齿轮的基本知识与应用
齿轮的基本知识PPT课件
两个相啮合的齿轮在啮合时，轮齿侧面之间的间隙。侧隙的 存在可以保证齿轮传动的灵活性和润滑性，但过大的侧隙会 影响传动的准确性和稳定性。
03
齿轮的传动原理与特性
齿轮传动的基本原理
Байду номын сангаас齿轮传动的定义
齿轮传动的啮合原理
通过两个或多个齿轮的啮合，实现动 力和运动传递的机械传动方式。
通过齿轮齿廓间的相互作用，实现动 力和运动从主动齿轮到从动齿轮的传 递。
齿轮磨损
齿轮磨损是常见故障之一，可以通过定期更换润滑油、减 少过载运行等措施来减缓磨损。磨损严重时需更换齿轮。
齿轮断裂
齿轮断裂可能是由于过载、疲劳等原因引起的，应检查设 计、制造、安装等方面的问题，并采取措施防止再次发生 。
齿面点蚀
齿面点蚀可能是由于润滑不良、过载等原因引起的，应改 善润滑条件、降低载荷等措施来减缓点蚀的发展。严重时 需更换齿轮。
05
齿轮的应用与维护保养
齿轮在机械设备中的应用实例
汽车变速箱
齿轮在汽车变速箱中起到改变传 动比、实现倒车和中断动力的作 用，是汽车传动系统中的重要组
成部分。
工业机床
齿轮在工业机床中用于传递动力 和精确控制运动，如滚齿机、插
齿机等。
航空航天设备
齿轮在航空航天设备中用于实现 复杂传动和减轻重量，如飞机发
早在古代，人们就开始使 用木制或石制的齿轮来传 递动力和改变转速。
工业革命时期
随着工业革命的到来，金 属加工技术的进步使得金 属齿轮得以广泛应用。
现代时期
随着计算机技术和先进制 造技术的发展，现代齿轮 设计更加精确、高效，应 用领域也更加广泛。
02
齿轮的基本参数与术语
模数与压力角
齿轮基础必学知识点
齿轮基础必学知识点
以下是齿轮基础必学的知识点：
1. 齿轮的定义：齿轮是一种用于传递转动的机械元件，它由一组齿数相等、剖面相同的齿排列在轮轴上。
2. 齿轮的作用：齿轮主要用于传递转矩和旋转速度，通过齿轮传动可以改变输入轴和输出轴的转速和转矩。
3. 齿轮的分类：齿轮可以根据齿轮的齿数和齿形来分类，常见的分类包括直齿轮、斜齿轮、蜗杆齿轮等。
4. 齿轮的主要参数：齿轮的主要参数包括模数、齿数、齿宽、压力角等。
这些参数对齿轮的传动效果和强度有重要影响。
5. 齿轮的传动比：齿轮传动比是指输入轴和输出轴的转速比，可以通过齿轮的齿数比来计算。
6. 齿轮的啮合问题：齿轮的啮合是指两个齿轮齿面相互接触和传递转动的过程，啮合过程中需要考虑啮合角和啮合系数等问题。
7. 齿轮的设计原则：齿轮的设计需要考虑传动效率、噪音、强度等因素，通常需要满足一定的设计原则和标准。
8. 齿轮的制造工艺：齿轮的制造工艺包括锻造、车削、滚齿等，不同的工艺对齿轮的精度和强度有不同的要求。
9. 齿轮的润滑和维护：齿轮在运动过程中需要适当的润滑和维护，以
保持正常运转和延长使用寿命。
10. 齿轮的应用：齿轮广泛应用于机械传动领域，如汽车、工程机械、船舶等，也用于其他领域如机械工具、钟表等。
齿轮的基本知识与应用
齿轮的优化设计方法
