齿轮作为机械传动中最基础、最常用的部件之一，广泛应用于汽车、机床、工业自动化、机器人等设备中。它通过啮合传递运动和动力，实现速度、转矩与方向的调节。为了更好地理解其性能与用途，我们需要深入了解齿轮的结构与各组成部分的作用与特性。

1、齿轮的基本构造

① 齿面（工作面）

• 是齿轮传递动力和接触的关键部位
• 直接与另一齿轮啮合，通过滑动与滚动方式传递力矩

② 齿根

• 齿槽底部与齿轮本体连接的部位
• 是受力最集中的区域，需具备良好的抗疲劳强度

③ 齿顶与齿顶圆

• 齿的最外侧边缘称为齿顶
• 齿顶所构成的圆叫齿顶圆，是齿轮的最大外径

④ 齿槽与齿槽底

• 两个相邻齿之间的凹形部分为齿槽
• 齿槽底即齿根圆，影响啮合顺畅性与强度分布

⑤ 分度圆

• 理论上参与啮合的圆形轮廓，决定齿轮的模数与齿距
• 是计算齿数、传动比和中心距等参数的重要参考

2、齿轮本体结构

① 轮毂（轮芯）

• 齿轮与轴连接的中部实体部分
• 通常带有键槽、螺孔或花键，用于传递扭矩

② 轮缘（齿圈）

• 承载全部齿形的圆环部位
• 与轮毂通过整体或焊接、压装等方式连接

③ 轮辐（仅限轮辐式结构）

• 连接轮毂与轮缘之间的“桥梁”
• 减轻结构重量，增强动态响应性，常用于大直径齿轮

3、齿轮结构类型扩展（常见设计形式）

① 整体式齿轮

• 齿圈与轮毂为一体加工，刚性高、精度稳定
• 适用于高速、高精度场景，如机床主轴齿轮

② 分体式齿轮（组合齿轮）

• 齿圈可拆卸，便于更换与维护
• 常用于大型设备或需要换齿比的场景

③ 齿圈焊接式

• 利用焊接或热胀冷缩将齿圈与轮毂组装
• 成本低，适合中等负载工况

④ 胶合齿轮 / 消音齿轮

• 在金属齿轮齿面粘贴聚合物材质，降低运行噪音
• 常用于打印设备、轻负载传动装置中

4、关键尺寸与几何参数

① 模数（m）

• 齿轮大小与啮合特性的基本参数
• 模数相同的齿轮才能啮合

② 齿数（z）

• 决定齿轮直径及传动比大小
• 齿数越多，传动越平稳，负载越大

③ 压力角（α）

• 影响啮合平稳性与受力分布
• 标准值多为20°或25°

④ 螺旋角（针对斜齿轮）

• 斜齿轮特有参数，影响轴向力与啮合性能

5、齿轮结构优化建议

① 高速齿轮选用整体式结构，确保动平衡

② 重载齿轮推荐轮辐式设计，减轻重量同时保持强度

③ 精密场景应重点控制齿顶跳动与齿向误差

④ 可选用表面热处理（如渗碳、淬火）提升齿面硬度与寿命

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