正齿轮 – 最适合机械设计的齿轮

DSL快锁正齿轮

正齿轮是在两个平行轴间传动的齿轮,也是最容易想象和常见的齿轮。因为齿面与装配轴的轴线平行,所以正齿轮在传动中不产生推力(轴向力)。另外,因为正齿轮易于加工,所以高精度齿轮的制作成为可能。

最为普及的表示轮齿大小的单位是模数。国际标准化组织ISO的规定也是同样。还有,近年来,决定轮齿倾斜角度的要素,20°压力角最为常见。另外,广泛应用于产业机械上的齿轮齿形为渐开线齿形,也就是说,将渐开线曲线的一部分作为齿形的齿轮。

不仅局限于正齿轮,常常采用变位来应对齿轮副需要略微改变中心距以及增加轮齿强度的需要。变位是在切齿加工时,通过调整滚刀与被切齿轮间的距离来实现的。正变位的结果增加了轮齿的抗弯强度、负变位的结果使中心距略微变小。齿隙是一对齿轮啮合时齿面之间的间隙。要想一对齿轮圆滑的啮合转动,齿隙是十分必要的。但是,齿隙过大会使啮合恶化,噪音增大导致传动精度下降。反之,齿隙过小则容易引起润滑不良,导致轮齿的损坏。

所有KHK的正齿轮都是渐开线齿形。也就是说,KHK的正齿轮产品是齿形采用了渐开线曲线的一部分的渐开线齿轮。总的来说,渐开线齿形广泛的应用在动力传动齿轮的主要原因是中心距多少有些误差也能圆滑啮合,生产工具简单易于制作以及齿根强度好等等。

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模数

简单地说,齿轮术语 “模数” 代表轮齿的大小。轮齿越大,传动能力越强。显而易见,相啮齿轮必须模数相同。

在这里,我们以正齿轮为例,对齿轮技术方面的问题在做一些更详细的说明。正如前面已经提到 ,模数是表示齿轮的轮齿大小的一个单位。这个模数与圆周率 (π) 的乘积即为齿距(顺便提一句,齿轮的齿距是指相邻两齿之间的距离)。此外,模数还被定义为分度圆直径除以齿数的商。全齿高轮齿从分度圆直径到齿顶圆直径的距离(齿顶高)等同于模数值。

除使用模数表示轮齿大小外,还有CP(周节)和DP(径节)。CP主要使用在进给定位系统,DP是以英制单位为基准的齿轮单位。国际上,最为普及的是模数齿轮。近年,就是在广泛使用DP的美国,被称为公制齿轮的模数单位齿轮也变得越来越普及了。标准化齿轮的大多数都是模数或DP为单位的齿轮。被列于KHK标准齿轮行列中的CP单位齿轮,一般很难在标准齿轮行列中看到。另外,模数和CP为单位的齿轮是值越大。轮齿尺寸也越大。而DP单位齿轮相反,值越大,轮齿越小。

由于简单和容易理解,一般的齿轮技术书籍或供应商提供的齿轮技术资料中,这部分的说明都是以正齿轮为例加以说明。我们也是同样,在本网站以正齿轮为例,对技术部分做进一步的解说。也请大家参考这些说明。

塑料正齿轮

作为塑料正齿轮的材料,一般采用被称为工程塑料的聚缩醛(POM)或MC尼龙即聚酰胺树脂。此外还有U-PE和PEEK。

另外,使用环境的温差大,齿轮的直径大,键槽负载大等情况下,采用S45C或不锈钢轮毂。一般轮毂与轮齿部分使用螺钉连接固定。如果这两个部分无法用螺钉连接在一起时,可以将两部分融接在一起,融接正齿轮就是这种形式。KHK的融接正齿轮,融接面的强度高于轮齿强度。

塑料齿轮的特点是轻量,不生锈和静音,挤压成型加工可以大量低成本生产,与金属制齿轮配合使用时不需要润滑等。但同时也具有强度低,容易蓄热,与金属制齿轮相比側隙及尺寸变化大等需要注意的弱点。还有,塑料正齿轮尺寸变化的程度根据耐温性,吸水性及耐药性而不同。

塑料齿轮的用途,主要是使用在食品加工机械,家用电器,化学,玩具,医疗机械等各种不同行业。

KHK塑料正齿轮的弯曲强度计算使用了 “路易斯方程式” 。关于齿面强度的计算遵循MC尼龙制造商的说明,不做另行考虑。

KHK塑料正齿轮系列 :
PS, PSA, DS, NSU, PU, DSL

不锈钢正齿轮

SUS303和SUS304作为齿轮材料被广泛采用。其中,SUS304是使用最多的不锈钢材,而SUS303则具有优异的被切削性能。

不锈钢正齿轮材料除刚刚提到的SUS303和SUS304以外,一般还有以下材料被使用。

奥氏体不锈钢
SUS303, SUS304, SUS403
可氮化处理的不锈钢。但是,因为氮化层很薄,所以对氮化不锈钢齿轮不能进行齿面研磨加工。

马氏体不锈钢
SUS420J, SUS440C, SUS403
可高频淬火的不锈钢。齿面研磨齿轮经常使用这类材料做硬化处理。

析出硬化不锈钢
SUS630, SUS631
这类材料可进行析出硬化热处理。通常硬化处理后做齿面研磨加工。

不锈钢正齿轮的最大特点就是防锈性能。因此,不锈钢正齿轮经常会使用在食品机械,化学及医药机械这些惧怕生锈的地方。例如:如果使用一对普通的塑料正齿轮,因为齿轮蓄热,引起齿轮尺寸变化导致轮齿側隙减小。因此,我们建议一对齿轮中一方换成不锈钢齿轮,避免因为蓄热造成的側隙减少。

KHK不锈钢正齿轮系列 :
SUS, SUSA, SUSL