让我们讨论一下齿轮的类型

齿轮是几乎在所有类型的机器中都有压倒性用途的部件之一。在本文的此处，我们将讨论齿轮及其不同类型。那么，让我们继续吧。

什么是齿轮？

可以说，齿轮是一种在圆锥形或圆柱形表面等间距切割齿的机械零件。通常，两个齿轮啮合，用于将力和旋转从主动轴传递到从动轴。齿轮可以根据其形状分类，如摆线齿轮、渐开线齿轮和摆线齿轮。

此外，齿轮还可以根据其轴的位置进行分类，如相交轴齿轮、平行轴齿轮、非相交和非平行轴齿轮。根据阿基米德的说法，在不列颠哥伦比亚省的古希腊，齿轮的使用已经成为人们关注的焦点，但是，随着时间的推移，齿轮的新类型不断涌现。

齿轮的种类

齿轮可以分为不同的类型，如正齿轮、斜齿轮、蜗轮、齿条、锥齿轮等。通常，可以根据其轴的位置对其进行分类，例如相交轴、非相交轴和平行轴。

对于机械设计中力的强制传递，不可避免地要了解不同的齿轮类型。即使选择了一般齿轮，也建议考虑精度等级标准、尺寸、是否需要热处理或磨齿、效率、允许扭矩等因素。

接下来，我们将对不同的齿轮进行概述。同时，您可以咨询他们的技术方面，以获得有关这些类型齿轮的更深入的技术信息。

那么，让我们从这些不同类型的齿轮开始：

1. 正齿轮

具有圆柱节面的齿轮称为圆柱齿轮。从技术上讲，正齿轮属于平行轴齿轮组。在这些齿轮中，有一条与轴平行且笔直的齿线。

正齿轮为了具有更高的精度和更顺畅的动力传递，被广泛应用于各行各业。使它们成为合适选择的第二个因素是它们易于制造且成本较低。这些齿轮不支撑轴向载荷。动力的传递是通过两个齿轮的啮合实现的：一个稍大，称为齿轮，第二个稍小，称为小齿轮。

图 1 正齿轮草图

2. 斜齿轮

与正齿轮类似，斜齿轮也与平行轴一起使用。这些是具有缠绕齿线的圆柱齿轮。与正齿轮相比，斜齿轮的齿啮合更好，工作起来比正齿轮更安静。由于斜齿轮可以方便地传递更大的载荷，因此它们通常是高速应用的首选。

与正齿轮不同，斜齿轮具有轴向载荷，因此需要推力轴承。斜齿轮有左旋和右旋两种选择，对于啮合对，需要有反向齿轮。

图 2：斜齿轮示意图

3. 齿条

齿条是指沿直杆或平面等距离切出的大小相同、形状相同的齿。同样，圆柱齿轮的半径等于节圆筒，它通过与圆柱齿轮小齿轮啮合来传递动力。它将旋转运动转换为直线运动。

同时，也可以开发出斜齿条和直齿条的齿条，但齿线是一样的直齿。当谈到端对端连接齿条时，它是通过加工齿条的端部来完成的。

图 3：齿条示意图

4. 锥齿轮

圆锥齿轮用于在相交于一点的两根轴之间传递力，称为相交轴。它具有锥形，因为它的齿和节面是沿锥形切割的。

除此之外，锥齿轮还可以进一步分为不同的类型：

• 斜齿锥齿轮
• 直齿锥齿轮
• 角锥齿轮
• 螺旋锥齿轮
• 双曲面齿轮
• Zerol 锥齿轮，和
• 斜接齿轮

图 4：锥齿轮示意图

5. 弧齿锥齿轮

顾名思义，螺旋锥齿轮是锥齿轮的一种，但齿线弯曲。螺旋锥齿轮的齿接触比大于直锥齿轮。这就是为什么与直齿锥齿轮相比，螺旋锥齿轮具有更大的强度和更高的效率。但是，由于齿接触比增加，螺旋锥齿轮会产生更多的噪音和振动。

另一方面，弧齿锥齿轮的制造比直齿锥齿轮复杂。由于齿是弯曲的，推力是轴向的。

同时，如果螺旋锥齿轮的扭转角为零，则称为零锥齿轮。

图 5：弧齿锥齿轮示意图

6. 螺旋齿轮

两个同向斜齿轮组成一个螺旋齿轮，在不相交、不平行的轴上，它们之间的扭角为45度。螺旋齿轮的承载能力较低，因为两个齿轮之间的接触点也很小。所以，螺旋齿轮当然不适合更大功率的传递。

