錐齒輪(錐齒輪參數(shù))

在錐齒輪中，齒輪的軸線彼此成直角。錐齒輪用于改變空間旋轉(zhuǎn)方向。

介紹

與圓柱齒輪的旋轉(zhuǎn)軸線總是相互平行排列的情況相比，齒輪軸的軸線可以通過使用錐齒輪旋轉(zhuǎn)任意角度。經(jīng)常發(fā)現(xiàn) 90°的軸交角。具有非平行軸的齒輪箱通常被稱為錐齒輪。

在錐齒輪箱中，錐齒輪的軸線通常相互垂直！

圖：錐齒輪組,大輪和小輪

下圖顯示了手鉆的示例。第一級傳動(dòng)是直齒輪，而第二級傳動(dòng)是錐齒輪，它也用于將旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn) 90°。曲軸的速度隨著齒輪級的增加而增加，以獲得鉆頭的高轉(zhuǎn)速。

圖：手鉆中的錐齒輪副

由于其外形呈環(huán)形，較大的錐齒輪也稱為大輪。齒圈本身由較小的錐齒輪驅(qū)動(dòng)，該錐齒輪也稱為小輪。

對于錐齒輪，齒輪的形狀形成截錐（稱為節(jié)錐），其中齒排列在側(cè)表面上。兩對錐齒輪的假想節(jié)錐相互滾動(dòng)而不滑動(dòng)。因此，在兩個(gè)節(jié)錐的配合表面的相應(yīng)接觸點(diǎn)處的圓周速度是相同的。

動(dòng)畫：節(jié)錐

錐齒輪的軸線相交于一點(diǎn)，相交角通常為90°。該交點(diǎn)對應(yīng)于假想節(jié)距圓錐的尖端相交的點(diǎn)，當(dāng)它們不再被視為平頭圓錐而是被視為尖圓錐時(shí)。

動(dòng)畫：節(jié)錐

與圓柱齒輪一樣，錐齒輪也可以有不同的齒形。以下部分將更詳細(xì)地描述最重要的齒。

圖：直齒錐齒輪

這種直齒的缺點(diǎn)將后續(xù)圓柱齒輪的文章中進(jìn)行詳細(xì)解釋，它的整個(gè)齒面寬度的突變現(xiàn)會導(dǎo)致高噪音水平。然而，這可以通過下面所述描述的螺旋齒形來抵消。

動(dòng)畫：

動(dòng)畫：直齒錐齒輪

如果齒面線不再徑向向外延伸而是具有一定的扭轉(zhuǎn)（類似于圓柱齒輪上的斜齒），則獲得螺旋齒線（螺旋錐齒輪）。螺旋形狀也可以是漸開線、擺線或圓形。

T圖：螺旋錐齒輪

與直齒錐齒輪相比，螺旋錐齒輪提供更有利的嚙合條件、更高的傳遞扭矩和更低的噪音水平以及更高的安裝公差。出于這個(gè)原因，螺旋錐齒輪優(yōu)選用于機(jī)械工程。

動(dòng)畫：螺旋錐齒輪

當(dāng)齒圈的節(jié)距角（錐角）選擇越來越大，極端情況下為 90° 時(shí)，會出現(xiàn)錐齒輪的特殊情況。節(jié)錐的“高度”越來越小，在90°的極端情況下，變成了一個(gè)平面。這種錐齒輪稱為平面（冠）齒輪。平面齒輪的配對齒輪是傳統(tǒng)的錐齒輪，沒有它，平面齒輪的節(jié)平面上的純滾動(dòng)過程是不可能的，因?yàn)樾D(zhuǎn)節(jié)平面上的圓周速度向內(nèi)降低。

動(dòng)畫：從錐齒輪到平面冠狀齒輪

因此，平面齒輪無法實(shí)現(xiàn) 90° 的軸角，因?yàn)樾↓X輪必須是圓柱直齒輪。但是，正齒輪的節(jié)圓柱具有恒定的圓周速度，因此不能適應(yīng)平面齒輪的不同圓周速度！這將需要在徑向方向上調(diào)整環(huán)形齒輪上的齒廓——參見下一節(jié)關(guān)于冠狀齒輪的部分。

圖：平面冠狀齒輪（環(huán)形齒輪）和常規(guī)錐齒輪（小齒輪）

錐齒輪的平面冠狀齒輪可以被認(rèn)為類似于圓柱齒輪的齒條。在這兩種情況下，原本“彎曲”的俯仰體都變成了平面。平面冠狀齒輪用作錐齒輪的產(chǎn)形齒輪。

當(dāng)傳統(tǒng)的直齒輪作為小齒輪時(shí)，會出現(xiàn)錐齒輪的特殊情況，小齒輪原則上在彎曲成環(huán)的齒條上滾動(dòng)。排列在平面上的牙齒在外觀上類似于牙冠的牙齒。這就是為什么人們說所謂的冠狀齒輪。冠狀齒輪的齒線可以是直切的，也可以是螺旋的。

圖：皇冠齒輪

上面的動(dòng)畫顯示了一個(gè)由傳統(tǒng)直齒輪驅(qū)動(dòng)的直齒冠齒輪。與圓錐形的錐齒輪相比，冠狀齒輪允許其配合齒輪軸向位移！此外，不會像錐齒輪那樣產(chǎn)生軸向力。

動(dòng)畫：皇冠齒輪

由于冠狀齒輪的圓周速度向外增加，而直齒輪的圓周速度恒定，因此為了實(shí)現(xiàn)變速的無滑動(dòng)滾動(dòng)過程，冠狀齒輪的齒形必須沿徑向適應(yīng)外大內(nèi)小壓力角）。

冠齒輪不是真正意義上的錐齒輪，因?yàn)楣?jié)錐不再是錐體！與平面冠狀齒輪相比，普通冠狀齒輪可以實(shí)現(xiàn) 90° 的軸角。一般來說，軸角的范圍可以在 0° 和 180° 之間。

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