斜齿轮受齿距误差影响更小、传动精度更高,斜齿轮最大优势是高传动精度,其次才是高强度或噪音/震动小。
即使是直齿轮,通过修形(或简单地增加齿厚)也能达到高强度通过变位也能达到噪音/震动小(端面重合度=2即可,并不需要3的斜齿轮)。
对比直齿轮和斜齿轮的传动平稳性,就像大街上随便指着一台宝马(斜齿轮)和一台比亚迪(直轮)问谁更贵(传动更平)这是没有意义的,宝马有低端款、比亚迪有高端款,同价位下宝马也不一定比比亚迪好(同样的制造成本下,斜齿轮的线载荷曲线不一定比直齿轮更平滑)任何材料受力时都会形变、受力过程都是渐变的,现代的齿轮接触分析(TCA,Tooth Contact Analysis)早已打破了“斜齿轮是逐渐受力而直齿轮是瞬间受力”的说法,而国内很多教材还尚未更新。
峰茂斜齿轮型号:
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峰茂斜齿轮报价:
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斜齿轮纯粹从运动平稳性(线载荷曲线平滑度)的角度来看,直齿轮甚至可能做得比斜齿轮还好,斜齿轮在这方面的最大优势是噪音和震动控制(端面重合度高、模态分析中的谐波共振小)某些情况下(齿面强度低、齿根强度高的设计),斜齿轮的强度甚至还低于直齿轮。
此外,斜齿轮的制造成本远高于直齿轮(3倍以上,特别是斜内齿圈,能做的公司不多),还需要使用角接触轴承(价格是普通轴承2~3倍),绝大多数传动系统对体积和重量并不敏感(至少不会达到锚铢必较的程度),而传动精度几乎是所有传动系统的第一追求。
传动精度有两个指标,其一是角度误差,其二是扭矩误差,它们本质上是等价的,本文以扭矩误差为主;讨论的是直径不超过300mm的常规齿轮,工业大齿轮不在讨论范围内;关于齿轮制造成本,但这方面的讨论是没有意义也没有尽头的,齿轮和齿轮之间差异极大,要求不同、成本也不同,精密传动中使用的斜齿轮制造成本确实远高于直齿轮,但其他用途的齿轮,不参与讨论。
1.传动平稳性
很多朋友都提到了斜齿轮能提高传动平稳性,但这个理解是片面的。
传动平稳性主要由线载荷曲线(齿轮合时受力变化曲线决定。
2.强度
即使不用斜齿轮,非标直齿轮依靠修形就能将齿[根]强度提高50%以上,详情请参考什么是齿轮修形?
齿轮强度有两个方面,其一是齿[根]强度,其二是齿[面] 强度。
与直齿轮相比,斜齿轮的齿[根]强度更高,但齿[面] 强度更齿轮副主要参数:1模30、输入扭矩10 Nm、输入转速4775RPM、无摩擦。
3.传动精度
齿距误差是衡量齿轮精度的最主要指标(齿距误差和背隙有一定换算关系,商家更喜欢标背隙而不是齿距误差,因为背隙的数据更好看,就像宽带运营商喜欢标Mbps而不是MB),良好设计的齿轮,齿距误差为0的情况下,例如1模30的副,很容易做到扭矩误差<0.5%(角度误差<0.0度)但如果有5微米(对的,不是0.05mm,是0.005mm)的齿距误差,扭矩误差就会超过3%,然而5微米已经属于国标5级精度了,机械手用的精密减速机通常也只有 5级精度齿轮精度等级划分中,相邻两个精度等级一般只差2~5微米(依直径、模数而不同)如何设计(无加工误差下)扭矩误差<0.5%的轮。