齿轮传动：精密工程的瑰宝
齿轮机构以其卓越的性能在众多机械系统中占据主导地位。它以结构紧凑，可靠性高著称，实现了高效能和长久的使用寿命。齿轮传动的关键特性在于其广泛的功率范围和速比选择，保证了平稳、准确的传递，以及令人赞叹的传动效率。常见的齿轮机构类型包括平行轴圆柱齿轮、内啮合圆柱齿轮、行星齿轮、锥齿轮和蜗轮蜗杆，每一种都根据特定应用场合展现其独特价值。
齿轮机构的核心在于其渐开线设计和精确的参数定义，如模数、齿数和压力角。制造工艺精细，如铸造和热轧，辅以仿形法和范成法，确保齿轮的精准成型。然而，齿轮的使用寿命却受到诸如轮齿折断、点蚀、胶合和磨损等失效形式的挑战，因此，优选的材料如优质碳素钢、合金钢和铸铁，以及热处理过程如正火、调质和表面淬火，都是保证齿轮耐用性的关键。
齿轮传动的精妙之处在于其轮系分类，定轴轮系与周转轮系的区分，前者轴线固定，后者轴线旋转。轮系的功能强大，能实现增比、远传、变速和运动的分解与合成。计算传动比和遵循方向规则是设计齿轮箱时不可或缺的步骤。在风力发电机齿轮箱中，增速功能尤为关键，需考虑压力角、模数、齿数等参数，同时保证在承受动、静载荷时的稳定性和高效能，噪音控制在85-100分贝范围内。
行星齿轮传动以其体积小巧、效率高和承载能力强的特点，对齿数的选择有着多重考量。齿轮箱结构繁多，润滑方式多样，从飞溅式到压力式，再到混合式，以适应各种复杂工作环境。兆瓦级齿轮箱的复杂性更显技术含量，需精细设计以确保最佳性能。
箱体作为齿轮箱的核心支撑，要求足够的刚性和减振性能。铸铁箱体因其易于加工和减振特性成为常见选择，同时还能安装弹性减震器来进一步提升振动控制。
齿轮和轴的制造采用锻造毛坯，确保高精度，并通过热处理提升耐磨性。连接方式多种多样，如平键、花键或过盈配合，保证了连接的稳定性和可靠性。
滚动轴承是齿轮箱中的重要组件，广泛应用于各种场合。其温升异常通常预示着潜在损坏，同时润滑方式多样，轴承故障往往导致整个系统的故障连锁反应。
密封技术则要求非接触或接触式设计，兼顾抗磨和冷却性能，以确保润滑系统的持久运行。
齿轮箱的润滑与冷却采用飞溅或强制方式，选择润滑油时重点在于防止胶合和点蚀的发生，以延长齿轮的使用寿命。
在使用与维护阶段，齿轮箱需经过空载试运转，并定期更换润滑油。初次运行500小时后，根据需要调整更换频率。齿轮箱的换油周期通常在5000到10000小时运行后进行，而每半年一次的全面检修则是保持齿轮箱健康运转的关键。
最后，齿轮箱的常见故障包括齿轮损伤（如断齿、疲劳和胶合）、轴承损坏、轴断裂（过载和疲劳）以及油温过高（不得超过80℃，温差建议控制在15℃以内），预防这些故障是确保齿轮传动系统长期稳定运行的重要环节。