齿轮传动的类型及特点

Question

如题所述

Answer 1

§3-2 齿轮传动的类型和应用特点
一、齿轮传动的应用特点
1．齿轮、齿轮副与齿轮传动
齿轮是任何具有齿的机械元件，它能通过齿与另一具有齿的元件连续啮合，从而传递运动或接受运动。齿轮副由两个互相啮合的齿轮构成，其轴线相对位置固定，各自沿轴线旋转。齿轮副是线接触的高副。
齿轮传动通过齿轮副实现运动和/或动力的传递。在齿轮副中，一对齿轮的齿依次接触，形成相对运动的过程和形态称为啮合。齿轮传动属于啮合传动。例如，如图3-6所示，当齿轮副工作时，主动轮O1的轮齿1、2、3、4…通过啮合点（两齿轮轮齿接触点）处的法向作用力Fn，依次推动从动轮O2的轮齿1'、2'、3'、4'…，从而使从动轮转动并带动从动轴旋转，实现主动轴的运动和动力传递至从动轴。
2．传动比
齿轮传动的传动比是主动齿轮与从动齿轮角速度（或转速）的比值，也等于两齿轮齿数之反比，即
\[ i = \frac{n_1}{n_2} = \frac{z_2}{z_1} \]
其中 \( n_1, n_2 \) —— 分别为主动齿轮和从动齿轮的角速度或转速；
\( z_1, z_2 \) —— 分别为主动齿轮和从动齿轮的齿数。
传动比不宜过大，以免结构尺寸过大，不利于制造和安装。通常，圆柱齿轮副的传动比 \( i \leq 8 \)，圆锥齿轮副的传动比 \( i \leq 5 \)。
3．应用特点
齿轮传动是现代机械中应用最广的机械传动形式。它在工程机械、矿山机械、冶金机械、各种机床及仪器、仪表工业中广泛用于传递运动和动力。齿轮传动不仅可以传递旋转运动，还可以将旋转运动转换为直线往复运动（如齿轮齿条传动）。与摩擦轮传动、带传动和链传动相比，齿轮传动具有以下优点：
- 能保证瞬时传动比的恒定，传动平稳性好，传递运动准确可靠。
- 传递的功率和速度范围大。功率范围从低于 \( 1 \)W（如仪表中的齿轮传动）到 \( 5 \times 10^4 \)kW（如蜗轮发动机的减速器），甚至高达 \( 1 \times 10^5 \)kW；圆周速度可达 \( 300 \)m/s。
- 传动效率高，一般效率在 \( 0.94 \)至 \( 0.99 \)之间。
- 结构紧凑，工作可靠，寿命长。正确设计、精密制造、良好润滑维护的齿轮传动，可以使用数年甚至数十年。
齿轮传动也有其不足之处：
- 制造和安装精度要求高，工作时会产生噪声。
- 齿轮的齿数为整数，传动比受到限制，无法实现无级变速。
- 当中心距过大时，齿轮传动机构可能变得庞大、笨重，因此不适用于中心距较大的场合。