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齿轮有几种类型?哪些常用材料适合用来制造齿轮?

2023-07-17 阅读 1616
齿轮是能互相啮合的有齿的机械零件,它在机械传动及整个机械领域中的应用极其广泛。齿轮的种类繁多,主要隐居齿轮轴性进行分类,一般分为平行轴、相交轴及交错轴三种类型。
  • 平行轴齿轮:包括正齿轮、斜齿轮、内齿轮、齿条及斜齿条等。
  • 相交轴齿轮:有直齿锥齿轮、弧齿锥齿轮、零度齿锥齿轮等。
  • 交错轴齿轮:有交错轴斜齿齿轮、蜗杆蜗轮、准双曲面齿轮等。



平行轴及相交轴的齿轮副的啮合,基本上是滚动,相对的滑动非常微小,所以效率高。交错轴斜齿轮及蜗杆蜗轮等交错轴齿轮副,因为是通过相对滑动产生旋转以达到动力传动,所以摩擦的影响非常大,与其他齿轮相比传动效率下降。
齿轮的效率是齿轮在正常装配状况下的传动效率。如果出现安装不正确的情况,特别是锥齿轮装配距离不正确而导致同锥交点有误差时,其效率会显著下降。上表中所列出的效率为传动效率,不包括轴承及搅拌润滑等的损失。

01 正齿轮

齿线与轴心线为平行方向的圆柱齿轮。因为易于加工,因此在动力传动上使用最为广泛。



02 齿条
与正齿轮啮合的直线齿条状齿轮。可以看成是正齿轮的节圆直径变成无限大时的特殊情况。



03 内齿轮
与正齿轮相啮合在圆环的内侧加工有轮齿的齿轮。主要使用在行星齿轮传动机构及齿轮联轴器等应用上。



04 斜齿齿轮
齿线为螺旋线的圆柱齿轮。因为比正齿轮强度高且运转平稳,被广泛使用。传动时产生轴向推力。



05 斜齿齿条
斜齿齿条与斜齿齿轮相啮合的条状齿轮。相当于斜齿齿轮的节径变成无限大时的情形。



06 人字齿轮
人字齿轮齿线为左旋及右旋的两个斜齿齿轮组合而成的齿轮。有在轴向不产生推力的优点。



07 直齿锥齿
直齿锥齿轮齿线与节锥线的母线一致的锥齿轮。在锥齿轮中,属于比较容易制造的类型。所以,作为传动用锥齿轮应用范围广泛。



08 弧齿锥齿轮
齿线为曲线,带有螺旋角的锥齿轮。虽然与直齿锥齿轮相比,制作难度较大,但是作为高强度、低噪音的齿轮使用也很广泛。



09 零度锥齿轮
螺旋角为零度的曲线齿锥齿轮。因为同时具有直齿和曲齿锥齿轮的特征,齿面的受力情形与直齿锥齿轮相同。



10 圆柱蜗杆副
圆柱蜗杆副是圆柱蜗杆和与之啮合的蜗轮的总称。运转平静及单对即可获得大传动比为其最大的特征,但是有效率低的缺点。



11 交错轴斜齿齿轮
圆柱蜗杆副在交错轴间传动时的名称。可在斜齿齿轮副或斜齿齿轮与正齿轮副的情况下使用。运转虽然平稳,但只适合于使用在轻负荷的情况下。



12 面齿轮
可与正齿轮或斜齿齿轮啮合的圆盘状齿轮。在直交轴及交错轴间传动。



13 鼓形蜗杆副
鼓形蜗杆及与之啮合的蜗轮的总称。虽然制造比较困难,但比起圆柱蜗杆副,可以传动大负荷。



14 准双曲面齿轮
在交错轴间传动的圆锥形齿轮。大小齿轮经过偏心加工,与弧齿齿轮相似,啮合原理非常复杂。



齿轮材料选择主要取决于工作条件,例如负载、速度、环境温度和润滑条件。
以下是一些常用的齿轮制造材料:

01 碳钢

碳钢是最常用的齿轮材料之一,它的强度高,耐磨性好,成本较低。低碳钢通常用于低速、低压的齿轮,而中高碳钢则用于高速、高负载的齿轮。齿轮通常经过热处理(例如淬火和回火)来提高其硬度和耐磨性。

02 合金钢

合金钢比碳钢有更高的强度和耐磨性,因此常用于制造大型、高负载的齿轮。合金元素(如铬、镍、钼)的添加可以提高钢的硬度和韧性,但也会增加材料的成本。

03 铸铁

灰铸铁和球墨铸铁等铸铁材料也常用于齿轮制造,特别是在需要阻尼振动和降低噪音的应用中。铸铁的加工性能好,成本相对较低,但强度和耐磨性较低。

04 不锈钢

在腐蚀环境中,可能会选择不锈钢作为齿轮材料。不锈钢的耐腐蚀性能好,但成本较高,而且硬度和强度一般低于碳钢和合金钢。

05 非金属材料

在某些应用中,也可能使用塑料、尼龙、树脂等非金属材料制造齿轮。非金属齿轮的重量轻,噪音小,不需要润滑,但其强度、耐磨性和耐热性一般较低。
在选择齿轮材料时,需要根据齿轮的工作条件和性能要求进行权衡。对于高速、高负载的齿轮,通常需要选择强度和耐磨性高的材料;对于低速、低负载的齿轮,可能更重视材料的成本和加工性能。

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