螺旋齿轮和直齿圆柱齿轮是两种最常见的齿轮类型,可用于许多相同的应用。直齿圆柱齿轮是简单和便宜的制造,但斜齿轮提供一些重要的优势超过直齿圆柱齿轮。

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斜齿轮的齿设置在一个角度(相对于齿轮的轴),并采取螺旋的形状。这允许牙齿逐渐啮合,从点接触开始,随着啮合的进展发展成线接触。斜齿轮最明显的好处之一超过直齿圆柱齿轮是更少的噪音,特别是在中高速。此外,与斜齿轮,多个齿总是在啮合,这意味着更少的负载每个单独的齿。这使得力从一个齿向另一个齿的转移更加平稳,从而减少了振动、冲击载荷和磨损。
但齿的倾斜角也会导致齿间的滑动接触,产生轴向力和热量,降低效率。这些轴向力在斜齿轮轴承的选择中起着重要的作用。因为轴承必须承受径向和轴向力,斜齿轮需要推力或滚子轴承,这是通常更大(和更昂贵)比简单轴承与直齿圆柱齿轮。轴向力的变化与螺旋角正切的大小成比例。虽然较大的螺旋角提供更高的速度和更平滑的运动,螺旋角通常限制在45度由于产生轴向力。
斜齿轮产生的轴向载荷可以通过使用双斜齿轮或人字齿轮来抵消。这些安排有两个斜齿轮的外观与相反的手安装背靠背,尽管在现实中他们是从相同的齿轮加工。(这两种设计的不同之处在于,双斜齿轮在齿之间有一个凹槽,而人字齿轮没有。)这种安排抵消了轴向力对每组齿,所以更大的螺旋角可以使用。它还消除了对推力轴承的需要。

人字齿轮和双斜齿轮有两组齿,相反的手,切成一个齿轮。
图片来源:Roy Beardmore
除了更平滑的运动,更高的速度能力,和更少的噪音,另一个优势,斜齿轮提供了超过正齿轮是能力用于平行或非平行(交叉)轴。斜齿轮与平行轴要求相同的螺旋角,但相反的手(即右利齿vs.左利齿)。

平行轴的齿轮有相反的手,而垂直轴的齿轮有相同的手。
图片来源:JC Leonard
当交叉斜齿轮使用,他们可以是相同或相反的手。如果齿轮有相同的指针,则总和螺旋的角度应等于轴之间的角度。最常见的例子是交叉斜齿轮垂直(即90度)轴。两个齿轮有相同的手,和他们的螺旋角等于90度。对于相反方向的构型区别螺旋之间的角度应该等于轴之间的角度。交叉斜齿轮提供灵活性的设计,但齿之间的接触更接近点接触比线接触,所以他们有较低的力能力比平行轴设计。
斜齿轮通常是默认选择的应用,适用于正齿轮,但有非平行轴。它们也用于需要高速或高负载的应用程序。而且无论负载或速度,它们通常提供更平稳,更安静的操作比正齿轮。
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