齒輪的發展及特點

齒輪是一種輪緣上有齒且能連續嚙合傳遞運動和動力的機械元件，即齒輪是依靠齒的嚙合傳遞運動和動力的輪狀機械零件。

人類對齒輪的使用源遠流長，但早期的齒輪并沒有齒形和齒距的規格要求，因此連續轉動的主動輪往往不能使被動輪連續轉動。為了解決這一問題，齒形逐漸發展為弧形，并通過減小齒距使被動輪獲得連續轉動。

齒輪傳動具有傳動效率高、傳動比準確、功率范圍大、傳動平穩、噪聲低、使用壽命長等優點。齒輪在運轉時，齒輪齒面承受接觸應力和摩擦力，齒根要承受彎曲應力，有時還要承受沖擊力。齒輪機構在工業產品中廣泛應用，其設計與制造水平直接影響到工業產品的品質。

齒輪的分類及加工

齒輪的分類方法有很多種，結合風電齒輪箱的特點，為了理解方便，可將齒輪結合傳動機構進行分類：

1、定軸輪系：可進一步分為平面定軸和空間定軸，風電齒輪箱平行級部分為平面定軸，傳動方式為外嚙合傳動。


2、周轉輪系：可進一步分為行星輪系和差動輪系，風電齒輪箱行星級部分一般為行星輪系結構，也部分齒輪箱采用差動輪系結構。傳動方式為外嚙合傳動（太陽輪、行星輪）+內嚙合傳動（行星輪、內齒圈）。


目前技術最成熟，使用最廣泛的齒輪為漸開線齒輪（即齒廓曲線為漸開線），其加工原理分為成形法和展成法兩類。

成形法：刀刃形狀與被切齒輪齒槽的形狀相符，齒面由成形刀具直接切出，例如銑齒等。


銑齒

展成法：齒面是根據齒輪的嚙合原理來形成的，例如滾齒、插齒等。


滾齒

漸開線齒輪的基本結構


輪齒（齒）：齒輪上每一個用于嚙合的凸起部分。一般來說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于齒輪或蝸桿軸線的平面。

法面：在齒輪上，法面指的是垂直于齒輪齒線的平面。

齒頂圓：齒頂端所在的圓。

齒根圓：槽底所在的圓。

基圓：形成漸開線的發生線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，對于直齒輪，在分度圓上模數和壓力角均為標準值。

齒面：輪齒上位于齒頂圓柱面和齒根圓柱面之間的側表面。

齒廓：齒面被一指定曲面（對圓柱齒輪是平面）所截的截線。

齒線：齒面與分度圓柱面的交線。

端面齒距：相鄰兩齒同側端面齒廓之間的分度圓弧長。

模數：齒距除以圓周率π所得到的商，以毫米計。

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向距離。

齒根高：分度圓與齒根圓之間的徑向距離。

全齒高：齒頂圓與齒根圓之間的徑向距離。

齒寬：輪齒沿軸向的尺寸。

端面壓力角：過端面齒廓與分度圓的交點的徑向線與過該點的齒廓切線所夾的銳角。