在螺旋齿轮中，动力通过齿面的滑动传递，这需要润滑才能使这些齿轮正常工作。同时，你想要安装的齿轮数量没有限制，你可以组成你想要的几个齿的组合。

图 6：螺旋齿轮示意图

7. 斜接齿轮

速比为1的锥齿轮称为锥齿轮。斜接齿轮通常用于改变动力传递方向而不影响速度。主要有两种类型的斜接齿轮：直斜接齿轮和螺旋斜接齿轮。

螺旋斜切齿轮会产生轴向推力，这就是螺旋斜切齿轮使用推力轴承的原因。

此外，轴角不是 90 度的斜接齿轮被称为角斜接齿轮。

图 7：斜接齿轮草图

8. 蜗轮

蜗轮由两个不同的部件组成，第一个部件是由轴上的螺旋形状切割而成的蜗杆，第二个部件是一个配对齿轮，即蜗轮。非交叉轴上的这两个部件都称为蜗轮。在给定的草图中，蜗杆和蜗轮都是圆柱形的，但它们也可能是其他形状。

蜗杆与蜗轮的接触比相对较低，制约了较大载荷的传递。但是，在沙漏型的帮助下，可以增加接触率。

此外，蜗杆与蜗轮之间的接触是滑动的，因此需要润滑以减少摩擦。其次，蜗杆由刚性材料制成，蜗轮由软材料制成，以减少摩擦。虽然这种装配只适用于更小型的载荷传递，但还是很顺畅的。

此外，当蜗杆与蜗轮之间的导程角很小时，它可以具有自锁特性。

图 8：蜗轮示意图

9. 内齿轮

内齿轮在圆锥或圆柱体的内侧有齿，每个内齿轮都与外齿轮配对。使用内齿轮的主要目的是齿轮式联轴器和行星齿轮传动。内齿轮和外齿轮在齿数上有一定的限制，这些限制是由于渐开线干涉、修整问题和次摆线干涉造成的。

当内外齿轮啮合时，两个齿轮的旋转方向相同。但是，当内外齿轮啮合时，它们的旋转重心是相反的。

图 9：内齿轮示意图

因此，这些是一些常用的齿轮类型。现在，让我们看一下齿轮中使用的基本术语及其命名法：

齿轮的术语和命名法

了解用于齿轮的术语变得不可避免，以便更深入地了解齿轮的复杂概念。

这种直观表示将帮助您更好地理解齿轮的工作机制。同时，低估齿轮的术语也将很容易理解：

• 虫
• 蜗轮
• 小齿轮
• 斜接齿轮
• 螺旋锥齿轮
• 内齿轮
• 齿轮联轴器
• 螺旋齿轮
• 直齿锥齿轮
• 正齿轮
• 棘轮
• 棘爪
• 架子
• 渐开线花键轴和衬套
• 斜齿轮

根据齿轮轴线的方向，可分为以下几类：

• 对于正齿轮、内齿轮、齿条和斜齿轮，定向轴是平行的。
• 相交轴支持斜齿轮、直锥齿轮和特殊锥齿轮。
• 蜗杆、蜗轮、蜗轮和螺旋齿轮具有非平行和非相交的轴。
• 齿轮联轴器、渐开线花键轴和衬套、棘爪和棘轮具有其他轴。

链轮和齿轮有什么区别？

我们知道齿轮在装配中工作并与其他齿轮啮合，但链轮与链条而不是齿轮啮合。非常嵌套在链轮上，有一个东西看起来有点像齿轮，但它是棘轮式的，并且只能在一个方向上移动。

从位置关系到附轴对不同齿轮的分类

• 正齿轮、斜齿轮、齿条和内齿轮使用平行轴。通常，这些齿轮是为了传递更大的动力。
• 如果齿轮的两轴相交，则齿轮类型为锥齿轮。锥齿轮还具有很高的传动效率。
• 如果两个齿轮的轴既不平行也不相交，齿轮类型可能是蜗杆或螺旋齿轮。由于它们之间存在滑动接触，因此仅优选使用这些齿轮来传递较低的动力。

齿轮精度等级

当根据精度对不同类型的齿轮进行分组时，就会使用精度等级。精度等级通常由 JIS、AGMA、DIN、ISO 等各种标准设定。

例如，JIS 定义了螺旋线偏差、齿形误差、跳动误差和螺距误差。

磨牙的存在

磨齿的存在对齿轮的性能有显着影响。因此，在考虑齿轮的类型时，磨齿是一个重要的部分。磨齿提高齿轮质量，使其工作更安静、更顺畅，增加传力能力，影响精密玻璃。但是磨削会增加齿轮的成本，这并非对所有齿轮都是可取的，因此我们使用另一种具有成本效益的技术来提高精度，称为带剃须杂波的剃须。

