不同类型的齿轮 正齿轮
正齿轮为圆柱形,齿与齿轮轴线平行。其简单的设计使其成为需要简单动力传输的应用场合的标准选择。
在平行轴系统中,正齿轮运转时,由于齿间滑动接触会产生噪音。渐开线是一种齿形,可以使齿轮齿始终啮合,从而减少噪音。
然而,当齿轮突然高速啮合时,仍然会产生声音,这会限制它们在特定条件下的使用。
应用 正齿轮因其价格实惠、可靠性高而广泛应用于变速箱、传送系统、钟表和家用电器。它们非常适合需要精确运动调节的低速应用,例如机械钟表或基础机械。
性能 由于设计和制造简单,具有成本效益 易于采用滚齿等标准齿轮切削工艺进行生产 由于摩擦最小,效率高,通常超过 98% 适用于低速、高精度应用 缺点 由于突然的齿接触,高速运转时会产生噪音 与更复杂的齿轮类型相比,负载能力有限 容易振动,需要精确对准 斜齿轮
斜齿轮的齿与圆柱体的轴线成一定角度,在齿轮上形成螺旋线。这使得齿与齿之间逐渐啮合,而不是像直齿轮那样一次性啮合,从而实现更安静的运转和更少的振动。
这种类型的齿轮具有弯曲的齿线,由于齿轮啮合更大,因此可以承受比正齿轮更大的负载。
单斜齿轮会产生沿齿轮轴线的推力。双斜齿轮(也称为人字齿轮)可以消除或减小推力。
应用 斜齿轮因其平稳的动力传输和高负载能力而常用于汽车变速器、工业机械和涡轮机,这对所有这些设备都至关重要。压缩机和泵也在高速应用中使用它们。
性能 由于采用渐进式齿啮合而非正齿轮,因此运行安静 由于齿接触面积增加,负载能力更高 适用于振动较小的高速应用 平稳的动力传输增强了系统可靠性 缺点 轴向推力需要推力轴承,增加了复杂性 制造过程复杂会增加生产成本 由于滑动接触,效率比正齿轮略低 锥齿轮
圆锥齿轮用于轴齿轮相交,通常呈90度角,但也可以是其他角度。圆锥齿轮分为多种子类型,例如等角斜齿齿轮(齿数相等且齿轮比为1:1的独特类型)、螺旋锥齿轮和直锥齿轮。
螺旋锥齿轮具有弯曲的齿,比直齿的直锥齿轮运转更平稳、更高效。当小型设计需要角运动时,锥齿轮通过在交叉轴之间传递运动来提供适应性。
应用 锥齿轮管理角运动的能力在印刷机、船舶推进系统、差速电机和手钻等应用中至关重要。对于汽车差速器等高精度应用,推荐使用螺旋锥齿轮。
紧凑、有角度的设计,实现高效的动力传输 适用于交叉轴配置 精度高,特别是螺旋锥齿轮 螺旋锥齿轮使运转更平稳、更安静 缺点 复杂的设计需要精确的工程和校准 由于特殊的加工工艺,制造成本高昂 限于特定的轴角,通常为 90 度 蜗轮
蜗轮蜗杆是一种螺旋齿轮,其蜗杆呈螺旋状。蜗杆与蜗轮啮合,形成高传动比的齿轮组,非常适合在狭小紧凑的空间内传输大扭矩。
它们用于既不平行也不相交的轴齿轮。蜗杆的螺旋螺纹与蜗轮的齿啮合,提供平滑但滑动的接触,导致摩擦增加,效率降低。
蜗轮自行锁定,这意味着蜗轮在正常运行条件下无法转动蜗轮,这使得它们适用于需要安全功能的应用,例如升降机和起重机。
应用 蜗轮蜗杆在电梯、传送系统、调节机构和闸阀中效果显著。在这些应用中,高扭矩和紧凑尺寸至关重要。此外,绞车和提升机也使用蜗轮蜗杆,因为它们具有自动锁定功能,可以防止其反转。
性能 高齿轮比可显著降低速度。 许多设计都具有自锁特性,可以阻止向后运动。 由于持续接触,操作平稳且安静。 适合空间狭小的应用。 缺点 由于滑动接触,效率较低(通常为 50-90%) 热量的产生需要有效的冷却和润滑 由于摩擦和磨损,速度范围有限 行星齿轮
行星齿轮系统由一个中心太阳轮、多个行星齿轮和一个外齿圈组成。由于行星齿轮绕太阳轮旋转,系统结构紧凑,并将力分散到多个齿上。
