齿轮的一些基本知识介绍

齿轮的一些基本知识介绍关于齿轮：齿轮(Gear)是依靠齿的啮合传递扭矩的轮状机械零件。齿轮通过与其它齿状机械零件（如另一齿轮、齿条、蜗杆）传动，可实现改变转速与扭矩、改变运动方向和改变运动形式等功能。由于传动效率高、传动比准确、功率范围大等优点，齿轮机构在工业产品中广泛应用，其设计与制造水平直接影响到工业产品的品质。“齿轮轮齿相互扣住齿轮会带动另一个齿轮转动来传送动力。将两个齿轮分开，也可以应用链条、履带、皮带来带动两边的齿轮而传送动力。”齿轮发展史：人类对齿轮的使用源远流长，有史料记载中国是世界上第一个使用齿轮的国家，公元前400年至前200年间的中国古代就开始使用齿轮，中国山西省出土的青铜齿轮是迄今发现的最古老齿轮。张衡的候风地动仪、古印度的棉核剔除机构（现收藏于柏林博物馆）都含有齿轮机构。齿轮的具体发明人无史可考，而亚里士多德可认为是第一个系统论述这一机构的人。而阿基米德不仅对齿轮和蜗轮有详尽的论述，Pappus更记载了阿基米德通过一个蜗轮和九个齿轮的机构，使少数几个奴隶就将大船Syrakusia推下海中。早期齿轮并没有齿形和齿距的规格要求，因此连续转动的主动轮往往不能使被动轮连续转动。为了解决这一问题，齿形发展为弧形，并通过减小齿距使被动轮获得连续转动，这使得齿轮机构的汲水装置十分普及。由于钟表的出现和普及，人们产生了对齿轮定速传动的需求。由齿廓啮合基本定律:一对齿廓的瞬时速比，等于该瞬时接触点的公法线截连心线为两段线段的反比。和传动比恒定的条件：过接触点所作两齿廓的公法线均须与连心线交于一固定的点。所决定的齿形理论上是无穷多的，OlafRoemer在1674年曾论述外摆线齿形，而1694年PhilippdelaHire提出了渐开线齿形。在1733年，Camus提出了著名的Camus定理：轮齿接触点的公法线必须通过中心连绕上的节点。一条辅助瞬心线分别沿大轮和小轮的瞬心线(节圆)纯滚动时，与辅助瞬心线固联的辅助齿形在大轮和小轮上所包络形成的两齿廓曲线是彼此共轭的。1765年，Euler阐明了相啮合的齿轮，其齿形曲线的曲率半径和曲率中心位置的关系。其后Savary完善了这一关系，形成了现在使用的Euler-Savary方程。1873年，Hoppe指出了不同齿数的齿轮在压力角改变时的渐开线齿形，从而奠定了变位齿轮的基础。19世纪末，范成切齿法原理的提出使渐开线齿形最终战胜摆线齿形走上了大规模生产的道路。1907年，FrankHumphris提出了圆弧齿形。圆弧齿形在使用寿命和减小尺寸方面有一定优势，因此在现代工业中也逐渐发挥作用。中国齿轮发展史：中国齿轮工业在“十五”期间得到了快速发展：2005年齿轮行业的年产值由2000年的240亿元增加到683亿元，年复合增长率23.27%，已成为中国机械基础件中规模最大的行业。就市场需求与生产规模而言，中国齿轮行业在全球排名已超过意大利，居世界第四位。2006年，中国全部齿轮、传动和驱动部件制造企业实现累计工业总产值102628183千元，比上年同期增长24.15％；实现累计产品销售收入98238240千元，比上年同期增长24.37％；实现累计利润总额5665210千元，比上年同期增长26.85％。2007年1-12月，中国全部齿轮、传动和驱动部件制造企业实现累计工业总产值136542841千元，比上年同期增长30.96％；2008年1-10月，中国全部齿轮、传动和驱动部件制造企业实现累计工业总产值144529138千元，比上年同期增长32.92％。中国齿轮制造业与发达国家相比还存在自主创新能力不足、新品开发慢、市场竞争无序、企业管理薄弱、信息化程度低、从业人员综合素质有待提高等问题。