牙齿形状的种类

齿轮按齿形分类为

• 渐开线齿形
• 摆线齿形
• 摆线齿形

在上述齿轮中，主要使用渐开线齿轮。即使中心距略有偏差，它们也能毫不费力地制作和正确网格化，这使得它们被广泛使用。摆线齿形主要用于钟表生产，而摆线齿形用于泵。

创造齿轮

据说关于齿轮

“齿轮是有齿的轮子，有时也称为带齿的轮子。”

用于将旋转和动力从一根轴传递到另一根轴的机械部件称为齿轮。如果一个轴在其圆周上包含形状完美的齿，那么当它旋转时，这些齿可以完美地嵌入另一个轴的齿之间。因此，它是一种根据驱动轴原理传递动力，推动从动轴运动的机械部件。一侧进行线性运动（也称为绕无限远点的旋转运动）的情况很少见；它被称为机架。

动力和旋转可以通过多种方式从一根轴传递到另一根轴，例如滚动摩擦和缠绕传动。尽管尺寸小且结构非常简单，但齿轮以许多有利的方式为我们服务，例如动力传输、非常精确的角速度和传动比以及最小的动力损失和持久的服务。

齿轮的应用非常广泛，从钟表、小型精密测量仪器到飞机和船舶的传动系统。它们被认为是具有多种应用的最重要的机械部件之一，并因其重要性与螺钉和轴承一起列出。

齿轮有很多，但最常见的是那些用于在两个平行轴之间传递速度比的齿轮，这些平行轴放置在规定距离处。图中所示的齿轮，其齿与轴平行，称为正齿轮。这些是最受欢迎的齿轮类型。

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图 10：正齿轮

还有其他类型的齿轮称为摩擦驱动。这些是传递两个平行轴之间的角速度比的最直接和广泛使用的部件。这个过程是用两个圆柱体进行的，圆柱体的直径与其速度成反比。一个正在平稳地驱动另一个，没有任何打滑。对于相反方向的速度传递，气缸的接触是从外侧进行的。并且对于相同的方向，连接是从内侧。传动是由于两个圆柱体表面之间的摩擦而发生的。

然而，由于接触的性质，我们无法避免在这两者之间滑动，因此无法获得理想的传输。对于大功率的传输，需要很大的接触力，从而导致高轴承载荷。由于上述原因，这种系统不适合传输大量功率。因此，为了避免此类问题，在圆柱体表面制造齿的想法是可行的，一对或更多的齿将始终保持相互接触，从而提供更大的摩擦力和牢固的抓地力来驱动。

主动轴齿推动从动轴齿使其运动，确保动力传递。它被称为圆柱齿轮，而另一种在其上刻有齿的齿轮称为节距圆柱。正齿轮是圆柱齿轮的进一步发展。

图 11：变桨油缸

当两个轴相交时，雕刻齿的参考是接触的锥体。这些齿轮被命名为锥齿轮，如图所示。雕刻牙齿的基部称为节锥。

图 12：锥齿轮

图 13：音锥

在两个非平行非交叉轴的情况下，曲面上没有滚动接触点。根据我们制造的齿轮类型，齿会刻在旋转和接触的表面上。在所有齿轮系统中，重要的是要考虑齿形以使旋转和接触参考表面发生相对运动并使它们彼此匹配。

在运动过程中，齿轮被视为刚体。两个齿轮的典型速度分量必须相等，以保持齿轮齿面接触点处的角速度比，而不会相互碰撞或分离。我们也可以这样说，因此预期方向上的相对运动和运动仅发生在齿面的接触点处。

对于满足上述要求的齿形，采用一般的包络面法即可得到所需的齿形。

请选择齿轮 A 的一侧，并将其视为曲面 FA。并将两个齿轮设置为相对运动。然后画出曲面FA在齿轮B所附坐标系上的连续位置。考虑这组曲线的包络构想齿轮B的曲面FB。由包络理论可知，两齿轮做相对运动，相互线接触。

牙形也可以通过以下方法获得。除了齿轮 A 和 B 之外，还考虑齿轮 C 以相对运动啮合。这个啮合中的假想齿轮 C 有一个表面 FC 和适当的相对运动。利用第一种方法，我们将通过线接触 IAC 包络表面 FC 上与 FA 相对运动的连续位置。对带有 FC 的表面 FB 重复该过程。现在FA和FB的齿面可以用假想面FC知道。

