机械设计中的齿轮和齿轮传动知识!

什么是齿轮?

在机械应用中，齿轮是带有齿的机械部件，它们相互啮合以传递运动和动力。在所有的机械传动应用中，齿轮传动是应用最广泛的。

齿轮有很多种，最常见的分类方法是按齿轮轴进行分类。一般来说，齿轮分为三种:平行轴、相交轴和交错轴。

平行轴齿轮

这些包括正齿轮、斜齿轮、内齿轮、齿条和斜齿条等。

相交轴齿轮

这些包括直锥齿轮，螺旋锥齿轮，零度锥齿轮等。

交错轴齿轮

这些包括交错轴斜齿轮，蜗杆传动装置准双曲面齿轮等。

什么是齿轮传动?

齿轮传动是一种利用齿轮以各种方式啮合来改变旋转机械操作的方向和速度的机构。在齿轮传动中，一个齿轮作为驱动或主动齿轮，另一个齿轮作为从动齿轮。

齿轮传动的特点

非常高效。

在常用的机械力传递方式中，齿轮传动的效率最高。传动效率通常为96%~99%，非常适合重型机械应用。

紧凑的

齿轮接口的空间要求较小。

稳定的传输

通过齿轮传递力是非常稳定的，因此齿轮传动被广泛用于许多机械应用。

性能可靠，寿命长

当齿轮传动的设计，制造和维护正确时，它们具有非常可靠的使用寿命，可以使用长达十年或二十年。这对于长时间连续运行的车辆和机器(如矿山)尤其重要。但是，齿轮传动所要求的制造成本和精度都比较高，不适合传动距离过远的应用。

齿轮的分类

齿轮类型可以根据它们的力传递方法来划分。圆柱齿轮、锥齿轮、齿条齿轮和蜗杆齿轮的力传递方法根据齿轮的形状不同而不同。

圆柱齿轮

圆柱齿轮在平行轴之间传递运动和动力。圆柱齿轮按齿轮齿与齿轮轴的相对关系可分为三种类型。圆柱齿轮类型包括:正齿轮、斜齿轮和人字齿轮。

正齿轮的齿与轴线平行，因此齿面接触线是一条直线。在啮合过程中，整个齿宽同时进入和退出啮合，因此力突然增加或减少。这导致传动稳定性差，有时啮合时的冲击噪音很大。

螺旋齿轮与正齿轮相似，只是它们的齿与轴成一定角度。在啮合过程中，初始接触点扫过齿的长度，因为它转动，使力的平稳传递。偏置角的一个后果是在轴上产生侧推力。

人字齿轮，像斜齿轮，有牙齿设置在一个角度的轴，但不是单一的一组牙齿的角度在一个方向上，有一对平行的齿轮，牙齿的角度相等，彼此相对。平行排列的齿相互平衡对方的侧推力，使人字齿轮不会有侧推力。

圆柱齿轮的传动功率和速度使其适用于广泛的应用。功率可以小到千分之一马力，大到10万马力，速度高达每秒300米。

锥齿轮

锥齿轮在相互设定成一定角度的相交轴之间传递力。锥齿轮可以有齿是直斜的，类似于正齿轮，或有螺旋斜齿类似于螺旋齿轮。直齿锥齿轮和螺旋锥齿轮都被广泛使用。

齿条齿轮

齿条齿轮把旋转运动转换成直线运动。一个圆柱齿轮(称为小齿轮)与一个直线齿轮(称为齿条)啮合，在一条直线上施加力。齿条和小齿轮使用直齿轮和斜齿轮，但斜齿轮产生的侧力会产生导致过早磨损的问题，所以直齿轮，正齿轮更常用。

蜗杆传动装置

蜗轮是一种齿轮，由一个轴和一个叫做蜗杆的螺旋线组成，类似于螺栓或螺钉的螺纹，与齿轮的齿啮合。当蜗杆旋转时，它拉动(或推动)带齿齿轮，类似于螺栓或螺钉将其拉进它所固定的材料中的方式。蜗轮的一个常见应用是弦乐器上的调节旋钮。