现阶段齿轮行业应通过市场竞争与整合，提高行业集中度，形成一批拥有几十亿元、5亿元、1亿元资产的大、中、小规模企业；通过自主知识产权产品设计开发，形成一批车辆传动系（变速箱、驱动桥总成）牵头企业，用牵头企业的配套能力整合齿轮行业的能力与资源；实现专业化、网络化配套，形成大批有特色的工艺、有特色的产品和有快速反应能力的名牌企业；通过技改，实现现代化齿轮制造企业转型。“十一五”末期，中国齿轮制造业年销售额可达到1300亿元，人均销售额上升到65万元/年，在世界行业排名中达到世界第二。2006-2010年将新增设备10万台，即每年用于新增设备投资约60亿元，新购机床2万台，每台平均单价30万元。到2010年，中国齿轮制造业应有各类机床总数约40万台，其中数控机床10万台，数控化率25％（高于机械制造全行业平均值17%）。齿轮机构的类型：以传动比分类定传动比——圆形齿轮机构(圆柱、圆锥）变传动比——非圆齿轮机构（椭圆齿轮）以轮轴相对位置分类1.平面齿轮机构l直齿圆柱齿轮传动外啮合齿轮传动内啮合齿轮传动齿轮齿条传动l斜齿圆柱齿轮传动l人字齿轮传动2.空间齿轮机构l圆锥齿轮传动l交错轴斜齿轮传动l蜗轮蜗杆传动斜齿圆柱齿轮的主要参数：螺旋角：β>0为左旋，反之为右旋齿距：pn=ptcosβ，下标n和t分别表示法向和端面模数：mn=mtcosβ齿宽：分度圆直径：d=mtz中心距：a=1/2*m(z1+z2)正确啮合条件：m1=m2,α1=α2,β1=?β2齿轮的主要术语：轮齿（齿）——齿轮上的每一个用于啮合的凸起部分。一般说来，这些凸起部分呈辐射状排列。配对齿轮上轮齿互相接触，导致齿轮的持续啮合运转。齿槽——齿轮上两相邻轮齿之间的空间。端面——在圆柱齿轮或圆柱蜗杆上垂直于齿轮或蜗杆轴线的平面。法面——在齿轮上，法面指的是垂直于轮齿齿线的平面。齿顶圆——齿顶端所在的圆。齿根圆——槽底所在的圆。基圆——形成渐开线的发生线在其上作纯滚动的圆。分度圆——在端面内计算齿轮几何尺寸的基准圆，对于直齿轮，在分度圆上模数和压力角均为标准值。齿面——轮齿上位于齿顶圆柱面和齿根圆柱面之间的侧表面。齿廓——齿面被一指定曲面（对圆柱齿轮是平面）所截的截线。齿线——齿面与分度圆柱面的交线。端面齿距——相邻两同侧端面齿廓之间的分度圆弧长。模数m——齿距除以圆周率π所得到的商,以毫米计。径节p——模数的倒数，以英寸计。齿厚s——在端面上一个轮齿两侧齿廓之间的分度圆弧长。槽宽e——在端面上一个齿槽的两侧齿廓之间的分度圆弧长。齿顶高hɑ──齿顶圆与分度圆之间的径向距离。齿根高hf──分度圆与齿根圆之间的径向距离。全齿高h──齿顶圆与齿根圆之间的径向距离。齿宽b──轮齿沿轴向的尺寸。端面压力角ɑt──过端面齿廓与分度圆的交点的径向线与过该点的齿廓切线所夹的锐角。基准齿条(StandardRack)——只基圆之尺寸,齿形,全齿高,齿冠高及齿厚等尺寸均合乎标准正齿轮规格之齿条,依其标准齿轮规格所切削出来之齿条称为基准齿条.基准节圆(StandardPitchCircle)——用来决定齿轮各部尺寸基准圆.为齿数x模数基准节线(StandardPitchLine)——齿条上一条特定节线或沿此线测定之齿厚,为节距二分之一.作用节圆(ActionPitchCircle)——一对正齿轮咬合作用时,各有一相切做滚动圆.基准节距(StandardPitch)——以选定标准节距做基准者,与基准齿条节距相等.节圆(PitchCircle)——两齿轮连心线上咬合接触点各齿轮上留下轨迹称为节圆.节径(PitchDiameter)——节圆直径.有效齿高(WorkingDepth)——一对正齿轮齿冠高和.又称工作齿高.齿冠高(Addendum)——齿顶圆与节