齿轮类型

齿轮是机械工程或机械领域中广泛使用的组件之一。由于其机械优势，它们被广泛应用于工业中，将动力或速度传递到许多机械设备或机器。根据机器的类型或结构，齿轮也可以制成不同的尺寸以满足特定要求。因此，了解不同齿轮之间的区别至关重要，这有助于我们为各种机械设备和设备选择合适的齿轮。

本文讨论了不同类型的齿轮，包括它们的特性、功能和机制。在讨论不同的齿轮类型之前，让我们先了解齿轮的定义和一些典型应用。

什么是齿轮？

齿轮是一种特殊的机器元件，其圆柱形或圆锥形表面等距离地切割有多个齿。通过啮合两个或多个齿轮，它们通常有助于将力和旋转从驱动轴传递到从动轴。

齿轮的历史被认为非常悠久。人们认为齿轮的使用最早是在古希腊时期。此外，在阿基米德的著作中也出现了齿轮的迹象。

齿轮的应用

齿轮被称为旋转机器的组件，主要通过加工齿将扭矩从一个轴传递到另一个轴。这最终将动力从驱动轴传递到动力轴。齿轮因其机械特性而被广泛使用并有许多应用。然而，一些最常见的应用如下所示：

• 齿轮用于借助链式提升机提升重物。
• 齿轮用于泵送液体，例如燃料和润滑油。它们连接良好，有助于以过大的输送压力输送液体。
• 齿轮有助于高效地上下移动电梯和升降机。
• 齿轮也安装在时钟和手表上。
• 我们可以看到齿轮在汽车、铁路、航空航天和飞机中的广泛使用。
• 齿轮与皮带配合用于建立输送系统。这使得货物处理和转移等任务变得非常容易。
• 齿轮广泛用于改变旋转方向和增加或减少旋转速度。

因此，齿轮是大多数设备的核心组件，因为它们用途广泛且能够执行许多操作。

齿轮类型

齿轮种类繁多，可以根据不同的因素进行分类，例如尺寸、结构、标准优先等级、允许扭矩、齿部磨削要求等。每种齿轮都有其优点和不同的行为。以下列出了一些最常见和广泛使用的齿轮：

• 内齿轮
• 直齿圆柱齿轮
• 斜齿圆柱齿轮
• 人字齿轮
• 锥齿轮
• 蜗轮
• 斜齿锥齿轮
• 斜齿锥齿轮
• 交叉斜齿轮
• 齿轮齿条

现在让我们详细讨论每种类型。

什么是内齿轮？

内齿轮通常在圆锥、圆柱体或环形齿轮体的内侧加工有齿。这些类型的齿轮主要用于与外齿轮配合以转换运动。我们可以在行星齿轮驱动器和各种齿轮式轴联轴器中看到内齿轮的主要应用。通常，这些齿轮有三个机构，即行星轮、太阳轮和星形轮。

内齿轮广泛应用于大多数机器，无论是大型还是小型，通常作为减速齿轮实现。它们以在手表、自行车、汽车自动变速器系统等中有效改变齿轮比而闻名。内齿轮的一个重大缺点是由于修边问题和渐开线和摆线等干涉，外齿轮和内齿轮的齿数之间存在差异。

什么是直齿圆柱齿轮？

直齿圆柱齿轮的特点是圆柱形，齿线笔直且平行于轴。这些齿轮主要通过平行轴传递动力。此外，这些齿轮可靠、易于生产且应用广泛。这些齿轮在技术上最适合中速和中负载应用，其中噪音和振动不是问题。

通常，使用两种不同尺寸的直齿圆柱齿轮来相应地管理扭矩和 RPM。当这些齿轮啮合时，较大的称为齿轮，较小的称为小齿轮。由于直齿圆柱齿轮具有圆柱形节圆面，因此它们不承受轴向载荷（推力载荷）。

什么是斜齿圆柱齿轮？

与直齿圆柱齿轮一样，斜齿圆柱齿轮也与平行轴一起使用，并且是圆柱形的。然而，这些齿轮具有弯曲的齿线，可以更好地啮合并传递更高的载荷而不会产生噪音。斜齿圆柱齿轮的齿是倾斜的，如果将齿伸展，它们可能会在轴周围形成螺旋线。这些齿轮适合一次接触多个齿对，使其成为高速应用的理想选择。

与直齿圆柱齿轮不同，斜齿圆柱齿轮会产生轴向载荷，因此通常使用推力轴承来支撑它们。斜齿圆柱齿轮有单斜齿和双斜齿两种配置。单斜齿圆柱齿轮具有单排倾斜的齿，而双斜齿圆柱齿轮具有两排镜像倾斜的齿。

什么是人字齿轮？

人字齿轮几乎与双斜齿圆柱齿轮相同。而斜齿圆柱齿轮在齿之间有一个凹槽，人字齿轮则没有。更具体地说，这些类型的齿轮之间没有间隙将两个螺旋面分开。此外，与双斜齿圆柱齿轮相比，这些齿轮的尺寸相对较小。啮合时，动力通常从人字齿轮传递到普通的双斜齿圆柱齿轮。人字齿轮最适合承受大量冲击和振动的应用。

人字齿轮的设计主要有助于消除每对齿上的轴向力，从而允许更大的角度，因为发生故障的风险较小。这些齿轮通常使用相交轴配置，并且两个轴分别保持垂直。人字齿轮不产生任何轴向推力，并确保在所有速度和负载下都安静、平稳和高效的运行。

