齿轮类型

1. 介绍

许多类型的齿轮是无数机械系统的关键部分, 从汽车到工业机械甚至日常消费电子产品到处都可以找到.

它们通过在机器组件之间传输旋转力来工作, 允许精确控制运动, 速度, 和扭矩.

齿轮对于机器平稳而高效的操作至关重要, 具有适合不同应用的各种齿轮类型.

2. 什么是齿轮?

齿轮是一种齿机械组件，与另一个齿的零件融为一体, 通常是另一个装备, 传输扭矩和运动. 齿轮可以通过牺牲速度来增加扭矩, 否则它们可以以扭矩为代价提高速度.

齿轮的效率和功能取决于其形状, 尺寸, 材料, 以及他们如何互动.

3. 齿轮的不同参数

了解齿轮的参数对于设计高效可靠的齿轮系统至关重要. 这些参数会影响齿轮网格的方式, 他们可以处理多少负载, 以及他们在各种应用中的总体表现. 这是关键参数的概述:

1. 牙齿数量

齿轮上的牙齿数量是影响其齿轮比和性能的基本参数. 它决定了齿轮与另一个齿轮啮合的能力并影响速度和扭矩输出.

• 齿轮比: 两个网络齿轮上的牙齿数量之间的比率决定了速度和扭矩关系.
  例如, 装备 20 用齿轮缠绕的牙齿 40 牙齿的齿轮比为 1:2, 这意味着较大的齿轮将以较小齿轮的速度的一半转动，但扭矩是两倍.

2. 整个深度

整个深度是指齿轮齿的总深度, 其中包括附录和Dedendum. 这对于确保与相邻齿轮的适当网格划分至关重要.

• 附录: 齿轮齿的高度上方.
• 驻军: 牙齿圆下方的牙齿深度.

整个深度对于确定齿轮的强度和齿轮齿到啮合而不干扰所需的空间至关重要.

3. 音高圆

螺距圆是一个虚构的圆圈，它在交配齿轮的螺距圆上滚动而滚动. 确保齿轮如何相互作用和彼此融合至关重要.

• 音高直径: 音高圆的直径. 它用于计算齿轮比并确保齿轮正确啮合.

4. 根圆

根圆是通过齿轮齿凹槽底部的圆圈. 它决定了齿轮的最小直径，对于理解齿轮的强度和耐用性很重要.

• 根直径: 连接牙齿基部的圆的直径.

5. 外圈

外圈, 或外径, 是穿过齿轮齿尖端的圆圈. 确定齿轮的整体尺寸和间隙至关重要.

• 外径: 直径从一齿的尖端到对面的牙齿的尖端.

6. 音高直径

音高直径是螺距圆的直径，是计算齿轮比并确保齿轮之间正确网络的关键参数.

• 公式: 螺距直径=牙齿数量 / 直径螺距 (对于帝国单位) 或音高直径= (牙齿数量 * 模块) (用于公制单位).

7. 圆形音高

圆形音高是相邻牙齿上相应点之间的距离, 沿螺距圆测量. 重要的是要确保正确的齿轮网和对齐.

• 公式: 圆形螺距=π * 音高直径 / 牙齿数量.

8. 模块

该模块是牙齿大小的度量, 定义为音高直径与牙齿数量的比率. 它在公制系统中用于标准化齿轮尺寸.

• 公式: 模块=音高直径 / 牙齿数量.

9. 直径螺距

直径螺距是螺距直径每英寸的牙齿数量. 它在帝国系统中用于标准化齿轮尺寸，是模块的倒数.

• 公式: 直径螺距=牙齿数量 / 音高直径.

10. 圆形厚度

圆形厚度是沿螺距圆测量的齿轮齿的厚度. 它会影响齿轮的强度和功率传输效率.

• 公式: 圆形厚度=圆形螺距 / 2.

4. 齿轮的工作方式？

齿轮是机械设备, 通常是圆形, 边缘上的牙齿用于在机器中传输旋转力和扭矩.

