 照片礼貌 艾默生动力传动公司 从汽车到钟表的各种物品中都有齿轮。
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齿轮用于大量的机械设备中。他们做了几项重要的工作，但最重要的是，他们提供了 齿轮减速 在机动设备中。这是关键，因为通常情况下，高速旋转的小型电动机可以提供足够的动力 功率 一个设备，但还不够 扭力。例如，电动螺丝刀的齿轮减速非常大，因为它需要很大的扭矩来拧紧螺丝，但是电动机在高速下仅产生少量的扭矩。通过减速，可以在增加转矩的同时降低输出速度。
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齿轮要做的另一件事是调整旋转方向。例如，在汽车后轮之间的差速器中，动力是通过沿汽车中心延伸的轴传递的，差速器必须将该动力旋转90度才能将其施加到车轮上。
不同类型的齿轮有很多复杂性。在本文中，我们将确切地了解齿轮上的齿是如何工作的，并且我们将讨论在各种机械配件中发现的齿轮的不同类型。
在y gear, 的 比 由齿轮中心到接触点的距离决定。例如，在具有两个齿轮的设备中，如果一个齿轮的直径是另一个齿轮的直径的两倍，则传动比将为2：1。
我们可以看到的最原始的齿轮类型之一是带有木钉的轮子。
这种齿轮的问题在于，随着齿轮旋转，从每个齿轮的中心到接触点的距离会改变。这意味着齿轮比随齿轮转动而变化，这意味着输出速度也会变化。如果您在汽车中使用了这样的齿轮，就不可能保持恒定的速度-您将不断地加速和减速。
许多现代齿轮使用一种特殊的齿形，称为 渐开线. This profile has 的 very 保持两个齿轮之间恒定速比的重要特性。就像上面的固定轮一样，接触点也会移动。但是渐开线齿轮的形状弥补了这种运动。看到 这个部分 有关详细信息。
现在，让我们看一下一些不同类型的齿轮。
锥齿轮 当需要更改轴的旋转方向时，此功能很有用。它们通常安装在相距90度的轴上，但也可以设计成以其他角度工作。
锥齿轮上的齿可以是 直行, 螺旋 要么 准双曲面。直齿锥齿轮齿实际上与直齿圆柱齿轮齿具有相同的问题-当每个齿啮合时，它会立即冲击相应的齿。
 照片礼貌 艾默生动力传动公司 图5.锥齿轮 |
就像正齿轮一样，解决此问题的方法是弯曲齿轮齿。这些螺旋齿就像螺旋齿一样啮合：接触从齿轮的一端开始，并逐渐扩展到整个齿上。
 图6.螺旋锥齿轮 |
在直齿轮和螺旋锥齿轮上，轴必须相互垂直，但也必须在同一平面上。如果您将两个轴伸出齿轮，它们将相交。的 准双曲面齿轮另一方面，可以与不同平面中的轴啮合。
 图7.汽车差速器中的准双锥齿轮 |
此功能用于许多汽车 差异。差速器的齿圈和输入小齿轮都是准双曲面。这样可以将输入小齿轮安装在低于齿圈轴线的位置。 图7 显示了与差速器齿圈啮合的输入小齿轮。由于汽车的传动轴连接到输入小齿轮，因此也会降低传动轴。这意味着传动轴不会过多地侵入汽车的乘客车厢，从而为人员和货物提供了更多的空间。
齿条齿轮 用于将旋转转换为线性运动。一个完美的例子就是许多汽车的转向系统。方向盘使与齿条啮合的齿轮旋转。齿轮转动时，它会根据转动轮子的方式左右左右滑动齿条。
在某些情况下，还使用齿轮齿条齿轮 秤 转动显示您体重的表盘。
任何行星齿轮组都具有三个主要组件：
这三个组件中的每一个都可以是输入，输出或可以保持固定。选择哪个零件扮演哪个角色决定了齿轮组的传动比。让我们看一下单个行星齿轮组。
我们变速箱中的一种行星齿轮组具有72齿的齿圈和30齿的太阳轮。我们可以从该齿轮组中获得许多不同的传动比。
| 输入项
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输出量
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固定式
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计算方式
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齿轮比
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| A
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太阳（S)
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行星架（C)
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环（R)
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1 + R / S
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3.4:1
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| B
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行星架（C)
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环（R)
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太阳（S)
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1 /（1 + S / R）
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0.71:1
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| C
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太阳（S)
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环（R)
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行星架（C)
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-R / S
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-2.4:1
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同样，将三个组件中的任何两个组件锁定在一起将以1：1的齿轮减速锁定整个设备。请注意，上面列出的第一个齿轮比是 减少 -输出速度慢于输入速度。第二个是 超速行驶 -输出速度快于输入速度。最后是减小，但输出方向相反。该行星齿轮组还可以提供其他几种速比，但是这些速比与我们的自动变速器相关。您可以在下面的动画中尝试这些方法：
与自动变速箱相关的不同传动比的动画。单击上表左侧的按钮。
因此，这套齿轮可以产生所有这些不同的传动比，而无需接合或脱离任何其他齿轮。连续使用两个这样的齿轮组，我们可以得到变速箱所需的四个前进档和一个倒档。在下一节中，我们将两组齿轮放在一起。
在 渐开线轮廓 齿轮齿，接触点开始更靠近一个齿轮，并且随着齿轮的旋转，接触点从该齿轮移向另一齿轮。如果要遵循接触点，它将描述一条直线，该直线从一个齿轮开始，到另一个齿轮结束。这意味着接触点的半径随着齿的啮合而变大。
的 节圆直径 是有效接触直径。由于接触直径不是恒定的，因此节距直径实际上是平均接触距离。随着齿首先开始啮合，顶部齿轮齿在节圆直径内接触底部齿轮齿。但是请注意，此时顶部齿轮齿与底部齿轮齿的接触部分非常细。随着齿轮旋转，接触点向上滑动到顶部齿轮齿的较厚部分。这将顶部齿轮向前推动，因此补偿了稍小的接触直径。随着齿的继续旋转，接触点会进一步向远处移动，超出了节圆直径，但底齿的轮廓补偿了这种运动。接触点开始滑到下齿的骨干部分，从上齿轮减去一点速度以补偿接触直径的增加。最终结果是，即使接触点直径不断变化，速度仍然保持不变。因此，渐开线轮廓齿轮齿产生 恒定转速比.
