齿轮类型：各种机械齿轮概述

齿轮类型：各种机械齿轮概述

齿轮是机械传动系统中的重要组成部分，用于改变扭矩和速度。从简单的时钟到复杂的汽车传动系统，齿轮的应用无处不在。本文将详细介绍齿轮的类型、特点、设计参数以及制造工艺，帮助读者全面了解这一重要的机械部件。

什么是齿轮？

齿轮是一种常见的传动机构，具有变速范围广、效率高、精度高、耐用、结构紧凑等优点。但它们也存在维护成本高、噪音、振动、制造和安装精度要求高、摩擦损失大等缺点。为了在实际应用中达到最佳的传动效果，必须根据特定的使用情况和要求选择合适的齿轮类型和规格。

齿轮的优点

• 传输效率高，能够有效地将动力传输给其他零件
• 制造精度高，确保传动轴精确同步运动，进而提高设备的精度与稳定性
• 紧凑的传动结构节省空间，适合空间受限的应用
• 它们非常适合传输高扭矩值
• 只需要日常润滑，因此很少需要维护
• 齿轮通常由具有高强度和耐用性的金属材料制成，以承受高负载和冲击

齿轮的缺点

• 齿轮的制造和安装精度很高，如果精度不够，就会影传动的精度和效率
• 齿轮不灵活
• 齿轮在传动过程中会产生噪音和振动，影响工作环境和设备的稳定性
• 轴距较远时不宜使用齿轮

不同类型的齿轮及其应用

在力学中，齿的排列、用途和运动方向决定了齿轮所属的分类。下面列出了最重要的齿轮类型。

正齿轮

当主动轴和从动轴平行时，正齿轮在同一平面内传递动力。正齿轮的齿与轴的轴线对齐。因此，当平行轴与另一个正齿轮啮合时，动力在平行轴中传输。这些是使用最广泛的齿轮类型，可用于减速器、齿轮泵和马达、输送系统、汽车和其他用途。

锥齿轮

锥齿轮的轮齿排列成圆锥形。它们沿着垂直轴方向传递力。即，以90度角或直角相交的轴。然而，锥齿轮比平行轴设计成本更高，且每种尺寸不能传递大量扭矩。

内齿轮

这是一种在环内侧加工有齿以与正齿轮啮合的齿轮。它主要用于行星齿轮和齿轮联轴器等应用。

斜接齿轮

由于锥齿轮的齿数相同，因此锥齿轮在锥齿轮中是独一无二的。这些齿轮在不改变速度的情况下改变动力传输，因为它们的轴以90度角排列。由于其一齿轮比，斜切齿轮很特殊。另一方面，其他锥齿轮的传动比可以从10:1到500:1不等。

冠齿轮

冠齿轮的齿（通常称为面齿轮）同样垂直于轮面定位。它们的螺距锥是九十度。冠齿轮在工业中通过与其他锥齿轮或正齿轮啮合来驱动圆周运动。

准双曲面齿轮

虽然准双曲线齿轮在非相交轴上工作，但它在外观上类似于螺旋锥齿轮。它们广泛分布于汽车行业并以90度角运行。这些齿轮出现在汽车的车轴上。

螺旋锥齿轮

与直齿锥齿轮相比，螺旋锥齿轮机械齿轮具有更好的轮齿重合度和弯曲的齿线。因此，它们更坚固、更高效，且产生的噪音和振动更少。不过，他们遇到了制造挑战。

直锥齿轮

最流行的锥齿轮齿组合是直锥齿轮。这是因为设计制造起来非常简单直接。当匹配正确时，直斜齿会立即接触在一起，而不是逐渐接触在一起。直锥齿轮类型具有圆锥形节面，带有朝尖端逐渐变细的直齿。

斜齿轮

正齿轮与轴平行，而斜齿轮的齿以一定角度定向。在传输过程中，它们的牙齿会相互接触。因此，斜机械齿轮可以支撑更重的负载。此外，由于负载分布更均匀，因此运行时振动和噪音更小。此外，由于摩擦较小，它们受到的磨损也较小。这里展示了各种斜齿轮。

人字形齿轮

双斜齿轮和这套装置非常相似。它们的两个螺旋面之间没有间隙并且较小。人字齿齿轮中的两个斜齿轮并排连接。它们更适应用于涉及振动和高冲击的应用，但其稀缺性源於其高生产成本和制造挑战。

螺丝起子

一组具有45度扭转角的两个斜齿轮称为螺旋齿轮。它们发生在既不平行也不相交的轴上。单齿接触导致它们的承载能力较低。因此，传输高功率并不是这些齿轮的最佳用途。

蜗轮

蜗轮由配合齿轮（蜗轮）和轴（蜗杆）组成，轴上有螺旋状切口。使用这种齿轮类型，通过不相交的轴以直角传输动力。不同类型的齿轮通过滑动接触减少摩擦，实现更平稳、更安静的旋转。因此它们可用于高冲击情况。由于效率低，它们只能用于低功耗应用。

蜗轮蜗杆的应用：

• 农业机械
• 紧凑型输送机
• 包装用品

齿轮齿条

成对的齿条和小齿轮是常见的。它们由两个圆形齿轮组成，其小齿轮与齿条（线性齿轮）啮合。它们将旋转运动转换为线性运动。这些齿轮常见于汽车转向系统。斜齿轮或直齿轮可与齿条齿轮系统一起使用。汽车转向装置主要采用齿轮齿条传动装置。