它们具有较高的力与尺寸比,从而能够实现多种齿轮比,使其适应性更强。例如,其设计能够实现力的分散,从而减少单个齿的应力,并延长系统的使用寿命。
应用 自动变速器、机器人、风力涡轮机和航空航天执行器均使用行星齿轮,以满足此类系统的高扭矩需求。行星齿轮因其高功率密度和紧凑设计,常用于高扭矩应用,例如精密仪器和电动汽车传动系统。
性能 高扭矩密度,适合紧凑、强大的设计 多种齿轮比提供操作灵活性 行星齿轮间的负载分布提高了耐用性 由于负载平衡和摩擦最小,效率高 缺点 复杂的装配增加了制造时间 由于设计复杂且精度要求高,成本较高 需要精确对准以防止负载分布不均匀 齿条和小齿轮
齿条齿轮传动系统将旋转运动转换为直线运动。齿条具有一排直齿,与旋转的小齿轮啮合。小齿轮是一种小型圆柱齿轮。这种齿轮结构简单,但精度高。
由于其特性,它在线性运动系统中表现良好。需要高精度定位的系统通常使用齿条和小齿轮。
应用 齿条齿轮常用于汽车转向机构。它们也出现在数控机床、轨道交通和线性执行器中。在这些系统中,线性运动精度至关重要。
性能 设计简单,易于实施和维护 精确的运动控制,实现精确的线性定位 可靠地完成重复性、高精度任务 易于检查和更换磨损的部件 缺点 与其他类型的齿轮相比,负载能力有限 齿条磨损会缩短使用寿命,尤其是在高负荷系统中 在开放环境中容易受到灰尘和碎屑的影响 内齿轮
内齿轮的齿位于圆柱体内部。外齿轮通常与内齿轮配对。行星齿轮组就是一个例子。由于内齿轮体积小,它们适用于紧凑型设计,节省空间,同时允许高扭矩传输。
内齿轮和外齿轮之间的最小滑动提高了其效率。其他齿轮不具备这种程度的特性。紧凑而坚固的齿轮系采用内齿轮。
应用 内齿轮体积小,且能传递很大的力,因此常用于行星齿轮箱、变矩器、泵和重型机械。
性能 紧凑的设计非常适合空间有限的应用 由于接触面积大,扭矩传输高 减少滑动可提高效率和耐磨性 与行星齿轮系统集成,实现强劲性能 缺点 制造过程复杂会增加生产成本 有限的可达性使维护和维修变得复杂 需要与外部齿轮精确对准以实现最佳性能 人字齿轮(双斜齿轮)
人字齿轮又称双斜齿轮,由两个斜齿轮组成。这些齿轮的螺旋角相反,并连接在一个中心平面上。其形状呈“V”形。这种设计消除了轴向推力,从而具有高负载能力和平稳运行。
人字齿轮是一种双螺旋齿轮,其双螺旋设计可消除重载应用中的轴向推力,从而提高强度和稳定性。人字齿轮具有复杂的几何形状,可实现精确的齿轮啮合,从而最大限度地减少振动。人字齿轮可采用定制材料制造 切槽加工 流程。
应用 人字齿轮常用于重型机械、钢厂和船舶推进系统。由于这些应用承受重载,因此需要极高的可靠性,而斜齿轮恰好能够满足这些要求。
性能 高负载能力,适用于要求严苛的重载应用 由于螺旋角平衡,无轴向推力 平稳运行可减少振动和噪音 高强度确保在恶劣环境下的耐用性 缺点 由于几何形状复杂且精度高,制造成本高 对准灵敏度需要精心设置 仅限于高负荷、专业应用 准双曲面齿轮
准双曲面齿轮类似于锥齿轮。它们的轴既不相交也不平行,因此适合用作轴齿轮。准双曲面齿轮将小齿轮和较大的齿轮连接在一起。它能够提供较高的运转扭矩和传输扭矩。
准双曲面齿轮常用于空间狭小且注重效率的设计。在轴的布置方面,准双曲面齿轮的几何形状比传统锥齿轮提供了更多选择。
应用 准双曲面齿轮用于汽车差速器、工业驱动装置和重型设备,这些设备要求齿轮尺寸小且能够传递旋转力。
性能 适用于非相交轴配置的紧凑设计 平稳运行减少噪音和振动 适用于重载应用的高扭矩传输 适用于各种轴方向和角度 缺点 复杂的几何形状增加了制造成本 需要精确对准才能保持效率 仅限于差速器和驱动器等特定应用