成对运行, 齿轮锻炼牙齿以防止打滑. 在圆形齿轮中, 旋转速度和扭矩保持恒定, 而非圆形齿轮会产生可变速度和扭矩比.

保持一致的速度和扭矩, 精确的齿轮曲线构造至关重要. 当较小的齿轮, 或小齿轮, 驱动系统, 它降低了速度并增加了扭矩.

反过来, 如果小齿轮在驱动的轴上, 速度增加，而扭矩降低.

固定齿轮的轴必须适当间隔，并且可以并行排列, 非平行, 相交, 或非交流配置. 这些轴充当齿轮之间传输旋转和能量的杠杆.

齿轮系统的关键结果包括:

• 提高速度: 在一个齿轮对中 40 牙齿和另一个 20, 较小的齿轮旋转的速度是维持同步的两倍, 导致更高的速度但扭矩降低.
• 增加力: 牙齿较少的较小齿轮会降低速度，但增加了力, 需要更多的扭矩才能旋转.
• 转向: 当两个齿轮网眼, 他们朝相反的方向旋转. 专用齿轮用于有效地改变旋转方向或角度.

5. 齿轮的设计是什么?

工业应用使用各种齿轮, 每个设计用于特定目的. 这些齿轮中各种的主要特征包括:

• 齿轮形状
• 牙齿设计和配置
• 齿轮轴配置

齿轮形状

齿轮可以是圆柱形的 (刺, 螺旋) 或圆锥形 (斜角) 根据他们的申请. 形状会影响齿轮网状的好处, 他们可以处理的力量, 他们产生了多少噪音.

刺齿轮, 例如, 高速大声, 而螺旋齿轮由于牙齿的牙齿提供更安静，更光滑的性能.

牙齿设计和配置

齿轮可以具有不同的牙齿剖面, 每个适合特定任务. 直齿 (刺齿轮) 简单地工作, 低速应用, 而螺旋或螺旋牙 (螺旋, 斜面齿轮) 确保在更高速度下更顺畅地参与和提高效率.

齿轮轴配置

• 平行线: 在并行配置中, 轴在同一平面上对齐, 驾驶和驱动齿轮向相反的方向旋转. 该设置通常提供高效率的运动转移. 例子包括螺旋齿轮和齿条系统.
• 相交: 用于相交配置, 轴在同一平面内的一个点交叉, 提供类似于平行设置的高传输效率. 斜角齿轮是这种类型的典型例子.
• 非平行和非相互作用: 在轴既不平行也不相交的配置中, 意思是他们既不对齐，也不是在同一架飞机上, 传输效率往往较低. 蠕虫齿轮示例这一类别.

6. 齿轮中使用了哪些材料?

用于制造齿轮的材料会显着影响其性能, 耐用性, 以及适合特定应用的适用性. 不同的材料提供不同程度的强度, 戴阻力, 和耐腐蚀性.

以下是齿轮生产中一些最常用的材料:

滚动钢

由于其高强度和韧性，滚动钢通常用于齿轮. 它是由一系列滚筒通过热滚动钢制成的, 完善其结构并增强其机械性能.

由滚动钢制成的齿轮经常用于重型应用, 例如汽车传输和工业机械, 耐用性和抗冲击力至关重要的地方.

冷滚动钢

冷钢钢经历了滚动后钢冷却的过程, 改善其强度和表面饰面. 与热滚动钢相比，此过程提供了更好的尺寸精度和更光滑.

冷滚动钢齿轮通常用于需要紧密公差的精确设备中, 例如时钟和精美的乐器, 以及汽车和工业应用.

工具钢合金

工具钢合金以其硬度而闻名, 戴阻力, 和能够承受高温的能力. 它们是制造受到极端负荷和影响的齿轮的理想选择.

这些合金通常含有高水平的碳, 铬, 以及其他元素，例如钒或钨, 增强了他们的力量和耐用性. 工具钢齿轮用于切割工具和工业机械等应用.

