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開式齒輪傳動
開啟式齒輪由于其傳遞功率的高效性得到廣泛的應(yīng)用。
基本含義
定義
齒輪傳動是機(jī)械傳動中較重要的傳動之一，形式很多，應(yīng)用廣泛，傳遞的功率可達(dá)數(shù)十萬千瓦，圓周速度可達(dá)150m/s(較高達(dá)300m/s)，直徑能做到10m以上。
種類
齒輪傳動分為三種，即開式，半開式和閉式。如在農(nóng)業(yè)機(jī)械、建筑機(jī)械以及簡易的機(jī)械設(shè)備中，有一些齒輪傳動沒有防塵罩或機(jī)殼，齒輪完全暴露在外面，這叫開式齒輪傳動。這種傳動不僅外界雜物極易侵入，而且潤滑不良，因此工作條件不好，輪齒也容易磨損，故只宜用于低速傳動。當(dāng)齒輪傳動裝有簡單的防護(hù)罩，有時還把大齒輪部分浸入油池中，則稱為半開式齒輪傳動。它的工作條件雖有改善，但仍不能做到嚴(yán)密防止外界雜物侵入，潤滑條件也不算較好。而汽車、機(jī)床、航空發(fā)動機(jī)等所用的齒輪傳動，都是裝在經(jīng)過精確加工而且封閉嚴(yán)密的箱體(機(jī)匣)內(nèi)，這稱為閉式齒輪傳動(齒輪箱)。它與開式或半開式的相比，潤滑及防護(hù)等條件較好，多用于重要的場合。
開式齒輪傳動中易落入灰塵、屑等外部介質(zhì)而造成潤滑油污染，齒輪易于產(chǎn)生磨料磨損。當(dāng)對開式齒輪給以覆蓋時，在相同的工作條件下，開式齒輪的潤滑要求與閉式齒輪相同。
開式齒輪傳動通常使用高粘度油、瀝青質(zhì)潤滑劑或潤滑脂，并在比較低的速度下能有效工作。現(xiàn)有三個檔次的分類，即普通開式齒輪油(CKH)、極壓開式齒輪油(CKJ)及溶劑稀釋型開式齒輪油(CKM)。
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圓柱齒輪傳動
圓柱齒輪傳動是用于傳遞平行軸間動力和運(yùn)動的一種齒輪傳動。按輪齒與齒輪軸線的相對關(guān)系，圓柱齒輪傳動可分為直齒圓柱齒輪傳動、斜齒圓柱齒輪傳動和人字齒圓柱齒輪傳動3種。
用于傳遞平行軸間動力和運(yùn)動的一種齒輪傳動。圓柱齒輪傳動的傳遞功率和速度適用范圍大，功率可從小于千分之一瓦到10萬千瓦，速度可從極低到 300米/秒。這種傳動工作可靠，壽命長，傳動效率高(可達(dá)0.99以上)，結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)轉(zhuǎn)維護(hù)簡單。但加工某些精度很高的齒輪，需要使用專用的或高精度的機(jī)床和刀具，因而制造工藝復(fù)雜，成本高;而低精度齒輪則常發(fā)生噪聲和振動，無過載保護(hù)作用。
類型 按輪齒與齒輪軸線的相對關(guān)系，圓柱齒輪傳動可分為直齒圓柱齒輪傳動、斜齒圓柱齒輪傳動和人字齒圓柱齒輪傳動3種。按嚙合形式可分為:外嚙合齒輪傳動，由兩個相嚙合的外齒輪組成，兩輪轉(zhuǎn)向相反;內(nèi)嚙合齒輪傳動，由一個內(nèi)齒輪和一個外齒輪組成，兩輪轉(zhuǎn)向相同;齒輪齒條嚙合傳動，由一個外齒輪和齒條組成，可將齒輪的轉(zhuǎn)動變?yōu)辇X條的直線運(yùn)動，而且外齒輪的節(jié)圓圓周速度等于齒條的移動速度。
