啮合

两机械零件间的传动关系

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。

简介

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。

结构组成

齿轮啮合传动通常由主动齿轮、从动齿轮和机架组成。

应力组成

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。

直齿轮啮合传动

1、圆周力

2、径向力

斜齿轮啮合传动

1、圆周力

2、径向力

3、轴向力

分类

根据不同的分类方法，齿轮啮合传动的类型很多。

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。

按轮齿形状的不同，可分为直齿啮合传动、斜齿啮合传动、曲齿啮合传动。

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。

效率

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。

特点介绍

（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。

失效形式

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。

（1）轮齿折断

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。

（2）齿面疲劳点蚀

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。

（3）齿面磨损

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。

（4）齿面胶合

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。

（5）齿面塑性变形

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。

维护

注意事项

（1）及时清除齿轮啮合工作面的污染物，保持齿轮清洁。

（2）正确选用齿轮的润滑油（脂），按规定及时检查油质，定期换油。

（3）保持齿轮工作在正常的润滑状态。

（4）经常检查齿轮传动的啮合状况，保证齿轮处于正常的传动状态。