齿轮在机械系统中的利用方式

齿轮的主要目的是传递动力，但根据想法，它们也可以多种方式用作机械元件。以下是一些方法的简要说明：

1. 抓取机制：

两个正齿轮可用于制作抓取机构，以在不同情况下抓取工件。它的工作原理是两个齿轮具有相同的直径，并且它们不连贯地移动，因此如果一个驱动器倒车，从动齿轮也会倒车。通过调整开口角度，我们可以将不同尺寸的工件牢牢地抓在与这些齿轮相连的爪子中。这样，就可以用它们制成多功能的抓取机。

2. 间歇运动机构

日内瓦机构也称为间歇运动机构。由于其中使用了高度专业化的机械部件，因此价格昂贵。利用缺齿齿轮也可以获得低成本、简单的间歇机构。这里的缺齿是指从齿轮表面的根部去除任意数量的齿。与缺齿齿轮耦合的齿轮只要与现有齿接触就会旋转，并且当它遇到主动齿轮的空白空间时运动就会停止。同时，如果在齿轮脱开时受到任何外力推动，则换档效果不佳。保持其位置迫在眉睫，摩擦制动器可以做到这一点。

3. 特殊动力传动机构：

单向离合器是一种只能在一个方向上进行旋转运动的机构。如果安装在减速器齿轮级上，则可以创建一个机构来传输单向旋转运动。

这种机制可以创建一个系统，该系统在通电时可以很好地与电机配合使用，但在关闭时由弹簧力驱动。

减速器是通过内部安装一个弹簧来操作的，无论是扭簧还是螺旋弹簧，都设置成使从动轴沿相反方向运动。弹簧完全上紧后，电机停止转动，电磁制动系统开始工作。当电机关闭并施加制动时，弹簧力以与电机工作方向相反的方向驱动输出轴。该型机主要用于停电时关闭阀门，读作弹簧复位紧急关断。

为什么齿轮采购困难

无齿轮标准

齿轮在全球范围内广泛应用于古代几乎所有复杂的机械系统中，并且至关重要，但设计齿轮并没有固定的标准。关于齿轮的等级和精度，不同国家使用不同的行业标准，如AGMA（美国）、JIS（日本）、DIN（德国）等，但对于定义齿轮的核心因素如直径、尺寸、孔径、材料强度、牙齿形成。没有采用统一的方法，但每个人都根据自己的具体要求设计齿轮。

齿轮规格多样

如前一段所述，有很多齿轮规格。以简单的齿轮作为特例，说“有多少地方用到齿轮，就有多少种类”也不为过。在齿轮中常见的是，当齿距、齿数和压力角等规格匹配时，其他各种规格决定了齿轮，如面宽、热处理、内孔尺寸、磨削后的表面粗糙度、最终硬度。这就是为什么几乎不可能用另一个替换齿轮的原因。齿轮与其他齿轮兼容的可能性非常低。

无法获得所需的齿轮

机器中的齿轮可能会磨损或损坏，我们在市场上寻找该齿轮但徒劳无功。如果机器的用户手册中有齿轮图，则可以轻松解决此问题。您可以再次制造该齿轮。或者另一种可能性是您可以联系机器制造商，他会同意为您制造这种新齿轮。但是不幸的是，如果这两种方式都不可用，将会发生什么？说明书上没有图纸，厂家也找不到？

你可以获得所绘制齿轮的制造图，但这需要专业的齿轮知识，并非易事。由于缺乏齿轮规格知识，齿轮制造商也会面临这个问题。重建磨损或损坏的齿轮需要大量的工程工作。

一个齿轮的情况下生产成本高

当大规模生产使用齿轮的机器时，齿轮也以精确的规格批量生产，并且成本保持在一定范围内。更重要的生产使用相同的工作量，每件成本更低，当复合到大量时，可以大大降低齿轮成本。但是，如果我们需要为我们的机器制造一个或两个齿轮怎么办？这是一项相当昂贵的任务。与生产一两件齿轮相比，一次生产 500 台机器的齿轮显示出相当大的成本差异。当某人正在生产新机器原型并且必须制造标称数量的齿轮时，也会遇到这种情况。

使用齿轮标准的可能性

如果您正在设计一台新机器并且其齿轮规格与制造商的某些齿轮相匹配，则可以通过这些方式解决上述问题。

• 在设计机器时，您可以避免为机器创建新的特定齿轮。

• 可以使用齿轮制造商提供的 2D 和 3D CAD 模型、强度计算和可打印零件图。
• 如果您只需要一个齿轮用于机器的测试试验，制造商会生产您可以使用的标准齿轮。

当您在机器中使用齿轮并需要更换它时，您可以使用一些制造商的标准齿轮或齿轮进行二次操作。您可以通过上述方式避免后续任务带来的不便。

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