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齒輪嚙合的基本原理基于共軛齒廓。共軛齒廓是指一對能滿足預(yù)定傳動比規(guī)律，且在傳動過程中能始終保持連續(xù)接觸的齒廓曲線。當(dāng)主動齒輪按照一定的角速度轉(zhuǎn)動時，通過其齒廓推動從動齒輪的齒廓，使從動齒輪以相應(yīng)的角速度轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)動力和運動的傳遞。

而為了保證齒輪傳動的平穩(wěn)性和高效性，必須滿足以下基本條件：

①齒廓連續(xù)接觸：確保負(fù)載分布均勻，避免局部應(yīng)力集中。

②中心距精確匹配：避免齒輪過度嚙合或嚙合不足。

③齒向一致性：確保全齒寬的載荷均勻分布。

二、公差對齒輪傳動效率的影響

1.位置公差

①中心距公差

中心距公差對齒輪傳動的影響較為顯著。如果中心距過大，會使齒輪的側(cè)隙進(jìn)一步增大，同時也會改變齒輪的嚙合角。嚙合角的改變會導(dǎo)致齒輪之間的受力情況發(fā)生變化，使輪齒之間的滑動摩擦力增大。

相反，中心距過小會使輪齒之間的間隙過小甚至干涉，產(chǎn)生嚴(yán)重的摩擦和磨損，這兩種情況都會導(dǎo)致傳動效率降低。

②同軸度公差

對于多級齒輪傳動系統(tǒng)，同軸度公差非常重要。如果齒輪軸的同軸度誤差較大，會使齒輪在運轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生偏心，導(dǎo)致輪齒之間的載荷分布不均勻，引起振動和額外的摩擦損失，從而降低傳動效率。

2.形狀公差

①齒形公差

齒形公差反映了齒廓形狀的準(zhǔn)確性。如果齒形誤差較大，齒廓不是理想的共軛齒廓形狀，在嚙合過程中，輪齒之間不能實現(xiàn)良好的線接觸，而是點接觸或局部接觸不良。這種情況下，接觸應(yīng)力會集中在局部區(qū)域，使摩擦力增大，同時也會產(chǎn)生振動和噪聲。

②齒向公差

齒向公差是指齒寬方向的形狀誤差。當(dāng)齒向誤差較大時，輪齒在齒寬方向上不能均勻地接觸和傳遞載荷。載荷會集中在齒寬的局部區(qū)域，使得局部接觸應(yīng)力過大，容易引起齒面膠合、磨損等失效形式。而且不均勻的載荷分布會導(dǎo)致齒輪在運轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生軸向力，增加了軸承的摩擦損耗，從而降低了傳動系統(tǒng)的整體傳動效率

3.齒厚公差

①齒厚公差

齒厚公差主要影響齒輪的側(cè)隙。如果齒厚公差控制不當(dāng)，側(cè)隙過大，在齒輪傳動過程中，會使主動輪齒對從動輪齒的作用力方向發(fā)生改變，產(chǎn)生額外的沖擊和振動。例如，當(dāng)側(cè)隙過大時，在齒輪嚙合的初始階段，輪齒之間需要先消除較大的間隙才能正常傳遞動力，這會導(dǎo)致能量損失增加，傳動效率降低。

②齒頂圓公差和分度圓公差

這些尺寸公差的變化會影響齒輪的模數(shù)和齒數(shù)的實際有效尺寸。若分度圓直徑因公差而產(chǎn)生較大偏差，會改變齒輪的節(jié)圓直徑，從而影響傳動比。當(dāng)傳動比發(fā)生變化不符合設(shè)計要求時，齒輪在運轉(zhuǎn)過程中會出現(xiàn)運動不協(xié)調(diào)的情況，導(dǎo)致摩擦損失增大，傳動效率下降。

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