齿轮的种类、作用、传动原理

一，齿轮的种类与作用

1.0.齿轮的种类

齿轮的种类繁多 , 其分类方法最通常的是根据齿轮轴性。一般分为平行轴、相交轴及交错轴三种类型。平行轴齿轮包括正齿轮、斜齿轮、内齿轮、齿条及斜齿条等。相交轴齿轮有直齿锥齿轮、弧齿锥齿轮、零度齿锥齿轮等。交错轴齿轮有交错轴斜齿齿轮、蜗杆蜗轮、准双曲面齿轮等.

（齿轮的分类和种类）

此表中所列出的效率为传动效率 , 不包括轴承及搅拌润滑等的损失。　平行轴及相交轴的齿轮副的啮合 , 基本上是滚动 ,

相对的滑动非常微小 , 所以效率高。　交错轴斜齿轮及蜗杆蜗轮等交错轴齿轮副 , 因为是通过相对滑动产生旋转以达到动力传动 ,

所以摩擦的影响非常大 , 与其他齿轮相比传动效率下降。　齿轮的效率是齿轮在正常装配状况下的传动效率。如果出现安装不正

确的情况 , 特别是锥齿轮装配距离不正确而导致圆锥交点有误差时 , 其效率会显著下降。

2.0 齿轮的作用

齿轮是必须成对使用才能起到作用

2.1 传递机械运动的动力：在许多的汽车上面都有很多的齿轮，这些齿轮可以帮助汽车或者其它各种机械的运转，比如像汽车上面的换挡装置，以及工业减速箱等，有了齿轮的作用，它们才能够正常地运转；

2.2 改变运动的方向：

下图为不同齿轮配合的改变运动方向的规律

2.3 改变运动的速度：在机器上面安装大小齿轮的配合，可以让机器很快的进行加速或减速，比如减速箱，还有加速装置。

2.4 改变力矩或矩扭：大小齿轮的配合，会改变齿轮输出的力矩; (下面第三点有详解)

二：齿轮系的传动比和旋转方向

传动比是机构中两转动构件角速度的比值，也称速比。构件a和构件b的传动比为i=ωa/ ωb=na/nb，式中ωa和 ωb分别为构件a和b的角速度（弧度/秒）；na和nb分别为构件a和b的转速（转/分）。

1.单级齿轮机构：一对齿轮啮合后而形成的齿轮系称为单级齿轮机构

设单级齿轮机构驱动齿轮的齿数为 z1 , 转数为 n1 , 被动齿轮的齿数为 z2 , 转数为 n2 , 传动比的计算方程式如下 :

传动比＝ z2/z1 ＝ n1/n2　

根据传动比的数值 , 可将单级齿轮机构分为三类 :

传动比 ＜ 1　增速齿轮机构　n1 ＜ n2 传动比 ＝ 1　等速齿轮机构　n1 ＝ n2 传动比 ＞ 1 减速齿轮机构　n1 ＞ n2

2.0二级齿轮机构：二级齿轮机构是使用了二组单级齿轮机构所构成的。

下图 示意了二级齿轮机构的构造

传动比＝z2/z1 * z4/z3 ＝ n1/n2 * n3/n4　

二段齿轮机构的传动比 计算举列如下

三：扭矩 功率 转速关系

先来看一些公式，一步步理解

a, 物理中力矩，力矩＝力×力臂（直线）,力矩计算公式M=LxF，力矩单位是牛顿*米，简称是牛*米，符号是N*m

力臂OA×力Fa=力臂OB×力Fb

b, 而在旋转状态下, 扭矩（特殊的力矩）＝F(力)×(旋转半径)，就是切向力与力到作用点的圆的半径的乘积, 扭矩计算公式： M=F*r

c,扭矩与转速的关系：T = 9550P / n ,P = T * n / 9550 ; P 功率,千瓦,kw; T 扭矩,牛米,Nm; n 转速,每分钟转数,r / min. 9550是常数

d,功率和扭矩、转速的关系：功率（kw）P=扭矩(N·m)T×转速（RPM）n/9550,  即P=T*n/9550， 可以用下图来理解

齿轮转动图可以看出，功率并没有变（不计传动损耗），而转速被降低了。根据功率=扭矩×转速（*常数），轮端的转速被降了多少倍，轮端的扭矩就会提升多少倍——这就是所谓的“轮上扭矩”。 

e,功率和扭矩、角速度的关系：功率P=扭矩T×角速度ω

因为功率P = 功W÷ 时间t，功W = 力F × 距离s，所以P = F×s/t = F×线速度v。这里的v是线速度，而在引擎里，曲轴的线速度v = 曲轴的角速度ω×曲轴半径r；

代入上式得：功率P=力F×半径r×角速度ω；而力F × 半径r=扭矩，故得出：功率P=扭矩×角速度ω。所以引擎的功率能从扭矩和转速中算出来。

图片举例

 

补充各关系式： 以下为匀速圆周运动

1.线速度V=s/t=2πR/T。

2.角速度ω=Φ/t=2π/T=2πf。

3.角速度与线速度的关系：线速度=角速度×半径，V=ωR。

4.角速度与转速的关系ω=2πn (此处频率与转速意义相同)。

5.周期与频率T=1/f。

主要物理量及单位：弧长(S)：米(m)角度(Φ)：弧度（rad）频率（f）：赫（Hz）周期（T）：秒（s）转速（n）：r/s半径(R):米（m）线速度（V）：m/s角速度（ω）：rad/s。

编辑：黄飞