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啮合_百度百科

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  啮合是指两机械零件间的一种传动关系,称为啮合传动。齿轮传动是最典型的啮合传动,也是应用最广泛的一种传动形式。根据传动原理的不同,有直齿齿轮啮合传动和斜齿齿轮啮合传动。

  齿轮啮合传动具有适应范围大、传递效率较高、工作寿命长、传动平稳、可靠性高、能保证瞬时传动比恒定、能实现各种位置要求的两轴传动等特点,在近代机械传动中应用十分广泛。它由主动齿轮、从动齿轮和机架组成。通过齿轮的啮合作用,将主动轮(轴)的运动和动力传递给从动(轴),并获得需要的转速和扭矩。

  根据两齿轮啮合传动过程中齿轮齿廓不同,齿轮啮合传动工作时所受的应力有两种情况。

  按一对齿轮啮合传动的角速度是否恒定,可分为非圆齿轮啮合传动及圆形齿轮啮合传动。

  按轮齿形状的不同,可分为渐开线齿轮啮合传动、圆弧齿轮啮合传动、摆线齿轮啮合传动等。

  按齿面硬度的不同,可分为软齿面齿轮(350HBS)啮合传动和硬齿面齿轮(350HBS)啮合传动。

  按齿轮工作条件的不同,可分为开式齿轮啮合传动和闭式齿轮啮合传动。前者没有封闭的齿轮箱体,轮齿外露,易于收到灰尘的影响,润滑条件也较差;后者有封闭的齿轮箱体。

  齿轮啮合传动的效率与齿轮的类型、加工精度、齿轮及齿轮副定位装置、传动形式以及润滑情况都有关,一般情况下圆柱直齿轮传动的效率为0.9~0.99,常用8级圆柱直齿轮传动为0.97;圆锥齿轮传动的效率为0.88~0.98,常用8级圆锥齿轮传动为0.94~0.97。提高齿轮啮合传动效率的措施有:主动齿轮更换齿数多的;从动齿轮更换齿轮齿数少的传动齿轮;齿轮传动加上合适的稀油润滑。

  (1)优点:能适应很宽范围的速度和功率传动。其圆周速度可从很低到高达300m/s;传动效率较高、工作寿命长、传动平稳、可靠性高;能保证瞬时传动比恒定;能实现各种位置要求的两轴传动。

  (2)缺点:两轮必须接触,因此不宜用于轴间距离较大的传动;对制造和安装的精度要求较高,否则会产生较大的噪音。

  齿轮啮合传动的失效,主要是指轮齿的失效。由于齿轮啮合传动的应用场合、工作条件、齿轮材料和热处理工艺各有不同,导致其失效形式也比较多,但常见的失效形式有以下五种。

  在运行工程中承受载荷的齿轮,如同悬臂梁,其根部受到脉冲的周期性应力超过齿轮材料的疲劳极限时,会在根部产生裂纹,并逐步扩展,当剩余部分无法承受传动载荷时就会发生断齿现象。齿轮由于工作中严重的冲击、偏载以及材质不均匀也可能引起断齿。

  相互啮合的两轮齿接触时,齿面间的作用力和反作用力使两工作表面上产生接触应力,由于啮合点的位置是变化的,且齿轮做的是周期性的运动,所以接触应力是按脉动循环变化的。齿面长时间在这种交变接触应力作用下,在齿面的刀痕处会出现小的裂纹,随着时间的推移,这种裂纹逐渐在表层横向扩展,裂纹形成环状后,使轮齿的表面产生微小面积的剥落而形成一些疲劳浅坑。

  对于开式齿轮传动或含有不清洁的润滑油的闭式齿轮传动,由于啮合齿面间的相对滑动,使一些较硬的磨粒进入了摩擦表面,从而使齿廓改变,侧隙加大,以至于齿轮过度减薄导致齿断。一般情况下,只有在润滑油中夹杂磨粒时,才会在运行中引起齿面磨粒磨损。

  对于高速重载的齿轮传动中,因齿面间的摩擦力较大,相对速度大,致使啮合区温度过高,一旦润滑条件不良,齿面间的油膜便会消失,使得两轮齿的金属表面直接接触,从而发生相互粘结。当两齿面继续相对运动时,较硬的齿面将较软的齿面上的部分材料沿滑动方向撕下而形成沟纹。

  在冲击载荷或重载下,齿面易产生局部的塑性变形,从而使渐开线齿廓的曲面发生变形。

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