有限元分析法
通过建立齿轮的有限元模型，分析齿轮的应力、应变和振动等性能指 标，优化齿轮的结构和参数。
计算机辅助设计
利用计算机辅助设计软件进行齿轮设计，通过参数化建模和优化算法， 快速找到最优设计方案。
实验设计
通过实验测试不同设计方案下齿轮的性能表现，比较分析得出最优设 计方案。
人工智能技术
通过喷丸、碾压、渗碳淬火等表面强 化技术，提高齿轮表面的硬度和耐磨 性。
智能化与数字化的趋势
智能化设计
利用计算机辅助设计（CAD）和有限元分析（FEA）等工具，实 现齿轮的智能化设计，优化齿轮的结构和性能。
数字化制造
采用数控机床和加工中心等数字化制造设备，实现齿轮的高精度、 高效率加工。
在线监测与故障诊断
回火处理
通过加热使淬火后的金属 内部组织稳定化，减小内 应力和脆性。
03
齿轮设计与优化
齿轮设计的基本原则
适用性
安全性
齿轮设计应满足使用要求，具有足够的强 度和耐久性，能够承受预定的载荷和工作 环境。
齿轮设计应确保运行安全，避免出现过度 磨损、疲劳断裂等故障，采取必要的安全 系数和裕度。
经济性
环保性
不锈钢
用于制造耐腐蚀、防锈的齿轮，如食品机械 和化工机械中的齿轮。
铸钢
适用于制造承受重载、冲击和高温的齿轮， 具有较高的机械性能。
塑料
用于制造轻载、低速的齿轮，具有重量轻、 噪音小、寿命长等特点。
齿轮的制造工艺
铸造法
通过将熔融的金属倒入模具中冷却成 型，适用于大批量生产。
锻造法
通过高温加热金属块，然后将其锤打 成齿轮的形状，适用于高强度、高负 载的齿轮。
齿轮的全部知识点
齿轮的全部知识点一、齿轮的概念和作用齿轮是机械传动中常用的一种零件，其主要作用是将动力传递给其他零件或改变传动方向和传动比例。
齿轮是由齿轮齿与齿轮轴组成的。
二、齿轮的分类根据齿轮的形状和用途，齿轮可以分为直齿轮、斜齿轮、锥齿轮、蜗杆齿轮等多种类型。
1.直齿轮：齿轮齿与轴线平行，是最常见的齿轮类型。
直齿轮具有传递动力平稳、效率高等优点，广泛应用于各种机械传动中。
2.斜齿轮：齿轮齿与轴线倾斜，常用于变速箱、差速器等传动装置中，可实现转速和转矩的变化。
3.锥齿轮：齿轮齿与轴线相交于一点，主要用于轴线方向变换，如正交传动。
4.蜗杆齿轮：由蜗杆和蜗轮组成，主要用于传递大扭矩和减速的场合，常用于起重机、输送机等设备中。
三、齿轮的结构和参数齿轮的结构包括齿面、齿根、齿顶等部分，并具有一系列参数来描述其几何形状和传动特性。
1.齿数：齿数是齿轮上齿的数量，决定了齿轮的传动比例。
2.模数：模数是齿轮齿距与齿数的比值，是描述齿轮尺寸的重要参数。
3.压力角：齿轮齿与轴线间的夹角，影响齿轮的传动效率和载荷能力。
4.齿宽：齿轮齿的宽度，决定了齿轮的承载能力。
四、齿轮的工作原理齿轮传动是通过齿轮齿的啮合来实现动力传递的。
齿轮齿的啮合产生了转矩和转速的变化，使得齿轮能够实现不同的传动需求。
五、齿轮的应用领域齿轮广泛应用于各种机械装置中，如汽车、船舶、飞机、工业生产线等。
齿轮传动具有传递效率高、传动精度高等特点，被广泛应用于各个行业。
