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詩人: 歌麯作者 Ge Quzuozhe
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| 輪緣上分佈着許多齒的一種輪子。用於齒輪傳動。能互相嚙合以傳遞運動和動力。常用齒輪的形狀有斜齒輪、人字齒輪、傘齒輪等。 |
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| 有齒的輪狀機件,通常成對嚙合,其中一個轉動,另一個就被帶動 |
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| 有齒的輪狀機件，是機器上最常用、最重要的零件之一。通常都是成對嚙合，其中一個轉動，另一個就被帶動。用來改變傳動方向、轉動方向、轉動速度、力矩等。也叫牙輪。亦用以比喻整個事業不可缺少的部分。 秦牧 《藝海拾貝·核心》：“真正使我們的文藝成為整個無産階級革命事業的齒輪和蠃絲釘。” |
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據史料記載，遠在公元前400~200年的中國古代就巳開始使用齒輪，在我國山西出土的青銅齒輪是迄今巳發現的最古老齒輪，作為反映古代科學技術成就的指南車就是以齒輪機構為核心的機械裝置。17世紀末，人們纔開始研究，能正確傳遞運動的輪齒形狀。18世紀，歐洲工業革命以後，齒輪傳動的應用日益廣泛；先是發展擺綫齒輪，而後是漸開綫齒輪，一直到20世紀初，漸開綫齒輪已在應用中占了優勢。
早在1694年，法國學者Philippe De La Hire首先提出漸開綫可作為齒形麯綫。1733年，法國人M.Camus提出輪齒接觸點的公法綫必須通過中心連綫上的節點。一條輔助瞬心綫分別沿大輪和小輪
的瞬心綫(節圓)純滾動時，與輔助瞬心綫固聯的輔助齒形在大輪和小輪上所包絡形成的兩齒廓麯綫是彼此共軛的，這就是Camus定理。它考慮了兩齒面的嚙合狀態；明確建立了現代關於接觸點軌跡的
概念。1765年，瑞士的L．Euler提出漸開綫齒形解析研究的數學基礎，闡明了相嚙合的一對齒輪，其齒形麯綫的麯率半徑和麯率中心位置的關係。後來，Savary進一步完成這一方法，成為現在的Eu-let-Savary方程。對漸開綫齒形應用作出貢獻的是Roteft WUlls，他提出中心距變化時，漸開綫齒輪具有角速比不變的優點。1873年，德國工程師Hoppe提出，對不同齒數的齒輪在壓力角改變時的漸開綫齒形，從而奠定了現代變位齒輪的思想基礎。
19世紀末，展成切齒法的原理及利用此原理切齒的專用機床與刀具的相繼出現，使齒輪加工具軍較完備的手段後，漸開綫齒形更顯示出巨大的優走性。切齒時衹要將切齒工具從正常的嚙合位置稍加移動，就能用標準刀具在機床上切出相應的變位齒輪。1908年，瑞士MAAG研究了變位方法並製造出展成加工插齒機，後來，英國BSS、美國AGMA、德國DIN相繼對齒輪變位提出了多種計算方法。
