一. 齿轮选型

1齿轮传动概述

齿轮传动首先自然是一对对的，故也叫齿轮副。原理其实大家基本都知道，很多玩具中都会有齿轮传动的身影，比如小时候玩的四驱车。就是两齿轮互相啮合互相推动，然后输出旋转动力或者改变传递动力的方向，当然一个是动力输入，一个是输出。

一般用到齿轮传动，大部分时候是为了减速增扭，增大输出转矩。如电机是输入的动力源，驱动小齿轮，小齿轮再带动大齿轮转。假设大小轮齿轮的直径比是2:1那么速度变成原先的0.5倍，但扭矩会增大为原先的2倍（原先的速度和扭矩自然是电机提供的）

另外一种很常见的用法就是改变动力传递方向，如齿轮齿条或者锥齿轮

齿轮传动的特点：

1.传动比准确，故电机所配的减速机大部分也都是齿轮减速原理
2可传递的功率非常大，可高达数万千瓦，其实就是工作可靠、强度大、寿命长。
3不过齿轮传动其实非标中用的最多的地方还是减速机上，不过减速机属于外购件，一般也不用我们设计

2。齿轮传动分类（按轴的布置方式分）
2.1平行轴齿轮传动所谓平行轴，就是两齿轮轴线是平行的。此种类别下，包括直齿轮传动、齿轮齿条传动、斜齿轮、人字齿我们挨个来看下。

平行轴齿轮传动主要就是传递动力，若两齿轮大小不一，就还具有减速增扭的作用

斜齿轮相对于直齿轮的特点是强度更高，因为它的啮合是逐渐咬入啮合的，对齿轮冲击更小，故大功率的减速箱很多都是用的斜齿轮。不过斜齿轮由于齿是斜的，所以会产生轴向力在啮合的时候，就是会让轴在轴向受力，此时需要搭配能承受轴向力的轴承，如角接触轴承或者圆锥滚子轴承，关于轴承我们在轴承章节细讲。

齿轮齿条这里就不赘述了，通过前面电机章节大家都了解其作用了，就是将转动运动变为直线运动。齿条其实可以看成是直径无穷大的齿轮，就类似地球虽然是圆的，但是直径太大了我们看着地面就是平的，或者你把它相成是一个大齿轮展平的

人字齿其实非标中很少见到，大家知道有这么回事即可。他其实可以看成两斜齿轮组合，这样左右两斜齿轮就平衡掉了轴向力。不过此种齿轮加工困难，安装困难，所以不常用。

内齿轮和齿圈的啮合，此种形式主要用在行星减速机上或者一些大型旋转设备上，如挖机的旋转座舱

2.2相交轴齿轮传动

按照齿轮类型的不同，分为直齿锥齿轮、斜齿锥齿轮和曲线锥齿轮但是作用都是一样的，改变动力传递方向

非标中直齿锥齿轮和曲线锥齿轮应该是最为常用的，这两其实可以类比前面的直齿齿轮和斜齿齿轮。之所以斜齿锥齿轮少用，是因为其可以被曲线锥齿轮代替，曲线锥齿轮又叫螺旋锥齿轮，虽然相比直齿同样也不好加工，但是性能比同样不好加工的斜齿轮锥齿轮更优异。

2.3蜗轮蜗杆传动最主要的使用场合就是减速机---蜗轮蜗杆减速机此类减速机最大的特点就是传动比非常大，可达上百，也就是说输出力可以很大。并且蜗轮蜗杆传动具有自锁性，也就是动力只能通过电机--蜗杆--涡轮而不能反向传递，这样当用于提升设备中时，即使断电，负载也很难掉下来，当然具体能吊多重也跟减速比有关。

