齿轮种类–工程师必须了解的11种重要类型

草草溜车 2020-05-24 21:28:06
  • 简单来说,齿轮是用于将扭矩从一个组件传递到另一个组件的旋转机械元件。
  • 不同的齿轮可以以不同的速度运行,传递不同级别的扭矩,甚至可以将水平运动转换为垂直运动。
  • 齿轮的使用可以追溯到数千年前,其基本元素和结构至今仍然有效。
  • 使用齿轮的主要优点之一是这样的事实,即在传递过程中损失的能量很少,从而可以实现最大的功率输出。

齿轮种类–工程师必须了解的11种重要类型

齿轮种类

许多人可能不知道,但是当今市场上有各种各样的齿轮。每个机械工程师必须对现有的主要齿轮类型有基本的了解。

用外行的术语来说,齿轮是旋转的机械元件,通常用于传递扭矩从一个元素到另一个元素。为了实现这一点,它们的外轮缘以齿/嵌齿形状的共同特征彼此直接接触,从而一个齿轮的旋转运动导致另一齿轮的强制运动。这种扭矩传递非常有效,因为在此过程中损失的能量很小。除此之外,齿轮的制造方式还可以使其承受很高的转速和力,同时仍能保持较高的效率。自远古以来,这种效率及其多功能性就使齿轮很受欢迎,如今,从飞机到发条,几乎到处都可以找到它们。

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齿轮

齿轮种类

针对不同的使用范围,有许多不同类型的齿轮,并且所有类型的齿轮均以其连接的轴或轴的位置(可以是平行,相交或非标准的)以及它们的齿形为特征。这是最常见的类型及其通常用途的列表。

正齿轮:正齿轮是圆柱平行轴和直齿齿轮,由于其简单,广泛的应用范围和成本效益,它是最常用的齿轮类型之一。正齿轮承受和传递径向载荷,通常在低转速应用中使用,因为它们在较高的速度下往往会产生噪音。

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斜齿轮/干式固定齿轮

斜齿轮/干式固定齿轮:斜齿轮也是圆柱形的,但具有形成螺旋形状的斜齿,因此它们可以传递扭矩和推力,尽管后者在其应用中并不总是有用的,必须加以容纳。齿的螺旋形状带来的好处是,即使在高转速下,运行时的噪音和振动水平也很低,并且能够传递比正齿轮更大的负载。

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双斜齿轮/人字齿轮

双斜齿轮/人字齿轮:人字齿轮基本上是两个斜齿并排粘合在一起的斜齿轮,它们的齿具有相反的方向。这种布置背后的原因是通过使负载彼此抵消来消除单斜齿轮中产生的推力。主要缺点是它们难以以所需的精度进行制造,因此购买起来非常昂贵。

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锥齿轮/斜齿轮

锥齿轮/斜齿轮: 锥齿轮是相交的轴/轴类型,因此它们的连接以垂直倾斜进行。它们的形状是圆锥形的,并且它们的牙齿可以是直的,也可以是螺旋形的,以实现更安静的操作。尽管相互连接的轴之间的90度角不是强制性的,但通常在这种布置中可以找到它们,并且它们的齿数完全相同,因此两者之间的转速相同。这种锥齿轮称为斜齿轮,用于不需要改变速度的情况。齿数上的任何其他角度和差异简称为锥齿轮装置。

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准双曲面齿轮

准双曲面齿轮: 准双曲面齿轮与螺旋锥齿轮非常相似,主要区别在于其旋转轴不重合。结果,必须非常小心地制造放置在双曲线圆锥形零件上的齿的角度。它们通常用于需要减速/增加速度的应用中,因此它们经常出现在车辆传动系统中,因为小齿轮不必位于准双曲面齿轮的上方,而是侧卧的,因此可以实现更紧凑的实现。

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蜗轮

蜗轮: 蜗轮是一种齿轮装置,由类似于斜齿轮的圆柱齿轮组成。然而,它还包括轴齿轮,该轴齿轮的特征在于,螺纹布置在平行平面上,但相对于第一元件以90度的轴向旋转。由于两个元件的紧密连接,蜗轮蜗杆传动装置的运行安静且无振动。蜗轮蜗杆最常见的应用类型具有决定性的减速,锁定和精度特性。这些类型的齿轮的典型示例是弦乐器中的调音键。

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齿条和小齿轮

齿条和小齿轮: 与蜗杆的布置类似,齿条和小齿轮具有一种直齿轮齿条的正齿轮,直齿条齿中的一个稳定地固定在位置上,而另一个则左右移动。齿条和小齿轮的典型应用是方向盘,其中正齿轮位置被锁定,齿条在左右移动,随后移动拉杆和转向臂以转动车轮。由于齿条和小齿轮的转速非常低,因此齿不需要倾斜或成螺旋形,并且不会产生任何声音或振动。

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链轮

链轮: 链轮是具有尖齿的齿轮类型,因为它们不是要与其他齿轮相连,而是要与皮带或链条相连。一个典型的例子是自行车链轮,其齿进入金属链条的间隙,使后轮向前移动。在工业上,链轮通常在输送机系统中找到,尽管通常更优选其他类型的齿轮,这些齿轮更安全且不易磨损。

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内齿轮

内齿轮: 内齿轮是圆柱体,其齿在其半径内。具有这样的齿轮的优点是节省空间,并且它们不使旋转方向反向,因此它们用于需要那些特性的应用中。最典型地,它们被发现在行星齿轮系统中。

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周转齿轮/行星齿轮

周转齿轮/行星齿轮:周转齿轮(或行星齿轮)的典型布置 包括一个中心正齿轮和一个围绕其周向运动的外部正齿轮。具有这种布置的要点是实现往复运动到旋转的有效转换。这种系统的一个典型例子是早期的蒸汽机车,它表明不同类型的齿轮在历史上起着重要的作用。

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谐波齿轮

谐波齿轮: 谐波传动 /谐波齿轮或应变波齿轮是一种相当复杂的齿轮,实际上是连接在壳体内部并同轴旋转的行星齿轮组。这些系统非常精确,完全没有反冲,并且可以在保持紧凑的同时实现高传动比。它们的主要应用领域是差速器,其中精度和紧凑性至关重要,因此它们广泛用于航空航天,机器人和工业运动控制应用

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