為了提高動力傳動齒輪的使用壽命並減小其尺寸，除從材料，熱處理及結構等方面改進外，圓弧齒形的齒輪獲得了發展。1907年，英國人Frank Humphris最早發表了圓弧齒形。1926年，瑞土人Eruest Wildhaber取得法面圓弧齒形斜齒輪的專利權。1955年，蘇聯的M．L．Novikov完成了圓弧齒形齒輪的實用研究並獲得列寧勳章。1970年，英國Rolh—Royce公司工程師R．M.Studer取得了雙圓弧齒輪的美國專利。這種齒輪現已日益為人們所重視，在生産中發揮了顯著效益。
齒輪是能互相嚙合的有齒的機械零件，它在機械傳動及整個機械領域中的應用極其廣泛。現代齒輪技術已達到：齒輪模數O.004～100毫米；齒輪直徑由1毫米～150米；傳遞功率可達 十萬千瓦；轉速可達 十萬轉/分；最高的圓周速度達300米/秒。
齒輪在傳動中的應用很早就出現了。公元前三百多年，古希臘哲學家亞裏士多德在《機械問題》中，就闡述了用青銅或鑄鐵齒輪傳遞旋轉運動的問題。中國古代發明的指南車中已應用了整套的輪係。不過，古代的齒輪是用木料製造或用金 屬鑄成的，衹能傳遞軸間的回轉運動，不能保證傳動的平穩性，齒輪的承載能力也很小。
隨着生産的發展，齒輪運轉的平穩性受到重視。1674年丹麥天文學家羅默首次提出用外擺綫作齒廓麯綫，以得到運轉平穩的齒輪。
18世紀工業革命時期，齒輪技術得到高速發展，人們對齒輪進行了大量的研究。1733年法國數學家卡米發表了齒廓嚙合基本定律；1765年瑞士數學家歐拉建議采用漸開綫作齒廓麯綫。
19世紀出現的滾齒機和插齒機，解决了大量生産高精度齒輪的問題。1900年,普福特為滾齒機裝上差動裝置，能在滾齒機上加工出斜齒輪，從此滾齒機滾切齒輪得到普及，展成法加工齒輪占了壓倒優勢，漸開綫齒輪成為應用最廣的齒輪。
1899年，拉捨最先實施了變位齒輪的方案。變位齒輪不僅能避免輪齒根切，還可以湊配中心距和提高齒輪的承載能力。1923年美國懷爾德哈伯最先提出圓弧齒廓的齒輪，1955年蘇諾維科夫對圓弧齒輪進行了深入的研究，圓弧齒輪遂得以應用於生産。這種齒輪的承載能力和效率都較高，但尚不及漸開綫齒輪那樣易於製造，還有待進一步改進。
齒輪的組成結構一般有輪齒、齒槽、端面、法面、齒頂圓、齒根圓、基圓、分度圓。
輪齒簡稱齒，是齒輪上 每一個用於嚙合的凸起部分，這些凸起部分一般呈輻射狀排列，配對齒輪上的輪齒互相接觸，可使齒輪持續嚙合運轉；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 ，垂直於齒輪或蝸桿軸綫的平面；法面指的是垂直於輪齒齒綫的平面；齒頂圓是指齒頂端所在的圓；齒根圓是指槽底所在的圓；基圓是形成漸開綫的發生綫作純滾動的圓；分度圓 是在端面內計算齒輪幾何尺寸的基準圓。
齒輪可按齒形、齒輪外形、齒綫形狀、輪齒所在的表面和製造方法等分類。
齒輪的齒形包括齒廓麯綫、壓力角、齒高和變位。漸開綫齒輪比較容易製造，因此現代使用的齒輪中 ，漸開綫齒輪占絶對多數，而擺綫齒輪和圓弧齒輪應用較少。
在壓力角方面，小壓力角齒輪的承載能力較小；而大壓力角齒輪，雖然承載能力較高，但在傳遞轉矩相同的情況下軸承的負荷增大，因此僅用於特殊情況。而齒輪的齒高已標準化，一般均采用標準齒高。變位齒輪的優點較多，已遍及各類機械設備中。
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 ；按齒綫形狀分為直齒輪、斜齒輪、人字齒輪、麯綫齒輪；按輪齒所在的表面分為外齒輪、內齒輪；按製造方法可分為鑄造齒輪、切製齒輪、軋製齒輪、燒結齒輪等。