六、齿轮的设计与制造齿轮的设计与制造涉及到齿轮传动的计算、选型、绘图、加工等环节。
通过对齿轮的设计与制造，可以满足不同传动需求和工作环境的要求。
七、齿轮的维护保养齿轮在使用过程中需要进行定期的维护保养，包括齿轮的润滑、检查齿轮磨损情况、更换磨损严重的齿轮等。
合理的维护保养可以延长齿轮的使用寿命和保证传动效果。
八、齿轮的故障和排除齿轮在使用过程中可能会出现故障，如齿面磨损、齿轮断裂等。
针对不同的故障情况，可以采取不同的排除方法，如修复磨损齿面、更换断裂齿轮等。
齿轮知识点图解总结
齿轮知识点图解总结一、齿轮的种类齿轮根据不同的分类标准可以分为多种类型，常见的齿轮包括直齿轮、斜齿轮、蜗杆齿轮、锥齿轮等。
下面通过图解的方式一一介绍各种齿轮的特点和应用领域。
1. 直齿轮直齿轮是最常见的一种齿轮，齿轮的齿直立于齿轮轴线，传动时齿轮之间是平行传动。
直齿轮的特点是传动效率高、噪音小、结构简单，适用于大部分机械传动系统。
2. 斜齿轮斜齿轮的齿轮齿呈斜面，传动时齿轮之间是斜交传动。
斜齿轮的特点是传动平稳、噪音小、传动力矩大，适用于需要高精度传动的场合。
3. 蜗杆齿轮蜗杆齿轮是由蜗杆和蜗轮组成的一种齿轮，蜗杆一般是螺旋状的，蜗轮是蜗杆的齿轮。
蜗杆齿轮的特点是传动比大、传动效率低，适用于需要大传动比的场合，如减速箱。
4. 锥齿轮锥齿轮是齿轮的齿面呈锥面的一种齿轮，传动时齿轮之间是交叉传动。
锥齿轮的特点是传动平稳、传动力矩大，适用于需要变速和转向的场合。
二、齿轮的工作原理齿轮的工作原理主要是依靠齿轮之间的啮合传递动力和运动。
当两个齿轮啮合时，齿轮的齿会相互嵌合，由驱动齿轮传递动力给被动齿轮，从而实现转动。
下面通过图解的方式介绍齿轮的工作原理。
1. 齿轮的啮合齿轮的啮合是指齿轮之间的齿相互嵌合，使得齿轮可以传递动力和运动。
啮合是齿轮传动的基础，它决定了齿轮传动的稳定性和精度。
2. 齿轮的传动齿轮的传动是指驱动齿轮传递动力给被动齿轮，从而实现齿轮的转动。
传动过程中，齿轮的齿相互嵌合，使得动力从驱动齿轮传递到被动齿轮，从而实现齿轮的运动。
三、齿轮的设计要点齿轮的设计是齿轮制造中的关键环节，设计的好坏直接影响齿轮的性能和使用寿命。
齿轮的设计要点包括模数、齿数、齿宽、啮合角、齿形等方面。
下面通过图解的方式介绍齿轮的设计要点。
1. 模数模数是齿轮齿数和齿轮齿距的比值，它决定了齿轮的齿形和啮合性能。
模数越大，齿轮的传动能力越大，但重量和成本也会增加。
2. 齿数齿数是指齿轮上的齿的数量，它决定了齿轮的传动比和传动精度。
齿轮基本知识
9，齿顶圆直径dk：（ dk=d+2m ） 一般均以外径称齿顶圆。可以通过节圆直径加上2倍模数 算出。
10，齿底圆直径dr：（ dk=d-2.5m ） 一般均以根圆外径称齿底圆。
b,转位直齿轮：
转位分正转位和负转位，不管转位是正还是负，节圆直径d
齒輪基本知識
一，齿轮的基本知识：
齿轮可以用来传递动力，改变转动方向、速度及 改变运动方式.
