齿数比是机械传动系统中衡量齿轮传动特性的核心参数,定义为大齿轮齿数与小齿轮齿数的比值。其计算公式表现为主动齿轮与从动齿轮齿数的比值关系,例如当大齿轮齿数为10、小齿轮齿数为5时,齿数比为1:2。该参数与齿轮转速比呈反比例关系,直接决定转矩变化与速度转换。在变速箱设计中,不同齿数比组合可实现车辆爬坡性能与行驶速度的平衡调节,而减速器则通过增大齿数比来降低输出转速。
齿数比通过啮合齿轮的齿数比例确定,公式表达为从动齿轮齿数($)与主动齿轮齿数($)的商值。例如锥齿轮传动中,若主动锥齿轮有20齿,从动锥齿轮有40齿,则齿数比为2:1。变速箱设计中五菱兴旺车型采用1档3.5:1的齿数比配置,通过改变齿数组合实现档位切换时的转矩分配。
两齿轮的转速比(/n_2$)等于齿数比的倒数,满足方程式 imes n_1 = Z_2 imes n_2$。当大齿轮齿数为40、小齿轮齿数为20时,若主动轮转速200转/分,从动轮转速即为100转/分,验证了齿数比与转速的反比特性。该原理广泛应用于动力机械的调速系统设计。
锥齿轮、
斜齿轮等特殊齿形结构均遵循齿数比计算原则,不同齿数组合产生的传动特性差异成为机械设计的关键考量因素。工程实践中常通过调整齿数比来优化设备的动力输出曲线,如
混凝土搅拌机采用7:1的齿数比配置以平衡转速与搅拌扭矩。