齒輪的製造材料和熱處理過程對齒輪的承載能力和尺寸重量有很大的影響。20世紀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 ，齒面可區分為軟齒面和硬齒面兩種。
軟齒面的齒輪承載能力較低，但製造比較容易，跑合性好， 多用於傳動尺寸和重量無嚴格限製，以及小量生産的一般機械中。因為配對的齒輪中，小輪負擔較重，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，它是在齒輪精切之後 ，再進行淬火、表面淬火或滲碳淬火處理，以提高硬度。但在熱處理中，齒輪不可避免地會産生變形，因此在熱處理之後須進行磨削、研磨或精切 ，以消除因變形産生的誤差，提高齒輪的精度。
製造齒輪常用的鋼有調質鋼、淬火鋼、滲碳淬火鋼和滲氮鋼。鑄鋼的強度比鍛鋼稍低，常用於尺寸較大的齒輪；灰鑄鐵的機械性能較差，可用於輕載的開式齒輪傳動中；球墨鑄鐵可部分地代替鋼製造齒輪 ；塑料齒輪多用於輕載和要求噪聲低的地方，與其配對的齒輪一般用導熱性好的鋼齒輪。
未來齒輪正嚮重載、高速、高精度和高效率等方向發展，並力求尺寸小、重量輕、壽命長和經濟可靠。
而齒輪理論和製造工藝的發展將是進一步研究輪齒損傷的機理，這是建立可靠的強度計算方法的依據，是提高齒輪承載能力，延長齒輪壽命的理論基礎；發展以圓弧齒廓為代表的新齒形；研究新型的齒輪材料和製造齒輪的新工藝； 研究齒輪的彈性變形、製造和安裝誤差以及溫度場的分佈，進行輪齒修形，以改善齒輪運轉的平穩性，並在滿載時增大輪齒的接觸面積，從而提高齒輪的承載能力。
摩擦、潤滑理論和潤滑技術是 齒輪研究中的基礎性工作，研究彈性流體動壓潤滑理論，推廣采用合成潤滑油和在油中適當地加入極壓添加劑，不僅可提高齒面的承載能力，而且也能提高傳動效率。 |
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中國齒輪工業在“十五”期間得到了快速發展：2005年齒輪行業的年産值由2000年的240億元增加到683億元，年復合增長率23.27%，已成為中國機械基礎件中規模最大的行業。就市場需求與生産規模而言，中國齒輪行業在全球排名已超過意大利，居世界第四位。
2006年，中國全部齒輪、傳動和驅動部件製造企業實現纍计工業總産值102628183千元，比上年同期增長24.15％；實現纍计産品銷售收入98238240千元，比上年同期增長24.37％；實現纍计利潤總額5665210千元，比上年同期增長26.85％。
2007年1-12月，中國全部齒輪、傳動和驅動部件製造企業實現纍计工業總産值136542841千元，比上年同期增長30.96％；2008年1-10月，中國全部齒輪、傳動和驅動部件製造企業實現纍计工業總産值144529138千元，比上年同期增長32.92％。