齿轮分为： 圆柱齿轮（用于两平行轴传动） 圆锥齿轮（用于两相交轴传动） 涡轮蜗杆（用于两垂直交叉轴传动）
二，齿轮基本参数
a,标准直齿轮：
1，齿数Z： 圆周上所加工之齿的总数。
２，模数ｍ： 是指相邻两轮齿同侧齿廓间的 齿距t与圆周率π的比值(m=t/π) 以毫米为单位。
全齿误差Fi: 在回转一周中，其中心距离最大至最小之变化值；
单齿误差fi: 在回转一周中，各齿间变化最大之值；
五，齿轮测量：
1，图面齿轮参数识别(附件圖面講解)； 2，直齿与螺旋齿齿数为奇数时外径测量需要用三点测定；
六，斜齿（螺旋齿）
斜齿轮基本资料下回课程会重点讲述，目前先让大家不 看图纸的情况下，如何区分斜齿是左旋还是右旋，详见 下面图片
图示一
图示二
上图示一：齿的倾斜方向向左-------左旋； 上图示二：齿的倾斜方向向右-------右旋；
是不变的。
1，转位系数：x
(当转位系数是正数时为正转位,
转齿顶高:hk= m+xm
4，齿底高:hf=1.25m-xm
5, 齿顶圆直径:
dk=d+2hk==mz+2m+2xm
6，齿底圆直径:
齿轮基础知识大全
第一章齿轮的种类及应用范围第一节齿轮的种类齿轮传动是目前机械传动中应用最广泛、最常见的一种传动形式。
齿轮用它的轮齿来传递力矩和运动、变换运动的方向、指示读数及变换机构的位置等。
齿轮按轮齿齿廓曲线，可分为渐开线、摆线、圆弧线、双圆弧线齿轮等。
按其外形，可分成圆柱齿轮、锥齿轮、蜗杆蜗轮、鼓形齿轮、非圆齿轮等。
按其传动形式，又可分为平行轴传动、相交轴传动及交错轴传动。
第二节齿轮的应用范围及特点第三章齿轮加工方法及工艺过程第一节齿轮加工方法一、齿轮常用材料及其力学性能齿轮的轮齿在传动过程中要传递力矩而承受弯曲、冲击等载荷。
通过一段时间的使用，轮齿还会发生齿面磨损、齿面点蚀、表面咬合和齿面塑性变形等情况而造成精度丧失，产生振动和噪声等故障。
齿轮的工作条件不同，轮齿的破坏形式也不同。
选取齿轮材料时，除考虑齿轮工作条件外，还应考虑齿轮的结构形状、生产数量、制造成本和材料货源等因素。
一般应满足下列几个基本要求：1. 轮齿表面层要有足够的硬度和耐磨性。
2. 对于承受交变载荷和冲击载荷的齿轮，基体要有足够的抗弯强度与韧性。
3.要有良好的工艺性，即要易于切削加工和热处理性能好。
齿轮的常用材料及其力学性能见表1-3。
二、常用齿形加工方法齿轮齿形的加工方法，有无切屑加工和切削加工两大类。
无切屑加工方法有：热轧、冷挤、模锻、精密铸造和粉末冶金等。
切削加工方法可分为成形法和展成法两种，其加工精度及适用范围见表1-4。
三、齿轮常用热处理（表1-5）齿轮制造技术是获得优质齿轮的关键。
齿轮加工的工艺，因齿轮结构形状、精度等级、生产条件可采用不同的方案，概括起来有齿坯加工、齿形加工、热处理和热处理后精加工四个阶段。
齿坯加工必须保证加工基准面精度。
热处理直接决定轮齿的内在质量，齿形加工和热处理后的精加工是制造的关键。
也反映了齿轮制造的水平。
在齿轮加工工艺上，对软齿面和中硬齿面齿轮（300~400HBS），一般工艺方法为调质后滚齿或插齿。
齿轮的基本知识与应用全
齿轮与正齿轮副的情况下使用。
运转虽然平稳，但只适合于使用
在轻负荷的情况下。
Bห้องสมุดไป่ตู้
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其他特殊齿轮
面齿轮 可与正齿轮或斜齿齿轮
啮合的圆盘状齿轮。在直 交轴及交错轴间传动。
B
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鼓形蜗杆副 鼓形蜗杆及与之啮合的蜗轮
的总称。虽然制造比较困难，但 比起圆柱蜗杆副，可以传动大负 荷。
准双曲面齿轮 在交错轴间传动的圆锥形齿
B
