正齿轮和斜齿轮的区别

机械传动用于将运动、扭矩和动力从驱动轴（如原动机）传递到从动轴（如机器单元）。机械传动有四种，即齿轮传动、皮带传动、链传动和绳传动。与皮带传动（一种摩擦传动）不同，齿轮传动是一种啮合传动，它表示动力传递是通过两个齿轮的齿的连续啮合和脱开来实现的。它也是一种刚性驱动，因为两个齿轮之间不存在中间柔性元件。此处的从动齿轮直接与相应的从动齿轮啮合，因此适用于小距离的动力传输。但是，它的动力传输能力非常高，可以提供大范围的减速（从1：1到1：100，单级）。它还可以提供恒定的速度比，因为它本质上没有滑动、蠕变或多边形效应。

齿轮可分为四个基本组——正齿轮、斜齿轮、锥齿轮和蜗轮。这些齿轮中的每一个都具有特定的功能，并且可以提供优于其他齿轮的某些好处。一个正齿轮 是最简单的一种，用于在平行驱动轴和从动轴之间传递运动和动力。它具有平行于齿轮轴线的直齿。另一种类似的齿轮，称为斜齿轮 , 也用于平行轴；然而，它的齿在圆柱形坯料上以螺旋线的形式切割。另一方面，锥齿轮用于相交的轴，它们可能垂直也可能不垂直。它可能具有沿齿轮轴线的齿（直齿锥齿轮）或螺旋形式的齿（螺旋齿锥齿轮）。蜗轮用于垂直但不相交的轴。

虽然正齿轮和斜齿轮都适用于平行轴，但每个齿轮都有不同的齿向，适用于不同的应用。如果是正齿轮 ，配对齿轮的齿突然接触。因此，齿会受到冲击或冲击载荷。它会引起振动并降低齿轮的使用寿命。螺旋形式的齿可以消除这个问题。在两个相配的斜齿轮中 ，牙齿逐渐接触，因此它不受冲击或冲击载荷。它可以承载相对较高的负载。它还提供更高的减速。与仅施加径向载荷的正齿轮相反，斜齿轮对轴​​承施加径向和轴向载荷。下面以表格形式给出了正齿轮和斜齿轮的各种区别。

表格：正齿轮和斜齿轮的区别

轮齿配置： 直齿轮和斜齿轮之间的明显区别在于它们的齿的形式。正齿轮具有平行于齿轮轴线的直齿。值得一提的是，直齿锥齿轮也有沿齿轮轴线定向的直齿，但它们不平行于齿轮轴线（它们是倾斜的，因此相交）。顾名思义，斜齿轮具有螺旋形式的齿，这些齿在节距圆柱体上切割。斜齿轮可以具有左手螺旋或右手螺旋。螺旋角可以从一个齿轮变化到另一个齿轮。通常，它位于 15 – 25° 之间；但是，双斜齿轮或人字齿轮可以采用更高的螺旋角（最大 45°）。

载荷的性质和相应的轴承： 在两个齿轮的配合过程中，轴承承受扭矩和力，最终传递到地面。这种力的方向和强度根据旋转速度和齿配置而变化。由于有些轴承只能有效承受径向载荷，有些只能承受推力载荷，很少能承受两种载荷，因此需要根据这种力的性质和强度来选择合适的轴承。由于直齿，正齿轮仅对轴承施加径向载荷。因此可以使用更便宜的圆柱滚子轴承。另一方面，斜齿轮对轴​​承施加显着的径向载荷和推力载荷。因此可以使用深沟球轴承、角接触轴承和圆锥滚子轴承，因为这些轴承可以承受轴向和径向载荷。

驱动轴和从动轴的方向： 与其他机械驱动（如皮带或链条驱动）相比，齿轮驱动的一个基本优势是它可以用于非平行轴。然而，有几种类型的齿轮适用于驱动轴和从动轴的不同方向。直齿轮和斜齿轮都绝大多数用于平行轴；而锥齿轮可用于相交的轴，而蜗轮可用于垂直的非相交轴。存在一种特殊类型的斜齿轮，称为交叉斜齿轮，可用于在垂直轴之间传递动力。这与蜗轮非常相似；然而，交叉斜齿轮不能提供高速减速。通常，它适用于 1:1 到 1:2 的速比（与蜗轮的 1:15 到 1:100 相比）。由于诸多限制，其应用也受到了限制。

啮合牙齿之间的接触场景： 直齿轮具有平行于齿轮轴线的直齿。两个配对齿轮也安装在平行轴上。因此，两个配对的正齿轮的齿突然接触，并且接触总是一条长度等于齿面宽度的线。相反，斜齿轮具有斜齿并且它们安装在平行轴上。因此，两个相配的斜齿轮的齿逐渐接触。他们的接触从一个点开始，变成一条线，然后逐渐脱离一个点。所以接触长度不会保持不变。

冲击载荷、振动和噪音： 由于两个配对的正齿轮的齿突然接触，因此它们会承受冲击或冲击载荷。这也会产生明显的振动和噪音，有时会限制最大允许运行速度。相反，啮合齿之间的逐渐接触会导致齿上的负载逐渐减小，从而降低振动和噪音。因此，斜齿轮可以在更高的速度下使用而没有太大问题。

切齿： 切割直齿比切割斜齿相对容易。齿轮铣削或滚齿可用于切割直齿轮和斜齿轮的齿。在铣削中，只需要两个同时运动来切削正齿轮的齿；但是，斜齿轮的切齿需要三个同时运动。

本文介绍了正齿轮和斜齿轮之间的科学比较。作者还建议您阅读以下参考资料以更好地理解该主题。

1. V. B. Bhandari 的机器元件设计（第四版；McGraw Hill Education）。
2. R. L. Norton 的机器设计（第五版；Pearson Education）。
3. R. S. Khurmi 和 J. K. Gupta 的机器设计教科书（S. Chand；2014 年）。