中國齒輪製造業與發達國傢相比還存在自主創新能力不足、新品開發慢、市場競爭無序、企業管理薄弱、信息化程度低、從業人員綜合素質有待提高等問題。現階段齒輪行業應通過市場競爭與整合，提高行業集中度，形成一批擁有幾十億元、5億元、1億元資産的大、中、小規模企業；通過自主知識産權産品設計開發，形成一批車輛傳動係（變速箱、驅動橋總成）牽頭企業，用牽頭企業的配套能力整合齒輪行業的能力與資源；實現專業化、網絡化配套，形成大批有特色的工藝、有特色的産品和有快速反應能力的名牌企業；通過技改，實現現代化齒輪製造企業轉型。
“十一五”末期，中國齒輪製造業年銷售額可達到1300億元，人均銷售額上升到65萬元/年，在世界行業排名中達到世界第二。2006-2010年將新增設備10萬臺，即每年用於新增設備投資約60億元，新購機床2萬臺，每臺平均單價30萬元。到2010年，中國齒輪製造業應有各類機床總數約40萬臺，其中數控機床10萬臺，數控化率25％（高於機械製造全行業平均值17%）。 |
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以傳動比分類
定傳動比 —— 圓形齒輪機構(圓柱、圓錐）
變傳動比 —— 非圓齒輪機構（橢圓齒輪）
以輪軸相對位置分類
平面齒輪機構
直齒圓柱齒輪傳動
外嚙合齒輪傳動
內嚙合齒輪傳動
齒輪齒條傳動
斜齒圓柱齒輪傳動
人字齒輪傳動
空間齒輪機構
圓錐齒輪傳動
交錯軸斜齒輪傳動
蝸輪蝸桿傳動
齒輪的工藝：
錐形齒輪
毛坯半製品齒輪
蠃旋齒輪
內齒輪
直齒輪
蝸輪蝸桿 |
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蠃旋角：β > 0為左旋，反之為右旋
齒距：pn = ptcosβ，下標n和t分別表示法嚮和端面
模數：mn = mtcosβ
齒寬：
分度圓直徑：d = mtz
中心距：a=1/2*m(z1+z2)
正確嚙合條件：m1 = m2,α1 = α2,β1 = − β2
重合度：
當量齒數：
齒輪振動的簡易診斷方法
進行簡易診斷的目的是迅速判斷齒輪是否處於正常工作狀態，對處於異常工作狀態的齒輪進一步進行精密診斷分析或采取其他措施。當然，在許多情況下，根據對振動的簡單分析，也可診斷出一些明顯的故障。
齒輪的簡易診斷包括噪聲診斷法、振平診斷法以及衝擊脈衝（SPM）診斷法等，最常用的是振平診斷法。
振平診斷法是利用齒輪的振動強度來判別齒輪是否處於正常工作狀態的診斷方法。根據判定指標和標準不同，又可以分為絶對值判定法和相對值判定法。
1．絶對值判定法
絶對值判定法是利用在齒輪箱上同一測點部位測得的振幅值直接作為評價運行狀態的指標。
用絶對值判定法進行齒輪狀態識別，必須根據不同的齒輪箱，不同的使用要求製定相應的判定標準。
製定齒輪絶對值判定標準的主要依據如下：
1)對異常振動現象的理論研究；
(2)根據實驗對振動現象所做的分析；
(3)對測得數據的統計評價；
(4)參考國內外的有關標準。
實際上，並不存在可適用於一切齒輪的絶對值判定標準，當齒輪的大小、類型等不同時，其判定標準自然也就不同。
按一個測定參數對寬帶的振動做出判斷時，標準值一定要依頻率而改變。頻率在1kHz以下，振動按速度來判定；頻率在1kHz以上，振動按加速度來判定。實際的標準還要根據具體情況而定。
2.相時值判定法
在實際應用中，對於尚未製定出絶對值判定標準的齒輪，可以充分利用現場測量的數據進行統計平均，製定適當的相對判定標準，采用這種標準進行判定稱為相對值判定法。