铁合金

铁合金, 包括铸铁和延性铁, 广泛用于齿轮的制造. 铸铁齿轮具有良好的耐磨性, 振动阻尼, 和可加工性, 使它们适合大型, 在传送带系统和重型机械等应用中使用的低速齿轮.

延性铁比铸铁更好的韧性, 在强度和阻力性之间提供平衡.

不锈钢

不锈钢对需要高腐蚀性和耐用性的齿轮受到青睐. 它包含铬, 哪个在表面形成保护性氧化物层, 防止生锈和腐蚀.

不锈钢齿轮经常用于食品加工设备, 海洋应用, 以及存在水分或化学物质的环境.

铜合金

铜合金, 例如黄铜和青铜, 用于低摩擦的齿轮, 耐腐蚀性, 易于加工是必不可少的.

这些齿轮通常在需要安静的操作和更少磨损的应用中找到, 例如蠕虫齿轮, 轴承, 和衬套.

铜合金也因其电导率而被重视, 使它们适合一些专门的电气设备.

铝合金

铝合金 轻巧耐腐蚀, 使其适合低负载中使用的齿轮, 高速应用.

由铝制成的齿轮通常在航空航天中发现, 机器人技术, 和汽车行业, 减轻体重是优先事项.

虽然不如钢, 铝合金可以治疗或涂覆以增强其强度和耐磨性.

塑料齿轮

塑料齿轮轻巧, 耐腐蚀, 并提供平滑, 安静的操作.

通常由尼龙等材料制成, 乙酸, 或聚碳酸酯, 塑料齿轮通常用于需要低噪声和低摩擦的应用中, 例如打印机, 家用电器, 和小型机器.

虽然他们无法承受像金属齿轮一样多的负载, 塑料齿轮是低功率的理想选择, 具有成本效益的解决方案.

7. 齿轮类型

齿轮根据其牙齿形状分类, 轴配置, 和特定目的. 了解各种类型的齿轮对于选择适当的齿轮以确保机械设计中有效的力传输至关重要.

基于牙齿形状

1. 刺齿轮

• • 外部刺齿轮: 最常见的齿轮类型, 直齿与齿轮轴平行. 这些齿轮用于在平行轴之间传输功率，并以其效率和简单性而闻名.
  • 内部刺齿轮: 类似于外部刺齿轮, 牙齿在齿轮环的内表面切割. 它们用于需要节省空间的应用, 例如行星齿轮系统.

2. 螺旋齿轮

• • 单螺旋: 这些齿轮有角度的牙齿, 与刺齿轮相比，它提供更顺畅，更安静的操作. 牙齿的角度允许逐步互动, 减少操作过程中的噪音和压力.
  • 双螺旋: 也称为人字形齿轮, 这些有两组相对的螺旋牙. 设计取消轴向推力, 使其适用于高负荷的重型机械.
  • 螺钉齿轮: 类似于螺旋齿轮, 它们用于需要非并行轴的应用. 它们旨在在两个非交流轴之间传输扭矩.

3. 斜面齿轮

• • 直齿轮: 带直齿的斜齿轮用于在相交轴之间传输运动, 通常在90度角. 它们效率很高，但在负载下可能很吵.
  • 螺旋齿轮: 这些有弯曲的牙齿, 比直斜角齿轮具有更顺畅的操作和更高的负载能力. 它们是高速应用的理想选择.
  • 斜切齿轮: 齿轮比为的一种斜角齿轮 1:1, 通常用于需要相等速度但方向变化的应用.
  • 齿轮齿轮: 这些齿轮具有偏移轴, 允许更高的扭矩传输和更安静的操作. 它们通常在汽车差异中发现.
  • 零齿轮: 笔直和螺旋斜角齿轮之间的杂种, 在平稳运行和易于制造之间提供妥协.
  • 冠状齿轮: 牙齿垂直于齿轮面的斜角齿轮, 提供独特的角构型.

