠、結構緊湊、效率高、壽命長,使用的功率、速度和尺寸範圍大。例如傳遞功率可以從很小至幾十萬千瓦;速度最高可達300m/s;齒輪直徑可以從幾毫米至二十多米。但是製造齒輪需要有專門的設備,嚙合傳動會產生噪聲。

齒輪傳動類型

1.圓柱齒輪傳動

用於平行軸間的傳動,一般傳動比單級可到8,最大20,兩級可到45,最大60,三級可到200,最大300。傳遞功率可到10萬千瓦,轉速可到10萬轉/分,圓周速度可到300米/秒。單級效率為0.96~0.99。直齒輪傳動適用於中、低速傳動。斜齒輪傳動運轉平穩,適用於中、高速傳動。人字齒輪傳動適用於傳遞大功率和大轉矩的傳動。圓柱齒輪傳動的嚙合形式有3種:外嚙合齒輪傳動,由兩個外齒輪相嚙合,兩輪的轉向相反;內嚙合齒輪傳動,由一個內齒輪和一個小的外齒輪相嚙合,兩輪的轉向相同;齒輪齒條傳動,可將齒輪的轉動變為齒條的直線移動,或者相反。

2.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,應用較少。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。

3.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。廣泛應用於汽車和拖拉機的傳動中。

4.螺旋齒輪傳動

用於交錯間的傳動,傳動比可到5,承載能力較低,磨損嚴重,應用很少。

5.蝸杆傳動

交錯軸傳動的主要形式,軸線交錯角一般為90°。蝸杆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;蝸杆的轉速可到3萬轉/分;圓周速度可到70米/秒。蝸杆傳動工作平穩,傳動比準確,可以自鎖,但自鎖時傳動效率低於0.5。蝸杆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。

6.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、切齒深和螺旋角的誤差敏感性很大,故對製造和安裝精度要求高。

7.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。

8.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。




齒輪傳動噪聲控制

對齒輪傳動系統正確的使用維護雖不能降低系統噪聲等級,保證傳遞精度,但卻能防止其指標劣化,增大使用壽命。

1. 傳動系統內部清潔

傳動系統內部的清潔是保證齒輪正常運轉的基本條件,任何雜質汙物的進入都將影響並損傷齒輪傳動系統,最終導致噪聲的產生,損壞傳動系統。

2. 系統正常工作的工作溫度

保證傳動系統正常的工作溫度,防止系統因過大的溫升產生變形,導致非正常嚙合,可以防止噪聲的增大。

3. 及時的潤滑和正確使用油品

不認真的潤滑和錯誤的使用潤滑油脂都將對系統產生不可估量的損害。保證系統得到及時正確的潤滑,可使系統保持在一定的噪聲等級範圍內,延緩劣化趨勢。高速運轉的齒輪,齒面摩擦會產生大量的熱能,潤滑不當,將會導致輪齒的損傷,影響精度,噪聲亦會增大。設計時要求齒輪副有適當的間隙(嚙合輪齒的非工作面間的間隙,以補償熱變形與貯存潤滑油脂)。對潤滑油脂的正確使用和選擇,可保證系統安全有效運行,穩定噪聲等級。

4. 對齒輪運動系統的正確使用

按照系統正常操作順序使用它,可以最大限度地避免系統的損傷及損壞,保證穩定的噪聲等級。在系統的正常負載範圍使用系統,因為齒輪傳動系統傳動噪聲隨負載的增加而增大。

5. 定期維護與保養

定期的維護保養(換油,更換已磨損零部件,緊固件鬆動部件,清除系統內部雜物,調整各部間隙至標準規定值,檢定各項幾何精度等。)可以提高系統抵抗噪聲等級劣化能力,維持系統狀態穩定。


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