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齿轮传动在生活中的应用

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  生活中运用到齿轮的有:汽车、钟表、电梯、机械表、汽车、变速自行车、面条机、榨汁机、食品加工机、打蛋器、水表、煤气表、缝纫机、CD机、红酒开瓶器、钟表、汽车变速箱、电风扇的摆头、洗衣机、闹钟等。

  轮缘上有齿轮连续啮合传递运动和动力的机械元件。齿轮在传动中的应用很早就出现了。19世纪末,展成切齿法的原理及利用此原理切齿的专用机床与刀具的相继出现,随着生产的发展,齿轮运转的平稳性受到重视。

  在压力角方面,小压力角齿轮的承载能力较小;而大压力角齿轮,虽然承载能力较高,但在传递转矩相同的情况下轴承的负荷增大,因此仅用于特殊情况。而齿轮的齿高已标准化,一般均采用标准齿高。变位齿轮的优点较多,已遍及各类机械设备中。

  齿轮的制造材料和热处理过程对齿轮的承载能力和尺寸重量有很大的影响。20世纪50年代前,齿轮多用碳钢,60年代改用合金钢,而70年代多用表面硬化钢。按硬度 ,齿面可区分为软齿面和硬齿面两种。

  软齿面的齿轮承载能力较低,但制造比较容易,跑合性好, 多用于传动尺寸和重量无严格限制,以及小量生产的一般机械中。因为配对的齿轮中,小轮负担较重,因此为使大小齿轮工作寿命大致相等,小轮齿面硬度一般要比大轮的高。

  硬齿面齿轮的承载能力高,它是在齿轮精切之后 ,再进行淬火、表面淬火或渗碳淬火处理,以提高硬度。但在热处理中,齿轮不可避免地会产生变形,因此在热处理之后须进行磨削、研磨或精切 ,以消除因变形产生的误差,提高齿轮的精度。

  机械表(mechanical watch)通常可分为下列两种:手上链及自动上链手表(AUTOMATIC)两种。机械表的动力来源是靠机芯内的发条为动力,带动齿轮进而推动表针。

  手动机械表,手上链机芯,通过转动手表的把头,将手表机芯中的主发条上满弦,经过发条完全放尽推动齿轮运转,推动指针走时。自动机械表,自动上链机芯的动力是依靠机芯内的摆陀重量带动产生,当佩带手表的手臂摇摆就会带动摆陀转动,同时带动表内主发条为手表上链,推动走时。

  每个档位都有不同传动比,相当于小齿轮与大齿轮的啮合能产生不同的转速,低速行驶时用低传动比(3档及以下),大轴转速低于发动机转速,根据公式P=FV,可获得更大的驱动力,高速时用高传动比(4档及以上),大轴转速高于发动机转速,降低牵引力获得更高速度,切档位即选择不同尺寸的齿轮和大轴的齿轮啮合。

  变速自行车是一种赛车,车轮细窄,目的是最大限度减轻车身重量,使骑行轻便、高速。自行车变速系统的作用就是通过改变链条和不同的前、后大小的齿轮盘的配合来改变车速快慢。

  前齿盘的大小和后齿盘的大小决定了自行车旋动脚蹬时的力度。前齿盘越大,后齿盘越小时,脚蹬时越感到费力。前齿盘越小,后齿盘越大时,脚蹬时越感到轻松。根据不同车手的能力,即可通过调整前、后齿盘的大小调整自行车的车速,或是应对不同的路段、路况。

  传动系将原动系的能量传给擒纵调速系的一组传动齿轮。通常由一系列轮片和齿轴组成(图3),在主传动中轮片是主动齿轮,齿轴是从动齿轮。传动比按照以下公式进行计算。

  i=Z1/Z2式中Z1为主动齿轮齿数,Z2为从动齿轮齿数。对于有秒针装置的钟表,其中心轮的轮片到秒轮的齿轴的传动比必须等于60。钟表传动系的齿形绝大多数是专门设计的。

  传统水表的内部结构从外向里可分为壳体、套筒、内芯三大件。内芯分为上、中、下三层,从玻璃窗看到的是上层,只有指针和刻度盘。其实最关键的是下层,这里面有个塑料轮,轮边上有许多塑料叶片,叫做“叶轮”。

  叶轮的轴垂直向上到达中层,轴上面有个小齿轮,用它和“十进制数齿轮”啮合,达到累计转数的目的。“十进制数齿轮”的作用是每当个位数齿轮转十圈,十位数齿轮就转一圈。换句话说,个位数齿轮转一圈,十位数齿轮就转十分之一圈。个位数齿轮是主动者,靠它来带动十位数齿轮。

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  特点:传动运动准确可靠,传递速度范围大且功率适应性强;使用效率较高,寿命长,结构紧凑;能在空间任意配置的两周之间传递运动和动力;不能无级变速,两周之间的距离也不能过大;有振动和噪声,且加工成本高。

  特点:齿轮排列在圆锥体外表上,并由大端向小端逐渐收缩,按齿形分为直齿、斜齿和曲齿,可传递两相交轴的运动和动力。

  生活应用:汽车后桥齿轮箱、液力传动内燃机车、风扇轴、车轴齿轮箱、牛头刨床工作台以及进给机构中。

  特点:传动平稳,运动精度高,噪声和振动较小;减速传动比大;效率较低,故不易传递较大功率,也不宜长期工作,需用钢材加工。

  特点:具有良好的减少性能,对主动件施加不大的扭矩,便可获得很大的推力,机械效率高,传动均匀、平稳、准确,且有自锁性能。

  应用:常用在螺旋压力机、起重机等机械中,在机床刀架传动工作台的进给结构及调整结构中。

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