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为什么很多齿轮的齿是斜的?
发布时间:2024-04-02
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要回答这个问题,我们先了解一下什么是斜齿轮。

斜齿轮它是相对于直齿轮而言的。斜齿轮不是指齿廓面是斜的,而是指齿牙在圆柱面伸展的方向不是平行于基轴的,而是跟基轴形成一个夹角(也叫螺旋角)沿着圆柱面螺旋伸展的。而直齿轮齿牙的伸展是平行于基轴的。斜齿轮的齿廓面一样可以做成渐开线、摆线、圆弧面等。  

而正是斜齿轮螺旋角的存在,使得斜齿轮在传动过程中拥有了直齿轮不具备的下列优点。

啮合性能好  齿轮的运转过程是齿牙周期性地进入齿合和退出齿合的过程,直齿轮的进入齿合和退出齿合是整条齿合线同时进入同时退出的,而斜齿轮是齿合线由点接触开始,齿合线由短到长逐步进入齿合的。于是在进入和退出过程中, 斜齿轮传动平稳,冲击、振动和噪声较小。适合使用在高速传动中。

重合度大 由于螺旋角的存在,使得斜齿轮的传动时,重合度大。通俗点说就是在相同时间单量里,进入齿合状态的齿牙多,接触面大。

例如齿轮传动系中,若是选用直齿圆柱齿轮,在相互啮合的一对齿轮中,会有1.5~2.5组齿牙相互贴合。若是选用斜齿轮,一对齿轮副中可以实现2.5~3.5组齿牙同时贴合。这样就能适合大载荷传动,而且机构紧凑。随着螺旋角的加大,重合度就会加大。当然,过大的螺旋角会带来轴向力的加大,也就说明不能无限制的加大螺旋角。

传动精度高(角速度误差和扭矩误差) 影响传动精度的主要是下面三个因素:设计误差、齿距误差、摩擦力。设计误差和齿距误差直齿轮和斜齿轮都有,不谈。但摩檫力就不同了,直齿轮啮合时是直线-直线接触,摩擦力同向,而斜齿轮啮合时是曲线-曲线接触,因此摩擦力很大一部分会相互抵消,从而消除齿距误差对精度的影响,斜齿轮摩擦力造成的扭矩波动更小。

正因为斜齿轮具有这些优点,当遇到传递高转速、高载荷,又要求传动平稳、噪音小、空间受限的工况时,往往会选用斜齿轮。于是,我们会见到很多齿轮是斜的。

但然,事物都由两面性,由有优点就有缺点。

由于螺旋角的存在,斜齿轮啮合传动中,从啮合点开始,齿轮在径向和轴向都会受力。而直齿轮不存在轴向受力。轴向分力对于齿轮传动是有害的,它使得装置之间的摩擦力增大,使装置易于磨损或损害。而螺旋角越大所产生的轴向力越大。为了不使斜齿轮产生过大的轴向力,设计时一般取螺旋角=815

为了解决斜齿轮的轴向力问题,需要在齿轮轴在基座或其他装置上固定的时候,需要使用到推力轴承,以承受从齿轮传递到齿轮轴的轴向负载,或者使用人字齿轮。人字齿轮可以减少轴向分力的影响,但是人字齿轮制造比较麻烦。两种方法都会增加设备成本。

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