轴对齐和速比如何影响我的设计?

档位类型的选择取决于所需的输出速度和方向。

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T奥运会的格言是“Citius,Altius,Fortius”,意思是“更快、更高、更强”。这句话也是大多数现代齿轮设计的口头禅。设计师希望齿轮系统能够以更快的速度运行,并且足够坚固,能够承受更高的负载。这些设计要求将决定适合应用的齿轮类型。

对于每个齿轮副,都有一个输入速度和一个输出速度。这两个速度之比就是速度比。如果速比大于1.0,则齿轮副作为增速器工作。如果速比在0.0和1.0之间,则齿轮副作为减速器工作。但是,如果速比为1.0,则齿轮副不会改变速度,而只会改变方向。

轴对齐会影响可用齿轮副的选择。有三种类型的轴与齿轮对齐:

  • 平行轴
  • 相交轴
  • 非平行和非相交轴

正齿轮和斜齿轮是用于平行轴的两种主要齿轮副。正齿轮是圆柱齿轮,其轮齿切割平行于孔轴,而斜齿轮是圆柱齿轮,其轮齿切割倾斜于孔轴。这两种类型的轴彼此平行,通过将输入齿轮的齿数除以输出齿轮的齿数来确定齿轮对的速度。结果就是速度的变化。

正齿轮

平行轴齿轮副的工作方式是,输出轴将以与输入轴相反的方向旋转。输入档位也可以是较大档位或较小档位。如果希望输出轴以与输入轴相同的旋转方向运行,则需要将第三档引入齿轮系统。这个第三个齿轮称为惰轮。其唯一目的是重定向输出轴的旋转方向。它对速比没有影响,因此可以为惰轮选择任何合理的齿数。平行轴齿轮副的一个限制是设计包络。为了产生1/10的速比,输出齿轮的中径必须是输入齿轮中径的10倍。为了尽量减少根切,较小齿轮的最小齿数应为18。这导致较大的齿轮有180个齿,以达到1/10的速比。对于应用程序来说,此需求很容易变得太大。

斜齿轮

锥齿轮是最常见的相交轴齿轮副。伞齿轮是一种锥形齿轮,其齿沿节锥切割,因此当齿轮对啮合时,输出轴和输入轴以预定角度工作。伞齿轮最常见的角度是90度;然而,也有轴角小到45度、大到135度的锥齿轮。伞齿轮可设计用于多种速比。速比可以是分数,但最常见的包括2/3、1/2、1/3、1/4和1/5。速比为1.0的伞齿轮称为斜接齿轮。

锥齿轮

相交轴齿轮副实际上并不相交。它们的轴的投影相交。交叉轴齿轮副的工作方式也使输出轴以与输入轴相反的方向旋转。与平行轴齿轮副不同,如果希望相交轴齿轮副的输出轴以与输入轴相同的旋转方向运行,则不能将第三个齿轮引入齿轮系统。产生相交齿轮副,使输入齿轮和输出齿轮仅以预设的相交角度相互操作。由于这种设计,如果您选择向系统添加第三档,为了使其与第二档啮合,它必须与输入档相同。由于在这种情况下,输入齿轮和输出齿轮将具有相同的齿数,因此结果是速比为1.0且旋转方向不变。唯一的变化是输出轴与输入轴的相对角度。这种设计是差速器的基础。锥齿轮副设计的限制因素是小齿轮上的齿形。随着伞齿轮齿数的增加,小齿轮的齿形开始变薄。这种变薄导致齿形变弱,无法承受任何载荷。由于扭矩和速度成反比关系,伞齿轮副几乎总是使用小齿轮作为输入。

齿轮轴

对于非平行和非相交轴应用,最常见的齿轮传动方式是蜗轮副。这对齿轮由蜗轮和蜗杆组成。蜗轮通常被称为蜗轮,与斜齿轮非常相似。蜗杆类似于与蜗轮的节距、压力角和螺旋角相匹配的螺纹。蜗轮副的速比由蜗轮上的齿数和蜗杆上的螺纹起始数决定。对于单线程的蠕虫,可以开发非常高的速度比。如果蜗轮有100个齿,并且被切割以与单螺纹蜗轮配合,则产生的速比为1/100。如果切割相同的100齿蜗轮以与四重螺纹蜗轮配合,则产生的速比为4/100或1/25。这允许在同一设计范围内实现多个速比。蜗轮副正常工作的要求是输入轴与输出轴成90度角。在这个系统中,蜗杆几乎总是输入,蜗轮充当输出。

如前面的示例所述,齿轮副可以设计为加速或减慢应用程序。仅使用一对齿轮,平行轴齿轮副提供最小的传动比,而非相交和非平行齿轮副提供最大的传动比。然而,对于多齿轮副,您可以改变速度和方向以适应您的应用。