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一、核心功能：动力传递与运动控制

能量传递与扭矩放大

工程机械需在高负载、强冲击工况下作业（如挖掘硬土、吊装重物），齿轮通过啮合传动将发动机/电机的动力传递至执行机构（如行走装置、工作臂、液压泵等）。

变速变矩：通过齿轮组（如变速箱、分动箱）调整转速与扭矩，满足不同工况需求。例如：

行走系统中，低速挡齿轮可放大扭矩，使设备在爬坡或重载时获得更强驱动力；

高速挡齿轮降低扭矩、提升转速，满足平地行驶效率。

运动方向与精度控制

换向传动：圆锥齿轮（如挖掘机驱动桥的主减速器）改变动力传递方向（如将发动机的水平旋转转为车轮的垂直旋转）；

定位：回转支承齿轮（如起重机回转机构的内/外齿圈）确保工作臂360°平稳旋转，齿形精度（如渐开线齿）避免卡滞，保证作业位置控制精度（如±0.1°）。

二、关键应用场景：支撑设备核心动作

行走系统（驱动与转向）

驱动桥齿轮：包括主减速器齿轮（圆锥齿轮）、差速器齿轮（行星齿轮）、轮边减速器齿轮（圆柱齿轮/行星齿轮），将动力分配至车轮，适应复杂地形（泥泞、陡坡）的高扭矩需求，同时允许两侧车轮差速转动，避免打滑。

转向齿轮：装载机的转向器齿轮（如循环球式齿轮）将方向盘的小扭矩转换为转向油缸的大推力，实现灵活转向。

工作装置（挖掘、装载、吊装）

液压系统齿轮泵：齿轮泵的齿轮啮合形成密封容积，通过旋转吸入/排出液压油，为动臂、铲斗、吊钩等执行机构提供高压油源，齿轮精度直接影响液压系统的压力稳定性和效率（泄漏量≤1%）。

工作臂传动齿轮：挖掘机的斗杆/动臂油缸驱动齿轮齿条机构，将直线运动转为旋动，实现挖掘角度的控制；起重机的变幅机构齿轮箱通过多级齿轮减速，确保起重臂平稳变幅。

回转与制动系统

回转齿轮圈：工程机械（如挖掘机、起重机）的回转平台通过外齿圈/内齿圈与回转支承配合，齿轮与回转电机减速器啮合，实现平台的低速大扭矩旋转，同时承受数十吨的轴向力、径向力和倾覆力矩。

制动齿轮：停车制动时，齿轮与制动片/制动器啮合，锁定传动系统，防止设备滑动（如斜坡驻车）。

三、工况下的核心作用：承载与可靠性

高载荷与抗冲击能力

材料采用高强度合金钢（如20CrMnTi、42CrMo），经渗碳淬火、磨齿等工艺，齿面硬度达HRC58-62，齿根弯曲强度≥1000MPa，可承受瞬时过载（额定载荷的1.5-2倍），避免断齿或齿面胶合（如挖掘机铲斗突然插入硬岩时的冲击载荷）。

行星齿轮机构（如装载机变速箱）通过多齿同时啮合，将载荷分散到多个齿轮，提升承载能力和抗冲击性。

恶劣环境适应性

防尘设计：齿轮箱密封结构（如迷宫式密封、O型圈）防止粉尘（沙漠工况）、泥水（涉水作业）进入，润滑脂/润滑油选择耐温、抗乳化型号，延长齿轮寿命（设计寿命≥10,000小时）。

耐疲劳设计：针对交变载荷（如起重机启停时的周期性载荷），齿轮齿廓修形、齿向鼓形修整，减少边缘接触应力，避免疲劳点蚀。

四、对设备性能的直接影响

效率提升：高精度齿轮（精度等级ISO6-7级）传动效率可达98%以上，减少能量损耗，降低油耗/电耗；

可靠性保障：齿轮故障（如断齿、磨损）可能导致设备停机，其可靠性直接影响工程进度，齿轮可将故障率控制在0.1%以下；

智能化支撑：随着工程机械向电动化、自动化发展（如无人挖掘机），齿轮传动的高精度、低振动特性为传感器安装和控制提供基础，助力智能作业（如毫米级定位）。

总结

工程机械齿轮不仅是“动力枢纽”，更是设备应对严苛工况的“钢筋铁骨”。其核心作用在于：

传递动力：实现能量转换与方向控制；

承载载荷：在高冲击、重负荷下稳定运行；

保障可靠：通过材料、工艺优化，适应粉尘、湿度、温度剧变等恶劣环境。

从挖掘机的挖掘力到起重机的起重量，从装载机的行驶速度到摊铺机的摊铺精度，齿轮的性能直接决定了工程机械的“力量”与“精度”，是推动工程建设、进行的关键机械基础。