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齿条、直齿轮和螺旋齿轮简介

432023-10-02 03:17:46

齿条(齿条)齿条允许将正齿轮的旋转运动转换为齿条的直线运动。虽然传统的圆柱齿轮只发生旋转运动,但齿条可以产生线性运动。在齿条中,齿不再排列在圆柱的圆周上,而是沿着直杆(齿杆)排列。齿条的配合齿轮始终是圆柱齿轮。图:齿条和齿轮齿条可以被认为是从圆柱齿轮上展开的齿。原则上,齿条也可以看成是一个直径无限大

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齿条(齿条)

齿条允许将正齿轮的旋转运动转换为齿条的直线运动。

虽然传统的圆柱齿轮只发生旋转运动,但齿条可以产生线性运动。在齿条中,齿不再排列在圆柱的圆周上,而是沿着直杆(齿杆)排列。齿条的配合齿轮始终是圆柱齿轮。

图:齿条和齿轮

齿条可以被认为是从圆柱齿轮上展开的齿。原则上,齿条也可以看成是一个直径无限大的圆柱齿轮。在这方面,齿条只是圆柱齿轮的一种极限情况。

动画:齿条和齿轮啮合

渐开线齿轮的齿廓是外齿凸面(外曲率)和内齿面凹面(内曲率),而齿条具有直齿面(无曲率)。

齿条原则上对应于具有无限大直径的圆柱齿轮。渐开线齿轮齿条具有直齿廓。

通过圆柱齿轮(称为小齿轮)和齿条将旋转运动转换为直线运动的传动装置也称为齿条。例如,这种齿条驱动器用在用于移动机器滑块的机床中。

直齿轮

直齿齿轮(正齿轮)是最简单的齿轮类型。在一个正齿轮中,最多有 3 个齿同时啮合。

图:直齿轮副

如果带齿齿轮的齿沿直线运行,即沿旋转轴线的方向运行,则它被称为 正齿轮 或 直齿齿轮。通过滚齿、刨齿或插齿可以非常经济地生产这种齿。

对于正齿轮,最多三个齿同时相互啮合。然而,至少一个齿必须始终与配合齿轮啮合,以确保连续的动力传输。同时啮合的齿越多,每个齿的负载越低,可以传递的功率就越高。

图:齿条

动画:直齿轮啮合

由于直齿轮在啮合开始时齿的整个宽度都啮合,因此力传递也突然开始并在啮合结束时突然中断。这就导致相对较高的噪声水平。因此,正齿轮仅适用于低圆周速度的使用情况。

直齿轮是最简单,因此也是最具成本效益的圆柱齿轮类型!正齿轮不允许传递过大的扭矩和速度。

使用下面描述的螺旋齿可以实现更高的转速和扭矩。

螺旋齿轮(斜齿轮)

前面谈到的齿轮,在啮合时旋转轴总是平行的。使用斜齿轮的特殊变体,齿轮也可以以这样的方式制造,即轴倾斜运行,即它们彼此交叉而不相交。在这种情况下,人们谈到所谓的螺旋齿轮或交叉螺旋齿轮(双曲面齿轮)。通常成对的螺旋齿轮的轴线以 90° 的角度运行,但原则上任何其他角度也是可能的。

螺旋齿轮或交叉斜齿轮允许齿轮轴的斜配合!

图:螺旋齿轮

虽然螺旋齿轮配对时螺旋角必须相同(但旋向不同)。顾名思义,螺旋齿轮在啮合时不再是纯粹的滚动运动,而是螺旋运动。典型的螺旋运动是侧面的永久滑动。因此,在交叉斜齿轮的参考体上没有问题, 可以分配纯滚动过程的点(即齿轮的圆周速度在任何点都不相同)。螺旋齿轮的参考体不再是“节距体”,而是所谓的旋转双曲面!双曲面是通过绕旋转轴旋转倾斜直线获得的。

动画:螺旋齿轮啮合放大

侧面的持续滑动通常需要对螺旋齿轮(准双曲面齿轮油)进行特殊润滑,否则会增加磨损。由于齿的螺旋过程,齿面之间不再呈线状接触,而是点状接触(例外:蜗轮)。此外,螺旋齿路径会产生强大的侧向力,必须通过适当的轴承建设性地吸收该侧向力。

因此,螺旋齿轮设计用于中等扭矩和速度,例如用于机床的驱动器。螺旋齿轮的使用对传动效率也有不利影响,由于侧面的滑动过程,传动效率较低。

除了已经提到的齿轮轴的倾斜布置之外,交叉斜齿轮的优势在于它们的低噪音运行。此外,螺旋齿轮可以在相对较宽的范围内进行轴向移动,而不会对动力传输产生太大的负面影响。

螺旋齿轮可在中等负载和速度范围内实现低噪音排放!

在配对设计为“圆柱”斜齿轮的螺旋齿轮时,也有人说是双曲面齿轮。但是,螺旋齿轮的参考形状也可以是“圆锥形”(参见前面介绍的锥齿轮文章)。这种螺旋锥齿轮也称为准双曲面齿轮。

螺旋齿轮的一种特殊情况是所谓的蜗轮。与螺旋齿轮的一般情况相比,蜗轮提供了齿面的线性接触,因此可以传递更高的扭矩。

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