齿轮传递级数的概念下图是个2级传动（包含了一级垂直轴传动，就是转了90度）锥齿轮也叫伞齿轮其实几级传动最简单就数齿轮传齿轮传了几次就可以

3齿轮相关参数和计算首先来看下面四张图，虽然参数有点多，但是大家不用担心，其实我们真正需要关注的参数并没那么多

3.1模数模数可以说是一个齿轮最重要的参数，它的意义最简单的理解就是理解成齿轮齿的大小

模数大的A齿轮和模数小的B齿轮，A的直径未必比B大，但是单独看某个具体的齿，那A的齿一定是比B大的。那么模数具体等于多少呢，或者说模数的值具体与齿轮上的哪个尺寸有关呢他跟齿距之间是等比例关系，系数就是π即模数m=p/π（模数一般用m表示齿距用p）这个公式就是这么规定的，大家不需要深入细究，记住就行模数的值是有标准可查的，大家可以翻看对应齿轮厂家的样册或者通过机械手册查询又或者通过大工程师查询（后面选型会讲）下面也列出了一部分标准0.4/0.5/0.6/0.7/0.75/0.8/0.9/1/1.25/1.5/1.75/2/2.25/2.5/2.75/3/3.5/4/4.5/5/5.5/6/7/8/9/10其实个人认为非标中最常见的模数可能就是1、2、3这些

3.2齿距那么也就是说知道了模数，这个齿轮的齿与齿之间的间距--齿距就知道了并且从模数的计算公式也能看出，模数越大，齿与齿之间的间距也越大，自然齿就越大，承载越大

3.3分度圆注意看下图，齿距是这段弧线的长度，即相邻两个齿，同一点之间的距离，那么问题来了，这个点具体取在哪个直径圆上？在分度圆上取的弧长，才是齿距。关于分度圆，大家只需要知道，这个圆就是两齿轮啮合时的啮合圆，也就是这两齿轮是在分度圆上进行啮合的，啮合点是在这个圆上的。当然这个圆是假设出来的，实际齿轮上是看不到它的。

分度圆具体的作用，主要是用来计算两齿轮的安装中心距。只有中心距正确，两个齿轮才能正常啮合。其第二个作用是，前面图片中的齿距、齿高、齿厚都是有了分度圆这个概念后，在其上面确定出来的，也就是分度圆还是用来确定齿轮相关参数的。那么自然要关注齿轮分度圆如何计算，至于中心距就是两个齿轮分度圆半径之和分度圆直径d=mz即模数乘以齿数就是分度圆直径至于这个公式是怎么得来的，为了便于大家记忆下面简单的推导下：齿距是分度圆上两个点之间的弧长，那么齿距乘以齿数就等于分度圆一整圈的长度，也就是分度圆的周长，那么周长有了，分度圆直径自然就能求了故分度圆直径d=pz/πp是齿距z是齿数两个相乘是周长，周长除以π就是直径有了d=pz/π我们又知道m=p/π就推导出了d=mz理解了模数和分度圆直径之间的关系，那就能明白前面我说，模数大的未必齿轮的直径就一定大，因为直径除了与模数有关还与齿轮的齿数有关

3.4齿轮其余参数然后来介绍下，齿顶圆、齿根圆、齿顶高、齿根高。这四个概念只需要了解下即可，实际工作中倒是很少用到。齿顶高或许在计算齿轮与别的件是否会干涉时需要用到，也就是算下齿轮的最大直径。首先齿顶高ha等于1倍的模数齿根高hf等于1.25倍的模数，故全齿高h=2.25m那么齿顶圆直径就是分度圆直径加2个齿顶高，齿根圆直径就是分度圆直径减2个齿根高再来看最后两个概念，齿厚和齿宽下图中的s就是齿厚B是齿宽，也就是整个齿轮的厚度方向上的高度注意齿宽和齿厚是很容易混淆的，齿宽是指齿轮齿的实体在轴向上的长度然后下图的e其实叫齿槽宽，这个参数很少说起大家只需记住一点，齿距=齿槽宽+齿厚且齿厚=齿槽宽4齿轮设计细节：

4.1齿轮一般是大小轮啮合，那么小齿轮毫无疑问会更脆弱些，故设计时我们往往会将小齿轮的齿宽做的比大齿轮稍大些，齿宽大了接触面自然就大了，承载就大了。有时候甚至小齿轮还会用比大齿轮更硬的材料，目的都是为了让他两的寿命尽可能一致。

4.2齿轮的强度主要是受两个因素影响，模数和齿宽所以如果当前的齿轮强度不够，要么加大模数要么加大齿厚4.3齿距越大虽然承载越高，但是噪音越大，齿宽越大，接触面越大，噪音则越小4.4齿轮啮合时两个齿之间是有间隙的，叫齿隙。当然一般情况下这个间隙是允