相對判定標準要求將在齒輪箱同一部位測點在不同時刻測得的振幅與正常狀態下的振幅相比較，當測量值和正常值相比達到一定程度時，判定為某一狀態。比如，相對值判定標準規定實際值達到正常值的1.6~2倍時要引起註意，達到2.56~4倍時則表示危險等。至於具體使用時是按照1.6倍進行分級還是按照2倍進行分級，則視齒輪箱的使用要求而定，比較粗糙的設備（例如礦山機械）一般使用倍數較高的分級。
實際中，為了達到最佳效果，可以同時采用上述兩種方法，以便對比比較，全面評價。 |
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輪齒（齒）──齒輪上的每一個用於嚙合的凸起部分。一般說來，這些凸起部分呈輻射狀排列。配對齒輪上輪齒互相接觸，導致齒輪的持續嚙合運轉。
齒槽──齒輪上兩相鄰輪齒之間的空間。
齒輪端面──在圓柱齒輪或圓柱蝸桿上垂直於齒輪或蝸桿軸綫的平面。
法面──在齒輪上，法面指的是垂直於輪齒齒綫的平面。
齒頂圓──齒頂端所在的圓。
齒根圓──槽底所在的圓。
基圓──形成漸開綫的發生綫在其上作純滾動的圓。
分度圓──在端面內計算齒輪幾何尺寸的基準圓，對於直齒輪，在分度圓上模數和壓力角均為標準值。
齒面──輪齒上位於齒頂圓柱面和齒根圓柱面之間的側表面。
齒廓──齒面被一指定麯面（對圓柱齒輪是平面）所截的截綫。
齒綫──齒面與分度圓柱面的交綫。
端面齒距pt──相鄰兩同側端面齒廓之間的分度圓弧長。
模數m──齒距除以圓周率π所得到的商,以毫米計。
徑節p──模數的倒數，以英寸計。
齒厚s ──在端面上一個輪齒兩側齒廓之間的分度圓弧長。
槽寬e ──在端面上一個齒槽的兩側齒廓之間的分度圓弧長。
齒頂高hɑ──齒頂圓與分度圓之間的徑嚮距離。
齒根高hf──分度圓與齒根圓之間的徑嚮距離。
全齒高h──齒頂圓與齒根圓之間的徑嚮距離。
齒寬b──輪齒沿軸嚮的尺寸。
端面壓力角 ɑt── 過端面齒廓與分度圓的交點的徑嚮綫與過該點的齒廓切綫所夾的銳角。
基準齒條(Standard Rack):衹基圓之尺寸,齒形,全齒高,齒冠高及齒厚等尺寸均合乎標準正齒輪規格之齒條,依其標準齒輪規格所切削出來之齒條稱為基準齒條.
基準節圓(Standard Pitch Circle):用來决定齒輪各部尺寸基準圓.為 齒數x模數
基準節綫(Standard Pitch Line):齒條上一條特定節綫或沿此綫測定之齒厚,為節距二分之一.
作用節圓(Action Pitch Circle):一對正齒輪咬合作用時,各有一相切做滾動圓.
基準節距(Standard Pitch)：以選定標準節距做基準者,與基準齒條節距相等.
節圓(Pitch Circle):兩齒輪連心綫上咬合接觸點各齒輪上留下軌跡稱為節圓.
節徑(Pitch Diameter):節圓直徑.
有效齒高(Working Depth):一對正齒輪齒冠高和.又稱工作齒高.
齒冠高(Addendum):齒頂圓與節圓半徑差.
齒隙(Backlash):兩齒咬合時,齒面與齒面間隙.
齒頂隙(Clearance):兩齒咬合時,一齒輪齒頂圓與另一齒輪底間空隙.
節點(Pitch Point):一對齒輪咬合與節圓相切點.
節距(Pitch):相鄰兩齒間相對應點弧綫距離.
