齿轮高效传动机械效率可达95%-99%(闭式传动),能量损耗极低。
1.齿轮的力学定义,扭矩(T)= 作用力(F)× 分度圆半径(r),单位为N·mm。通过齿轮啮合点的接触力实现能量传递,分度圆半径差异直接影响扭矩转换比例。
2.齿轮的核心转换关系,减速增矩:当主动轮齿数(Z₁)<从动轮齿数(Z₂)时,输出转速降低但扭矩按齿数比(Z₂/Z₁)放大;增速减矩:反之则输出转速提高而扭矩减小,如电动汽车电桥驱动系统通过行星排实现紧凑型高传动比设计;
3.分度圆直径:直接决定力臂长度,φ20齿轮比φ10齿轮在相同作用力下扭矩传递能力翻倍。
4.齿数比:主从动轮齿数比构成传动比(i=Z₂/Z₁),与扭矩转换呈线性关系。
5.同轴扭矩守恒:同一轴上不同直径位置的扭矩相同,但不同轴间通过齿轮啮合实现扭矩转换。
6.功率守恒:忽略损耗时,输入功率(P=T₁×ω₁)=输出功率(P=T₂×ω₂),转速(ω)与扭矩(T)成反比。
齿轮精准传动比齿廓啮合保证瞬时传动比恒定,适用于精密机械如机床和钟表。