齒輪軸傳動是機械傳動中常用的一種方式，通過齒輪的嚙合實現動力和運動的傳遞，廣泛應用于各類機械裝置（如汽車、機床、壓縮機、減速器等）。其核心原理是利用齒輪齒廓的嚙合關系，將主動軸的旋動轉化為從動軸的旋動，同時實現轉速、扭矩和旋轉方向的改變。以下是其具體原理和關鍵要點：
一、基本工作原理
1.嚙合原理
齒輪軸傳動基于漸開線齒廓（或其他齒形，如圓弧齒）的嚙合特性：
主動齒輪（輸入軸齒輪）旋轉時，齒廓推動從動齒輪（輸出軸齒輪）的齒廓，通過齒面接觸傳遞力和運動。
齒廓設計滿足齒廓嚙合基本定律：兩齒輪在嚙合點的線速度沿公法線方向相等，確保傳動平穩無沖擊（漸開線齒形因易于加工、傳動穩定而常用）。
旋轉方向：
平行軸齒輪（如圓柱齒輪）：外嚙合時轉向相反，內嚙合時轉向相同；
相交軸齒輪（如圓錐齒輪）：轉向垂直，通過錐齒嚙合改變運動方向；
交錯軸齒輪（如蝸輪蝸桿）：可實現大傳動比，蝸桿主動時通常單向傳動。
2.力的傳遞
主動輪齒對從動輪齒施加圓周力（切向力），驅動從動輪旋轉；同時產生徑向力（指向齒輪中心）和軸向力（斜齒輪、錐齒輪存在，與螺旋角或錐角相關）。
3.傳動特性
優點：
傳動效率高（圓柱齒輪可達98%以上），適合大功率傳遞；
傳動比恒定，運動精度高（尤其高精度齒輪）；
結構緊湊，可實現大傳動比（多級齒輪組合）。
缺點：
制造精度要求高（需滾齒、插齒、磨齒等加工工藝），成本較高；
對安裝同軸度、平行度敏感（易產生振動和噪聲）；
無過載保護（需額外設置裝置）。
應用場景
動力傳輸：如汽車變速箱通過不同齒輪組合實現變速變扭；
速度/扭矩轉換：風力發電機齒輪箱將低速大扭矩轉換為高速小扭矩驅動發電機；
運動方向改變：工程機械的轉向系統通過圓錐齒輪改變動力方向；
精密控制：機床進給系統利用齒輪齒條或蝸輪蝸桿實現高精度直線運動。
總結
齒輪軸傳動通過齒輪齒廓的嚙合，將主動軸的旋動傳遞給從動軸，實現轉速、扭矩和方向的轉換。其核心在于齒形設計、參數匹配及安裝精度，廣泛應用于需要、穩定動力傳輸的場景。理解其原理需結合齒輪類型、傳動比計算和力的傳遞特性，是機械設計和設備維護的基礎。