不同类型机械齿轮的简要表

齿轮设计的基本参数

我们将讨论影响的基本齿轮因素齿轮设计。

模数

术语“模数”描述了轮齿的毫米尺寸。因此，轮齿的尺寸和模数直接相关。这是需要注意的一个重要的杠杆方面。节圆直径除以齿轮总齿数的结果就是模数。在数学方面，我们将其表示为：模数等于节圆直径/齿数。然而，模组确实具有与它们在工业应用中的显示方式相对应的共同值。

齿轮的形状

大多数齿轮的轮齿会围绕圆柱体排列成一圈。它们的形状也有方形、三角形、圆锥形和椭圆形。对于扭矩和转速，圆形齿轮系统具有固定的齿轮比。因此，相似的输入会产生相同的输出扭矩和速度。非圆齿轮类型具有相反的特征。因此，它们能够执行独特的不规则运动需求，例如速度变化和反向运动。

压力角

齿与节线法线所成的角度称为压力角。一般来说，20度是常见的压力角。然而，存在14.5°和17.5°角的几种情况。更大的齿强度是更宽的齿根的结果，这通过更大的压力角来表示。

齿数

在决定齿轮尺寸时，齿数以及模数和压力角值是关键因素。当利用以下公式计算齿轮速度（齿轮比）时，齿数至关重要：输入和输出齿轮的总齿数。

齿轮轴的配置

齿轮轴有三种不同的配置：非平行（或非相交）、平行和相交。平行轴齿轮与沿相反方向旋转的轴平行。非平行齿轮的轴线穿过不同的平面，而相交齿轮的轴线交叉在同一平面上。另一方面，非平行齿轮比相交和平行齿轮设计速度更慢且效率更低。

扭转角

齿相对于圆柱体轴线的倾斜角称为扭转角。通过增加齿轮的扭转角来产生增加的推力方向。因此，机器的效率降低。当扭转角小于25度时，斜齿轮效果最佳，以便最大限度地减少推力。

扭转方向

当齿轮的齿指向右侧时，称为右旋齿轮；当齿轮的齿指向左侧时，称为左旋齿轮。当两个斜齿轮或锥齿轮一起工作时，它们必须具有相反的扭转方向才能发生动力传输。例如，两个斜齿轮，其齿沿相同方向移动，则永远不会啮合。另一方面，蜗轮和螺旋齿轮啮合，但是单向的。

设计和选择齿轮时的注意事项

以下是选择和制造齿轮时需要考虑的一些重要事项。

设计准则

齿轮规格没有行业标准，因此它们差异很大。齿轮设计通常符合机器或系统的设标准或制造商的标准。为了支持本国的工业，一些国家仍然制定了标准。例如，美国齿轮制造商协会 (AGMA) 是美国齿轮的组织组织。德和日本也以这种方式连接在一起。

价格

成本是一个考虑因素，特别是在购买专用设备时。成本受到设计、材料、结构、表面处理、精度和润滑需求的影响。虽然选择满足所有要求的齿轮至关重要，但也必须考虑成本。因此，在符合标准的情况下，最好使用常规齿轮，因为定制齿轮会产生额外的成本。

尺寸限制

齿轮可以占据的空间受到尺寸限制的限制。例如，齿轮必须位于轴的中间。为了更好地匹配齿轮系统，它们有时会离中心稍远。在某些情况下，齿形会发生变化。管理尺寸限制的另一个好方法是使用在可用空间中效果最好的特定设备和设计。

操作条件和环境

齿轮性能和耐用性很大程度上取决于其操作和环境条件。牙齿在运转过程中会受到压力和摩擦。相反，环境因素包括温度、湿度和清洁度。这两种情况对齿轮的种类和设计要素（包括表面处理、结构、润滑剂和润滑技术）有影响。

传输条件

运动和扭矩经常通过机械齿轮在机器部件之间传输。然而，它们可能会改变运动方向并产生更高的速度或扭矩，这取决于它们的结构和设计。在构造齿轮时，方向的变化或速度或扭矩的增加以及规格和应用要求是重要的考虑因素。它们可能会对装备的配置、设计和种类产生影响。

如何生产齿轮？

几个齿轮制造 工艺用于制造齿轮。其中包括，例如：

• 锻造
• 擠压和冷拔
• 粉末冶金
• 落料
• 齿轮加工

齿轮的最终形状和尺寸通常通过机械加工来实现。齿轮在制造后可以通过研磨和珩磨等表面处理进行整体改进。

常见问题

哪些是最好的齿轮？

根据规格和需求，不同类型的齿轮最适用于不同的功能。尽管如此，正齿轮仍然是最常用的齿轮。它们制作起来相当简单，且精度很高。

链轮与齿轮有什么差别？

一个。链轮和齿轮是类似的机械装置，由于它们都有齿，因此有助于传递动力。不过，两者之间存在一些显着差异。
b.当火箭与自行车链条或军用坦克履带锁定时，齿轮齿会互锁。
c.火箭只能沿著平行轴运行，但齿轮可以以平行、垂直和其他配置传递扭矩。
d.链条和链轮适合长距离传输，而齿轮更适合短距离传输。
e.扭矩透过齿轮沿相反方向传递。然而，对于火箭来说，情况却恰恰相反。

小齿轮和齿轮有什么差别？

当两个齿轮啮合在一起时，最小的齿轮称为小齿轮。很多时候，小齿轮是驱动器，齿轮是驱动器。当小齿轮是驱动齿轮时，有一个降压驱动装置，可产生更大的扭矩，但输出速度较低。