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直到17世纪末，人们才开始研究能正确传递运动的轮齿 形状。18世纪，欧洲工业革命以后，齿轮传动的应用日益 广泛；先是发展摆线齿轮，而后是渐开线齿轮，一直到20 世纪初，渐开线齿轮已在应用中占了优势。其后又发展了 变位齿轮、圆弧齿轮、锥齿轮、斜齿轮等等。
现代齿轮技术已达到：齿轮模数0.004～100毫米；齿轮 直径由1毫米～150米；传递功率可达 十万千瓦；转速可达 十万转/分；最高的圆周速度达300米/秒。
轮。大小齿轮经过偏心加工，与 弧齿齿轮相似，啮合原理非常复 杂。
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齿轮的基本术语和尺寸计算。
齿轮有很多齿轮所特有的术语和表现方法， 为了使大家能更多的了解齿轮，在此介绍一 些经常使用的齿轮基本术语。
B
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齿轮各部 位的名称
B
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表示轮齿的大小的术语是模数
m1、m3、m8…被称为模数1、模数3、模数8。 模数是全世界通用的称呼，使用符号m（模数）和数字 （毫米〉来表示轮齿的大小，数字越大，轮齿也越大。 另外，在使用英制单位的国家（比如美国），使用符号 （径节）及数字（分度圆直径为1英吋时的齿轮的轮齿数） 来表示轮齿的大小。比如：DP24、DP8，…等等。还有使 用符号（周节）和数字（毫米）来表示轮齿大小的比较特殊 的称呼方法。比如CP5、CP10、… 模数乘以圆周率即可得到齿距（p）。齿距是相邻两齿 间的长度。
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模数（m）、压力角（α）再加上齿 数（z）是齿轮的三大基本参数，以此 参数为基础计算齿轮各部位尺寸。
齿高与齿厚
轮齿的高度由模数（m）来决定。
全齿高 h=2.25m（=齿根高+齿顶高） 齿顶高（ha）是从齿顶到分度线的高度。ha=1m。 齿根高（hf）是从齿根到分度线的高度。hf=1.25m。 齿厚 （s）的基准是齿距的一半。s=πm/2。
常用的齿轮分类
右表中所列出的效率为传 动效率，不包括轴承及搅拌 润滑等的损失。平行轴及相 交轴的齿轮副的啮合，基本 上是滚动，相对的滑动非常 微小，所以效率高。交错轴 斜齿轮及蜗杆蜗轮等交错轴 齿轮副，因为是通过相对滑 动产生旋转以达到动力传动， 所以摩擦的影响非常大，与 其他齿轮相比传动效率下降。 齿轮的效率是齿轮在正常装 配状况下的传动效率。如果 出现安装不正确的情况，特 别是锥齿轮装配距离不正确 而导致同锥交点有误差时， 其效率会显著下降。
斜齿齿轮 齿线为螺旋线的圆柱齿轮。因为
比正齿轮强度高且运转平稳，被广 泛使用。传动时产生轴向推力。
斜齿齿条 与斜齿齿轮相啮合的条状齿轮。
相当于斜齿齿轮的节径变成无限大 时的情形。
人字齿轮 齿线为左旋及右旋的两个斜齿
齿轮组合而成的齿 轮。有在轴向 不产生推力的优点。
相交轴齿轮
直齿锥齿轮 齿线与节锥线的母线一致的锥
面齿轮 可与正齿轮或斜齿齿轮
啮合的圆盘状齿轮。在直 交轴及交错轴间传动。
鼓形蜗杆副 鼓形蜗杆及与之啮合的蜗轮
的总称。虽然制造比较困难，但 比起圆柱蜗杆副，可以传动大负 荷。
准双曲面齿轮 在交错轴间传动的圆锥形齿
轮。大小齿轮经过偏心加工，与 弧齿齿轮相似，啮合原理非常复 杂。
齿轮的基本术语和尺寸计算。
国际上，动力传动齿轮装置正沿着小型化、高速化、标准 化方向发展。特殊齿轮的应用、行星齿轮装置的发展、低振 动、低噪声齿轮装置的研制是齿轮设计方面的一些特点。
齿轮一般分为三类，分别是平行轴、 相交轴及交错轴齿轮。
齿轮的种类繁多，其分类方法最通常的 是根据齿轮轴性。一般分为平行轴、相交轴 及交错轴三种类型。平行轴齿轮包括正齿轮、 斜齿轮、内齿轮、齿条及斜齿条等。相交轴 齿轮有直齿锥齿轮、弧齿锥齿轮、零度齿锥 齿轮等。交错轴齿轮有交错轴斜齿齿轮、蜗 杆蜗轮、准双曲面齿轮等。