什么是锥齿轮？

在结构上，锥齿轮是圆锥形的齿轮。这些齿轮的齿沿着圆锥形表面。这些齿轮中的大多数用于需要直角齿轮传动或需要改变旋转轴的应用。锥齿轮通常有助于在相交成 90° 角的轴之间传递力。然而，它们也可以配置成具有更大或更小的可管理角度。使用锥齿轮的一些设备包括汽车、泵、机床（铣削和车削）、食品包装设备、流体控制阀和园艺设备。

锥齿轮的主要优点之一是可以通过相应地改变齿轮尺寸来根据需要改变扭矩和 RPM。此外，这些齿轮不要求两个轴精确垂直。锥齿轮相对昂贵，并且在传递更大扭矩时不如平行轴布置。有许多类型的锥齿轮，如螺旋锥齿轮、直齿锥齿轮、零度锥齿轮等。

什么是蜗轮？

蜗轮由两个元件组成，即蜗杆和蜗轮。蜗杆定义为在轴上切割的螺杆形状，而啮合的齿轮是蜗轮。这两个元件在非相交轴上组合在一起形成蜗轮。蜗杆和蜗轮不一定总是圆柱形。蜗轮主要用于转向系统、汽车、电梯和物料搬运系统。

蜗轮最显著的优点之一是可以根据需要锁定其齿轮对的旋转。这意味着当蜗轮配置成任何特定角度时，它不会被蜗轮自动改变。因此，这些最适合需要自锁机构的应用。蜗轮会产生轴向推力，并最适合高冲击载荷应用。然而，它们的效率比其他齿轮低得多。因此，这些齿轮通常用于低马力应用。

什么是斜齿锥齿轮？

斜齿锥齿轮在结构上几乎与螺旋锥齿轮相似。然而，它们仅在非相交轴上运行。斜齿锥齿轮的形状也不同于螺旋锥齿轮；斜齿锥齿轮具有旋转的双曲面形状。斜齿锥齿轮的设计允许它们在与其他齿轮啮合时具有出色的接触，从而最终提高了承载能力和传动系统的耐久性。

在斜齿锥齿轮配置中，小齿轮位于与大齿轮不同的平面上。因此，轴的两端都由轴承支撑。这些齿轮主要用于汽车差速器系统。此外，斜齿锥齿轮的啮合和生产都很复杂。

什么是斜齿锥齿轮？

斜齿锥齿轮是通用锥齿轮的一种特殊类型，其传动比为 1:1。运行时，这些齿轮与具有相同齿数的斜齿锥齿轮配对。它们有效地在相交角度之间传递动力。此外，这些齿轮主要用于在不改变轴速或扭矩的情况下改变旋转方向。

斜齿锥齿轮有两种类型，如螺旋斜齿锥齿轮和直齿锥齿轮。螺旋斜齿锥齿轮会产生轴向推力，因此需要使用推力轴承。此外，直齿锥齿轮在轴向方向上不产生推力。但是，它们仅受直齿锥齿轮的限制。斜齿锥齿轮通常在 90° 的轴角处啮合。但是它们也可以在其他轴角处啮合。在这种情况下，它们被称为角斜齿锥齿轮。

什么是交叉斜齿轮？

交叉斜齿轮也称为斜齿轮。这些齿轮通常用于在非平行且不相交的轴之间传递运动。正如我们在上面讨论过的，斜齿圆柱齿轮通常只在平行轴之间啮合。交叉斜齿轮在非平行且不相交的轴上以 45° 的角度执行相同的功能。这些齿轮的接触点仅为一个点。这就是为什么交叉斜齿轮不适合大功率传输的原因。

除此之外，齿面滑动用于传递动力。因此，在使用这些齿轮时必须注意。交叉斜齿轮的齿数组合没有限制。

什么是齿轮齿条？

齿轮齿条是一种直线杆或平面，其等距离加工有许多形状和尺寸相同的齿。齿轮齿条与圆柱齿轮配合使用，节圆半径为无穷大。这些带齿条的齿轮主要用于将旋转运动转换为直线运动。当与圆柱齿轮或小齿轮啮合时，齿轮的旋转通常会将齿条推入直线，从而将旋转运动转换为直线运动。

齿轮齿条进一步细分为斜齿齿条和直齿齿条。然而，这两种齿条都具有直线形的齿线。通过加工齿轮齿条的端部，可以帮助将齿轮齿条首尾相连。

根据轴取向对齿轮进行分类

根据轴的取向，齿轮主要分为以下三类：

• 基于平行轴：此类包括在运行期间齿轮轴保持平行的齿轮。直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮、内齿轮和齿轮齿条属于此类。所有这些齿轮的传动效率通常很高。
• 基于非平行轴：此类包括在应用期间齿轮轴既不平行也不相交的齿轮。蜗轮、蜗轮和交叉斜齿轮属于此类。因为这些齿轮在滑动接触下运行，所以它们的传动效率相对较低。
• 基于相交轴：此类包括在运行期间齿轮轴相交的齿轮。斜齿锥齿轮、斜齿锥齿轮、人字齿轮和锥齿轮（直齿锥齿轮和螺旋锥齿轮）属于此类。所有这些齿轮的传动效率通常很高。