​锥齿轮的基本概念及分类

锥齿轮的基本概念及分类

在锥齿轮中,齿轮的轴线彼此成直角。锥齿轮用于改变空间旋转方向。

简介节锥齿形 直齿锥齿轮和螺旋锥齿轮平面(冠)齿轮皇冠齿轮

介绍

与圆柱齿轮的旋转轴线总是相互平行排列的情况相比,齿轮轴的轴线可以通过使用锥齿轮旋转任意角度。经常发现 90°的轴交角。具有非平行轴的齿轮箱通常被称为锥齿轮

在锥齿轮箱中,锥齿轮的轴线通常相互垂直!

图:锥齿轮组,大轮和小轮

下图显示了手钻的示例。第一级传动是直齿轮,而第二级传动是锥齿轮,它也用于将旋转轴旋转 90°。曲轴的速度随着齿轮级的增加而增加,以获得钻头的高转速。

图:手钻中的锥齿轮副

由于其外形呈环形,较大的锥齿轮也称为大轮。齿圈本身由较小的锥齿轮驱动,该锥齿轮也称为小轮

节锥

对于锥齿轮,齿轮的形状形成截锥(称为节锥),其中齿排列在侧表面上。两对锥齿轮的假想节锥相互滚动而不滑动。因此,在两个节锥的配合表面的相应接触点处的圆周速度是相同的。

动画:节锥

锥齿轮的轴线相交于一点,相交角通常为90°。该交点对应于假想节距圆锥的尖端相交的点,当它们不再被视为平头圆锥而是被视为尖圆锥时。

动画:节锥

锥齿轮的种类

与圆柱齿轮一样,锥齿轮也可以有不同的齿形。以下部分将更详细地描述最重要的齿。

图:直齿锥齿轮

这种直齿的缺点将后续圆柱齿轮的文章中进行详细解释,它的整个齿面宽度的突变现会导致高噪音水平。然而,这可以通过下面所述描述的螺旋齿形来抵消。

动画:

动画:直齿锥齿轮

螺旋锥齿轮

如果齿面线不再径向向外延伸而是具有一定的扭转(类似于圆柱齿轮上的斜齿),则获得螺旋齿线螺旋锥齿轮)。螺旋形状也可以是渐开线、摆线或圆形。

T图:螺旋锥齿轮

与直齿锥齿轮相比,螺旋锥齿轮提供更有利的啮合条件、更高的传递扭矩和更低的噪音水平以及更高的安装公差。出于这个原因,螺旋锥齿轮优选用于机械工程。

动画:螺旋锥齿轮

平面(冠)齿轮

当齿圈的节距角(锥角)选择越来越大,极端情况下为 90° 时,会出现锥齿轮的特殊情况。节锥的“高度”越来越小,在90°的极端情况下,变成了一个平面。这种锥齿轮称为平面(冠)齿轮平面齿轮的配对齿轮是传统的锥齿轮,没有它,平面齿轮的节平面上的纯滚动过程是不可能的,因为旋转节平面上的圆周速度向内降低。

动画:从锥齿轮到平面冠状齿轮

因此,平面齿轮无法实现 90° 的轴角,因为小齿轮必须是圆柱直齿轮。但是,正齿轮的节圆柱具有恒定的圆周速度,因此不能适应平面齿轮的不同圆周速度!这将需要在径向方向上调整环形齿轮上的齿廓——参见下一节关于冠状齿轮的部分。

图:平面冠状齿轮(环形齿轮)和常规锥齿轮(小齿轮)

锥齿轮的平面冠状齿轮可以被认为类似于圆柱齿轮的齿条。在这两种情况下,原本“弯曲”的俯仰体都变成了平面。平面冠状齿轮用作锥齿轮的产形齿轮。

皇冠(冠)齿轮

当传统的直齿轮作为小齿轮时,会出现锥齿轮的特殊情况,小齿轮原则上在弯曲成环的齿条上滚动。排列在平面上的牙齿在外观上类似于牙冠的牙齿。这就是为什么人们说所谓的冠状齿轮。冠状齿轮的齿线可以是直切的,也可以是螺旋的。

图:皇冠齿轮

上面的动画显示了一个由传统直齿轮驱动的直齿冠齿轮。与圆锥形的锥齿轮相比,冠状齿轮允许其配合齿轮轴向位移!此外,不会像锥齿轮那样产生轴向力。

动画:皇冠齿轮

由于冠状齿轮的圆周速度向外增加,而直齿轮的圆周速度恒定,因此为了实现变速的无滑动滚动过程,冠状齿轮的齿形必须沿径向适应外大内小压力角)。

冠齿轮不是真正意义上的锥齿轮,因为节锥不再是锥体!与平面冠状齿轮相比,普通冠状齿轮可以实现 90° 的轴角。一般来说,轴角的范围可以在 0° 和 180° 之间。

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