嚙合

嚙合是指兩機械零件間的一種傳動關係，稱為嚙合傳動。齒輪傳動是最典型的嚙合傳動，也是套用最廣泛的一種傳動形式。根據傳動原理的不同，有直齒齒輪嚙合傳動和斜齒齒輪嚙合傳動。

基本介紹

• 中文名：嚙合
• 外文名：engage
• 分類：平面齒輪嚙合和空間齒輪嚙合
• 缺點：製造和安裝精度要求高等
• 特點：主動齒輪與從動齒輪間的傳遞運動
• 學科：機械工程、傳動、嚙合傳動

簡介

齒輪嚙合傳動具有適應範圍大、傳遞效率較高、工作壽命長、傳動平穩、可靠性高、能保證瞬時傳動比恆定、能實現各種位置要求的兩軸傳動等特點，在近代機械傳動中套用十分廣泛。它由主動齒輪、從動齒輪和機架組成。通過齒輪的嚙合作用，將主動輪（軸）的運動和動力傳遞給從動（軸），並獲得需要的轉速和扭矩。

結構組成

齒輪嚙合傳動通常由主動齒輪、從動齒輪和機架組成。

應力組成

根據兩齒輪嚙合傳動過程中齒輪齒廓不同，齒輪嚙合傳動工作時所受的應力有兩種情況。

直齒輪嚙合傳動

1、圓周力

2、徑向力

斜齒輪嚙合傳動

1、圓周力

2、徑向力

3、軸向力

分類

根據不同的分類方法，齒輪嚙合傳動的類型很多。

按一對齒輪嚙合傳動的角速度是否恆定，可分為非圓齒輪嚙合傳動及圓形齒輪嚙合傳動。

按輪齒形狀的不同，可分為漸開線齒輪嚙合傳動、圓弧齒輪嚙合傳動、擺線齒輪嚙合傳動等。

按輪齒形狀的不同，可分為直齒嚙合傳動、斜齒嚙合傳動、曲齒嚙合傳動。

按齒面硬度的不同，可分為軟齒面齒輪(<350HBS)嚙合傳動和硬齒面齒輪（>350HBS）嚙合傳動。

按齒輪工作條件的不同，可分為開式齒輪嚙合傳動和閉式齒輪嚙合傳動。前者沒有封閉的齒輪箱體，輪齒外露，易於收到灰塵的影響，潤滑條件也較差；後者有封閉的齒輪箱體。

效率

齒輪嚙合傳動的效率與齒輪的類型、加工精度、齒輪及齒輪副定位裝置、傳動形式以及潤滑情況都有關，一般情況下圓柱直齒輪傳動的效率為0.9～0.99，常用8級圓柱直齒輪傳動為0.97；圓錐齒輪傳動的效率為0.88～0.98，常用8級圓錐齒輪傳動為0.94～0.97。提高齒輪嚙合傳動效率的措施有：主動齒輪更換齒數多的；從動齒輪更換齒輪齒數少的傳動齒輪；齒輪傳動加上合適的稀油潤滑。

特點

（1）優點：能適應很寬範圍的速度和功率傳動。其圓周速度可從很低到高達300m/s；傳動效率較高、工作壽命長、傳動平穩、可靠性高；能保證瞬時傳動比恆定；能實現各種位置要求的兩軸傳動。

（2）缺點：兩輪必須接觸，因此不宜用於軸間距離較大的傳動；對製造和安裝的精度要求較高，否則會產生較大的噪音。

失效形式

齒輪嚙合傳動的失效，主要是指輪齒的失效。由於齒輪嚙合傳動的套用場合、工作條件、齒輪材料和熱處理工藝各有不同，導致其失效形式也比較多，但常見的失效形式有以下五種。

（1）輪齒折斷

在運行工程中承受載荷的齒輪，如同懸臂樑，其根部受到脈衝的周期性應力超過齒輪材料的疲勞極限時，會在根部產生裂紋，並逐步擴展，當剩餘部分無法承受傳動載荷時就會發生斷齒現象。齒輪由於工作中嚴重的衝擊、偏載以及材質不均勻也可能引起斷齒。

（2）齒面疲勞點蝕

相互嚙合的兩輪齒接觸時，齒面間的作用力和反作用力使兩工作表面上產生接觸應力，由於嚙合點的位置是變化的，且齒輪做的是周期性的運動，所以接觸應力是按脈動循環變化的。齒面長時間在這種交變接觸應力作用下，在齒面的刀痕處會出現小的裂紋，隨著時間的推移，這種裂紋逐漸在表層橫向擴展，裂紋形成環狀後，使輪齒的表面產生微小面積的剝落而形成一些疲勞淺坑。

（3）齒面磨損

對於開式齒輪傳動或含有不清潔的潤滑油的閉式齒輪傳動，由於嚙合齒面間的相對滑動，使一些較硬的磨粒進入了摩擦表面，從而使齒廓改變，側隙加大，以至於齒輪過度減薄導致齒斷。一般情況下，只有在潤滑油中夾雜磨粒時，才會在運行中引起齒面磨粒磨損。

（4）齒面膠合

對於高速重載的齒輪傳動中，因齒面間的摩擦力較大，相對速度大，致使嚙合區溫度過高，一旦潤滑條件不良，齒面間的油膜便會消失，使得兩輪齒的金屬表面直接接觸，從而發生相互粘結。當兩齒面繼續相對運動時，較硬的齒面將較軟的齒面上的部分材料沿滑動方向撕下而形成溝紋。

（5）齒麵塑性變形

在衝擊載荷或重載下，齒面易產生局部的塑性變形，從而使漸開線齒廓的曲面發生變形。

維護

注意事項

（1）及時清除齒輪嚙合工作面的污染物，保持齒輪清潔。

（2）正確選用齒輪的潤滑油（脂），按規定及時檢查油質，定期換油。

（3）保持齒輪工作在正常的潤滑狀態。

（4）經常檢查齒輪傳動的嚙合狀況，保證齒輪處於正常的傳動狀態。

（5）禁止超載、超載運行。