齒廓形成 如圖1所示，平面S沿半徑為rb的基圓柱作純滾動時,其上與基圓柱母線NN平行的某一條直線KK的軌跡所形成的漸開線曲面即漸開線直齒圓柱齒輪的齒面。若直線KK與母線NN成一角度βb，則所形成的軌跡為一漸開線螺旋面，即漸開線斜齒圓柱齒輪的齒面，βb為基圓柱上的螺旋角。 嚙合特點(diǎn) 由齒廓曲面形成過程可知，漸開線直齒圓柱齒輪嚙合時，齒廓曲面的接觸線是與軸線平行的直線，在嚙合過程中整個齒寬同時進(jìn)入和退出嚙合，輪齒上所受的力也是突然加上或卸掉，故傳動平穩(wěn)性差，沖擊和噪聲大。漸開線斜齒圓柱齒輪嚙合時，齒面的接觸線是逐漸由短變長，以后又逐漸由長變短，直至脫離嚙合,輪齒上所受的力也是逐漸由小到大，再由大到小,同時嚙合的輪齒對數(shù)多，故傳動較平穩(wěn),沖擊和噪聲小,適用于高速和重載傳動。但斜齒圓柱齒輪傳動時產(chǎn)生軸向分力FX(圖2),它由軸和軸承承擔(dān)。為減小傳動時的軸向分力FX，螺旋角不宜過大，一般取分度圓柱上的螺旋角β=8°~15°。人字齒圓柱齒輪的一部分齒寬為右螺旋齒，另一部分為左螺旋齒。根據(jù)制造方法不同，左、右螺旋齒中間有帶退刀槽和不帶退刀槽的兩種結(jié)構(gòu)。前者可在普通滾齒機(jī)上加工，后者需用專用設(shè)備加工。人字齒輪除具有斜齒輪的長處外，由于其兩部分輪齒的左、右螺旋角大小相等，方向相反，可使軸向力FX互相抵消;但是制造稍困難些。人字齒圓柱齒輪傳動常用于傳遞大功率、大轉(zhuǎn)矩的重型機(jī)械中，其螺旋角可比斜齒輪大些:β=15°~45°,常用30°左右。
一對漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒輪的正確嚙合條件是:兩齒輪分度圓上的壓力角相等，α1=α2=α;模數(shù)相等，m1=m2=m。斜齒輪除這兩個條件外，還應(yīng)滿足:外嚙合時兩齒輪分度圓柱上的螺旋角大小相等，方向相反，β1=-β2;內(nèi)嚙合時，螺旋角大小相等，方向相同，β1=β2。
主要參數(shù)和幾何尺寸 齒輪的幾何尺寸計(jì)算有模數(shù)制和徑節(jié)制兩種方法，中國使用模數(shù)制。
漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的主要參數(shù)有:模數(shù)m、壓力角α、齒數(shù)Z、齒頂高系數(shù)h奮和徑向間隙系數(shù)c*。這 5個參數(shù)除齒數(shù)Z外，均制訂有標(biāo)準(zhǔn)。模數(shù)m=p/π，p為周節(jié)，齒輪的徑向尺寸都做成模數(shù)的倍數(shù)，故模數(shù)是計(jì)算齒輪尺寸的較主要參數(shù)。壓力角α通常指齒輪分度圓上的壓力角，中國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定α=20°,也允許使用25°壓力角。其他國家也有采用14.5°、15°和22.5°等壓力角。齒輪的齒高取為模數(shù)的倍數(shù)，在標(biāo)準(zhǔn)齒輪中取齒頂高h(yuǎn)a=h奮m,齒根高h(yuǎn)f=ha+c=h奮m+cm。中國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定正常齒h奮=1,短齒h奮=0.8;c為徑向間隙,c=cm,其作用是為了避免一齒輪的齒頂與另一齒輪的齒底相碰和用以儲存潤滑油。中國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定正常齒c=0.25，短齒c=0.3。
漸開線斜齒圓柱齒輪的主要參數(shù)與直齒圓柱齒輪基本相同，但斜齒圓柱齒輪加工時，是沿齒向進(jìn)刀，故法面參數(shù)取為標(biāo)準(zhǔn)值。端面參數(shù)與法面參數(shù)的關(guān)系相應(yīng)為腳標(biāo)t、n相應(yīng)表示端面和法面的參數(shù)。斜齒輪的齒數(shù)Z與法面齒形的當(dāng)量齒數(shù)Zn的關(guān)系為Zn=Z/cos3β。
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