斜齒輪和正齒輪是兩種最常見的齒輪類型,可用于許多相同的應(yīng)用,例如減速器、正齒輪減速器和斜齒輪減速器。正齒輪制造簡(jiǎn)單且價(jià)格低廉,但斜齒輪比正齒輪有一些重要的優(yōu)勢(shì)。
斜齒輪的齒設(shè)置為一定角度(相對(duì)于齒輪軸),并且是螺旋形的。這允許齒逐漸嚙合,從點(diǎn)接觸開始,隨著嚙合的進(jìn)行發(fā)展為線接觸。與正齒輪相比,斜齒輪最明顯的優(yōu)點(diǎn)之一是噪音較低,尤其是在中高速時(shí)。同樣,對(duì)于斜齒輪,多個(gè)齒始終嚙合,這意味著每個(gè)齒上的負(fù)載很小。這樣,力可以從一個(gè)齒平穩(wěn)地傳遞到另一個(gè)齒,從而減少振動(dòng)、沖擊載荷和磨損。
然而,齒的傾角也會(huì)導(dǎo)致齒間滑動(dòng)接觸,產(chǎn)生軸向力和熱量,從而降低效率。這些軸向力在斜齒輪軸承的選擇中起著重要作用。由于軸承必須同時(shí)承受徑向力和軸向力,斜齒輪需要推力軸承或滾動(dòng)軸承,這些軸承通常比正齒輪中使用的簡(jiǎn)單軸承更大(更昂貴)。軸向力與螺旋角的切線成比例變化。雖然較大的螺旋角可以提供更高的速度和更平滑的運(yùn)動(dòng),但由于軸向力,螺旋角通常限制在45度。
斜齒輪產(chǎn)生的軸向載荷可以通過使用雙斜齒輪或人字齒輪來抵消。雖然它們實(shí)際上是由同一個(gè)齒輪加工而成,但這些裝置的外觀是兩個(gè)斜齒輪,其相對(duì)指針背靠背安裝。(兩種設(shè)計(jì)的區(qū)別在于,雙斜齒輪在齒之間的中間有一個(gè)槽,而人字齒輪沒有。)這種布置消除了每組齒上的軸向力,因此可以使用更大的螺旋角。它還消除了對(duì)推力軸承的需要。
除了更平穩(wěn)的運(yùn)動(dòng)、更高的速度性能和更低的噪音外,斜齒輪與正齒輪相比的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是,它們可以與平行或非平行(交叉)軸一起使用。具有平行軸的斜齒輪需要相同的螺旋角,但需要相反的手(即右手和左手齒)。
當(dāng)使用交叉斜齒輪時(shí),它們可以是相同或相反的指針。如果齒輪具有相同的指針,螺旋角的總和應(yīng)等于軸之間的角度。最常見的例子是具有垂直(即90度)軸的交叉斜齒輪。兩個(gè)齒輪具有相同的指針,其螺旋角之和等于90度。對(duì)于雙手相對(duì)的配置,螺旋角之間的差值應(yīng)等于軸之間的角度。交叉斜齒輪提供了設(shè)計(jì)靈活性,但齒間的接觸比線接觸更接近點(diǎn)接觸,因此其承載力低于平行軸設(shè)計(jì)。
斜齒輪通常是正齒輪但軸不平行應(yīng)用的默認(rèn)選擇。它們也用于需要高速或高負(fù)載的應(yīng)用中。此外,無(wú)論負(fù)載或速度如何,它們通常比正齒輪提供更平穩(wěn)、更安靜的操作。