4. 人字形齿轮
   人字形齿轮具有“ V”形的牙齿图案，并以其处理重载而不产生明显轴向推力的能力而闻名. 这些齿轮通常用于大型工业机器和船只.

1. 4. 架子和小齿轮齿轮
      小齿轮的线性齿轮系统 (圆形齿轮) 与线性齿轮网啮合 (架子) 将旋转运动转换为线性运动, 广泛用于转向系统和铁路.

4. 蠕虫齿轮
   蠕虫齿轮由蠕虫组成 (螺丝齿轮) 和蠕虫轮. 它们可在紧凑的空间中降低较高的扭矩，并用于传送带系统和电梯.

   

特殊类型的齿轮

1. 内部齿轮
   内部齿轮在圆环的内部切出牙齿. 它们通常与行星齿轮系统中的外部刺齿轮配对，以达到高扭矩和空间效率.
2. 差速器
   主要用于汽车系统, 差速器齿轮允许车轮以不同的速度旋转，同时保持扭矩分布, 对于光滑的转弯至关重要.
3. 行星齿轮
   行星齿轮由中央太阳齿轮组成, 行星齿轮, 和外环 (内部齿轮). 该设计提供高扭矩密度，并广泛用于自动变速器和工业设备.

   

4. 链轮
   链轮用于连锁驱动器, 牙齿设计可与链或皮带互动. 它们通常在自行车中发现, 摩托车, 和传送带系统.
5. 样条齿轮
   这些齿轮沿其长度具有凹槽或牙齿，用于机械耦合, 允许扭矩传输，同时允许沿轴运动.
6. 尼龙齿轮
   尼龙齿轮轻巧耐腐蚀, 提供光滑, 安静的操作. 它们通常用于小, 打印机和家用电器等低功耗应用.

   

7. 后端齿轮
   在汽车差异中发现, 后端齿轮处理高扭矩变速器，对于确保车辆转弯时的适当车轮速度至关重要.
8. 小型齿轮
   小型齿轮用于需要紧凑的尺寸和精确运动控制的应用, 例如手表, 乐器, 和小型机械.

8. 齿轮设计的考虑

几个因素影响齿轮设计, 确保选定的装备达到性能, 成本, 和耐用性要求:

• 预算: 高性能材料, 例如不锈钢和工具钢, 比铸铁等基本金属贵.
• 空间限制: 紧凑的应用通常使用行星齿轮, 在小足迹中提供高扭矩变速箱.
• 传输需求: 高速应用可能有利于螺旋式或斜角齿轮，以进行平稳性能, 而低速, 高压任务经常使用蠕虫或刺齿轮.
• 服务条件: 恶劣的环境, 就像涉及水分或化学物质的人一样, 可能需要耐腐蚀的材料，例如不锈钢或尼龙.

9. 齿轮的应用

齿轮在许多行业中都用于控制速度, 扭矩, 和运动方向. 关键应用程序包括:

• 汽车转向系统: 机架和小齿轮齿轮将旋转运动转换为线性运动, 允许精确控制转向.
• 变速箱: 在汽车中发现, 工业机械, 和风力涡轮机, 变速箱调整速度和扭矩.
• 航天: 齿轮用于飞行控制系统和发动机，以使其光滑, 有效的电力传输.
• 农业机械: 拖拉机和联合使用齿轮来管理发动机电源和驱动工具.

每种齿轮应用程序的图表

齿轮类型	齿轮名	典型产品
刺	刺齿轮	时钟 火车 飞机 洗衣机 发电厂
螺旋	单螺旋装备 双螺旋装备 人字形装备 螺钉齿轮	汽车 时钟 浇水系统 家用工具
斜角	笔直的斜角齿轮 螺旋斜角齿轮 斜齿轮 螺旋斜角齿轮 松弛齿轮 零齿轮 皇冠装备	泵 火车 飞机 发电厂
蠕虫	蠕虫装备	电梯 汽车
机架齿轮	架子和小齿轮	权衡平衡 火车