法嚮節距(Normal Pitch):漸開綫齒輪沿特定斷面同一垂綫所測節距. |
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chilun
齒輪
gear
能互相嚙合的有齒的機械零件。在機械傳動及整個機械領域中應用極其廣泛。現代齒輪技術已達到：齒輪模數□=0.004～100毫米；齒輪直徑由1毫米～150米左右；傳遞功率可達100000千瓦；轉速可達100000轉／分；最高的圓周速度達300米／秒。
簡史 齒輪在傳動中應用很早。公元前300多年,希臘哲學家亞裏士多德在《機械問題》中就闡述了用青銅或鑄鐵齒輪傳遞旋轉運動的問題。中國古代發明的指南車中已應用了整套的輪係。不過，古代的齒輪是用木料製造或用金屬鑄成的，衹能傳遞軸間的回轉運動，不能保證傳動的平穩性，齒輪的承載能力也很小。隨着生産的發展，齒輪運轉的平穩性受到重視。1674年丹麥天文學家O.羅默提出用外擺綫作齒廓麯綫，以得到運轉平穩的齒輪。18世紀工業革命時期，齒輪技術得到高速發展，人們對齒輪進行了大量的研究。1733年法國數學家M.卡米發表了齒廓嚙合基本定律（見齒輪傳動）。1765年瑞士數學家L.歐拉建議采用漸開綫作齒廓麯綫。19世紀出現的滾齒機和插齒機，解决了大量生産高精度齒輪的問題。1900年H.普福特在滾齒機上裝上差動裝置，能在滾齒機上加工出斜齒輪,從此滾齒機滾切齒輪得到普及,展成法加工齒輪占了壓倒優勢，漸開綫齒輪成為應用最廣的齒輪。1899年O.拉捨最先實施了變位齒輪的方案。變位齒輪不僅能避免輪齒根切，還可以湊配中心距和提高齒輪的承載能力。1923年美國E.懷爾德哈伯最先提出圓弧齒廓的齒輪,1955年蘇聯□.А.諾維科夫對圓弧齒輪進行了深入的研究，圓弧齒輪遂得以應用於生産。這種齒輪的承載能力和效率都較高，但尚不及漸開綫齒輪那樣易於製造，還有待進一步改進。
齒輪名詞術語 圖中齒輪各部分名稱標示出齒輪各部分的名稱。
輪齒（齒）──齒輪上的每一個用於嚙合的凸起部分。一般說來，這些凸起部分呈輻射狀排列。配對齒輪上輪齒互相接觸，導致齒輪的持續嚙合運轉。
齒槽──齒輪上兩相鄰輪齒之間的空間。
端面──在圓柱齒輪或圓柱蝸桿上垂直於齒輪或蝸桿軸綫的平面。
法面──在齒輪上，法面指的是垂直於輪齒齒綫的平面。
齒頂圓──齒頂端所在的圓。
齒根圓──槽底所在的圓。
基圓──形成漸開綫的發生綫在其上作純滾動的圓。
分度圓──在端面內計算齒輪幾何尺寸的基準圓，對於直齒輪，在分度圓上模數和壓力角均為標準值。
齒面──輪齒上位於齒頂圓柱面和齒根圓柱面之間的側表面。
齒廓──齒面被一指定麯面（對圓柱齒輪是平面）所截的截綫。
齒綫──齒面與分度圓柱面的交綫。
端面齒距□□──相鄰兩同側端面齒廓之間的分度圓弧長。
模數□──齒距除以圓周率□所得到的商,以毫米計。
徑節□──模數的倒數，以英寸計。
齒厚□ ──在端面上一個輪齒兩側齒廓之間的分度圓弧長。
槽寬□ ──在端面上一個齒槽的兩側齒廓之間的分度圓弧長。
齒頂高□□──齒頂圓與分度圓之間的徑嚮距離。
齒根高□□──分度圓與齒根圓之間的徑嚮距離。
全齒高□──齒頂圓與齒根圓之間的徑嚮距離。
齒寬□──輪齒沿軸嚮的尺寸。
端面壓力角 □□── 過端面齒廓與分度圓的交點的徑嚮綫與過該點的齒廓切綫所夾的銳角。
分類 齒輪可按齒形、齒輪外形、齒綫形狀、輪齒所在的表面和製造方法等分類。
① 齒輪的齒形包括齒廓麯綫、壓力角、齒高和變位。表齒輪按齒形分類表為齒輪按齒形的分類。
漸開綫齒輪比較容易製造，因此現代使用的齒輪中漸開綫齒輪占絶對多數，而擺綫齒輪和圓弧齒輪應用較少。在壓力角方面，以前有些國傢采用過 |
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- : gear, tooth wheel, toothed wheel
- n.: cogging, gearwheel, a toothed wheel, gear wheel, toothed wheel in a set of gears, (machine) gear
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- n. roue, d'engrenage
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