齿轮轴传动是机械传动中常用的一种方式，通过齿轮的啮合实现动力和运动的传递，广泛应用于各类机械装置（如汽车、机床、压缩机、减速器等）。其核心原理是利用齿轮齿廓的啮合关系，将主动轴的旋动转化为从动轴的旋动，同时实现转速、扭矩和旋转方向的改变。以下是其具体原理和关键要点：
一、基本工作原理
1.啮合原理
齿轮轴传动基于渐开线齿廓（或其他齿形，如圆弧齿）的啮合特性：
主动齿轮（输入轴齿轮）旋转时，齿廓推动从动齿轮（输出轴齿轮）的齿廓，通过齿面接触传递力和运动。
齿廓设计满足齿廓啮合基本定律：两齿轮在啮合点的线速度沿公法线方向相等，确保传动平稳无冲击（渐开线齿形因易于加工、传动稳定而常用）。
旋转方向：
平行轴齿轮（如圆柱齿轮）：外啮合时转向相反，内啮合时转向相同；
相交轴齿轮（如圆锥齿轮）：转向垂直，通过锥齿啮合改变运动方向；
交错轴齿轮（如蜗轮蜗杆）：可实现大传动比，蜗杆主动时通常单向传动。
2.力的传递
主动轮齿对从动轮齿施加圆周力（切向力），驱动从动轮旋转；同时产生径向力（指向齿轮中心）和轴向力（斜齿轮、锥齿轮存在，与螺旋角或锥角相关）。
3.传动特性
优点：
传动效率高（圆柱齿轮可达98%以上），适合大功率传递；
传动比恒定，运动精度高（尤其高精度齿轮）；
结构紧凑，可实现大传动比（多级齿轮组合）。
缺点：
制造精度要求高（需滚齿、插齿、磨齿等加工工艺），成本较高；
对安装同轴度、平行度敏感（易产生振动和噪声）；
无过载保护（需额外设置装置）。
应用场景
动力传输：如汽车变速箱通过不同齿轮组合实现变速变扭；
速度/扭矩转换：风力发电机齿轮箱将低速大扭矩转换为高速小扭矩驱动发电机；
运动方向改变：工程机械的转向系统通过圆锥齿轮改变动力方向；
精密控制：机床进给系统利用齿轮齿条或蜗轮蜗杆实现高精度直线运动。
总结
齿轮轴传动通过齿轮齿廓的啮合，将主动轴的旋动传递给从动轴，实现转速、扭矩和方向的转换。其核心在于齿形设计、参数匹配及安装精度，广泛应用于需要、稳定动力传输的场景。理解其原理需结合齿轮类型、传动比计算和力的传递特性，是机械设计和设备维护的基础。
