齒輪的組成結(jié)構(gòu)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(jiǎn)稱齒,是齒輪上 每一個(gè)用于嚙合的凸起部分,這些凸起部分一般呈輻射狀排列,配對(duì)齒輪上的輪齒互相接觸,可使齒輪持續(xù)嚙合運(yùn)轉(zhuǎn);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 ,垂直于齒輪或蝸桿軸線的平面;法面指的是垂直于輪齒齒線的平面;齒頂圓是指齒頂端所在的圓;齒根圓是指槽底所在的圓;基圓是形成漸開(kāi)線的發(fā)生線作純滾動(dòng)的圓;分度圓 是在端面內(nèi)計(jì)算齒輪幾何尺寸的基準(zhǔn)圓。
齒輪可按齒形、齒輪外形、齒線形狀、輪齒所在的表面和制造方法等分類。
齒輪的齒形包括齒廓曲線、壓力角、齒高和變位。漸開(kāi)線齒輪比較容易制造,因此現(xiàn)代使用的齒輪中 ,漸開(kāi)線齒輪占絕對(duì)多數(shù),而擺線齒輪和圓弧齒輪應(yīng)用較少。
在壓力角方面,小壓力角齒輪的承載能力較??;而大壓力角齒輪,雖然承載能力較高,但在傳遞轉(zhuǎn)矩相同的情況下軸承的負(fù)荷增大,因此僅用于特殊情況。而齒輪的齒高已標(biāo)準(zhǔn)化,一般均采用標(biāo)準(zhǔn)齒高。變位齒輪的優(yōu)點(diǎn)較多,已遍及各類機(jī)械設(shè)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(nèi)齒輪;按制造方法可分為鑄造齒輪、切制齒輪、軋制齒輪、燒結(jié)齒輪等。
齒輪的制造材料和熱處理過(guò)程對(duì)齒輪的承載能力和尺寸重量有很大的影響。20世紀(jì)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(qū)分為軟齒面和硬齒面兩種。
軟齒面的齒輪承載能力較低,但制造比較容易,跑合性好, 多用于傳動(dòng)尺寸和重量無(wú)嚴(yán)格限制,以及小量生產(chǎn)的一般機(jī)械中。因?yàn)榕鋵?duì)的齒輪中,小輪負(fù)擔(dān)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,它是在齒輪精切之后 ,再進(jìn)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(huì)產(chǎn)生變形,因此在熱處理之后須進(jìn)行磨削、研磨或精切 ,以消除因變形產(chǎn)生的誤差,提高齒輪的精度。
制造齒輪常用的鋼有調(diào)質(zhì)鋼、淬火鋼、滲碳淬火鋼和滲氮鋼。鑄鋼的強(qiáng)度比鍛鋼稍低,常用于尺寸較大的齒輪;灰鑄鐵的機(jī)械性能較差,可用于輕載的開(kāi)式齒輪傳動(dòng)中;球墨鑄鐵可部分地代替鋼制造齒輪 ;塑料齒輪多用于輕載和要求噪聲低的地方,與其配對(duì)的齒輪一般用導(dǎo)熱性好的鋼齒輪。
未來(lái)齒輪正向重載、高速、高精度和高效率等方向發(fā)展,并力求尺寸小、重量輕、壽命長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)可靠。
而齒輪理論和制造工藝的發(fā)展將是進(jìn)一步研究輪齒損傷的機(jī)理,這是建立可靠的強(qiáng)度計(jì)算方法的依據(jù),是提高齒輪承載能力,延長(zhǎng)齒輪壽命的理論基礎(chǔ);發(fā)展以圓弧齒廓為代表的新齒形;研究新型的齒輪材料和制造齒輪的新工藝; 研究齒輪的彈性變形、制造和安裝誤差以及溫度場(chǎng)的分布,進(jìn)行輪齒修形,以改善齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性,并在滿載時(shí)增大輪齒的接觸面積,從而提高齒輪的承載能力。
摩擦、潤(rùn)滑理論和潤(rùn)滑技術(shù)是 齒輪研究中的基礎(chǔ)性工作,研究彈性流體動(dòng)壓潤(rùn)滑理論,推廣采用合成潤(rùn)滑油和在油中適當(dāng)?shù)丶尤霕O壓添加劑,不僅可提高齒面的承載能力,而且也能提高傳動(dòng)效率。
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