齿轮有很多齿轮所特有的术语和表现方法， 为了使大家能更多的了解齿轮，在此介绍一 些经常使用的齿轮基本术语。
齿轮各部 位的名称
ห้องสมุดไป่ตู้
表示轮齿的大小的术语是模数
m1、m3、m8…被称为模数1、模数3、模数8。 模数是全世界通用的称呼，使用符号m（模数）和数字 （毫米〉来表示轮齿的大小，数字越大，轮齿也越大。 另外，在使用英制单位的国家（比如美国），使用符号 （径节）及数字（分度圆直径为1英吋时的齿轮的轮齿数） 来表示轮齿的大小。比如：DP24、DP8，…等等。还有使 用符号（周节）和数字（毫米）来表示轮齿大小的比较特殊 的称呼方法。比如CP5、CP10、… 模数乘以圆周率即可得到齿距（p）。齿距是相邻两齿 间的长度。 用公式表示就是
什么是齿轮？
• 齿轮是能互相啮合的有齿的机械零 件。它在机械传动及整个机械领域 中的应用极其广泛。
齿轮的历史。
早在公元前350年， 古希腊著名的哲学家亚 里士多德在文献中对齿 轮有过记录。公元前 250年左右，数学家阿 基米德也在文献中对使 用了涡轮蜗杆的卷扬机 进行了说明。
在现今伊拉克凯特斯芬遗 迹中还保存着公元前的齿轮
直到17世纪末，人们才开始研究能正确传递运动的轮齿 形状。18世纪，欧洲工业革命以后，齿轮传动的应用日益 广泛；先是发展摆线齿轮，而后是渐开线齿轮，一直到20 世纪初，渐开线齿轮已在应用中占了优势。其后又发展了 变位齿轮、圆弧齿轮、锥齿轮、斜齿轮等等。
现代齿轮技术已达到：齿轮模数0.004～100毫米；齿轮 直径由1毫米～150米；传递功率可达 十万千瓦；转速可达 十万转/分；最高的圆周速度达300米/秒。
齿轮在我国的历史也源 远流长。据史料记载，远在 公元前400~200年的中国 古代就已开始使用齿轮，在 我国山西出土的青铜齿轮是 迄今已发现的最古老齿轮， 作为反映古代科学技术成就 的指南车就是以齿轮机构为 核心的机械装置。
15世纪后半的意大利文艺复兴时期，著名的全才列奧纳 多.达芬奇[1452〜1519]，不仅在文化艺术方面，在齿轮技 术史上也留下了不可磨灭的功绩，经过了 500年以上，现 在的齿轮仍然保留着当时素描的原型。
平行轴的齿轮
正齿轮。 齿线与轴心线为平行方向的圆
柱齿轮。因为易于加工，因此在 动力传动上使用最为广泛。
齿条 与正齿轮啮合的直线齿条状齿
轮。可以看成是正齿轮的节圆直 径变成无限大时的特殊情况。
内齿轮 与正齿轮相啮合在圆环的内侧加
工有轮齿的齿轮。主要使用在行星 齿轮传动机构及齿轮联轴器等应 用 上。
齿轮。在锥齿轮中，属于比较容 易制造的类型。所以，作为传动 用锥齿轮应用范围广泛。
弧齿锥齿轮 齿线为曲线，带有螺旋角的
锥齿轮。虽然与直齿锥齿轮相 比，制作难度较大，但是作为 高强度、低噪音的齿轮使用也 很广泛。
零度锥齿轮 螺旋角为零度的曲线齿锥齿
轮。因为同时具有直齿和曲齿 锥齿轮的特征，齿面的受力情 形与直齿锥齿轮相同。
不同模数的轮齿大小对比
压力角
压力角是决定齿轮齿形的参数。即轮齿齿面的倾斜度。 压力角（α）一般采用20°。以前，压力角为14.5°的齿 轮曾经很普及。
压力角是在齿面的一点（一般是指节点）上，半径线与齿 形的切线间所成之角度。如图所示，α为压力角。因为α’=α， 所以α’也是压力角。
A齿与B齿的啮合状态从节点看上去时： A齿在节点上推动B点。这个时候的推动力作用在A齿及B 齿的共同法线上。也就是说，共同法线是力的作用方向， 亦是承受压力的方向，α则为压力角。
交错轴齿轮
圆柱蜗杆副 圆柱蜗杆副是圆柱蜗杆和与之
啮合的蜗轮的总称。运转平静及 单对即可获得大传动比为其最大 的特征，但是有效率低的缺点。
交错轴斜齿齿轮 圆柱蜗杆副在交错轴间传动时
的名称。可在斜齿齿轮副或斜齿 齿轮与正齿轮副的情况下使用。 运转虽然平稳，但只适合于使用 在轻负荷的情况下。
其他特殊齿轮