Welche Unterschiede gibt es zwischen geraden und spiralförmigen Zahnrädern?

In der Formel 1 und den meisten anderen Motorsportarten werden gerade geschnittene Gänge verwendet, wie unten gezeigt.

In den meisten normalen Autos sehen Sie Schrägverzahnungen wie unten gezeigt.

Wenn beide Zähne gleich dick sind, bricht das gerade geschnittene Zahnrad zuerst bei ausreichendem Drehmoment. Dies ist der Fall, wenn alle anderen Aspekte der Zahnradsätze gleich sind. Bild zeigt warum unten.

Das Rot ist die Richtung der Kraft und auf dem Helicle-Zahnrad hat es aufgrund des Schnittwinkels mehr Material, das es zum Brechen benötigt, als auf dem gerade geschnittenen Zahnrad.

Warum also schwächere, lautere Gänge für den Rennsport und leisere, stärkere Gänge für weltliche Fußballtaxis wählen, wie das unten abgebildete?

Das obige Bild repräsentiert möglicherweise nicht alle weltlichen Fußballtaxis.

Gute Frage! Es gibt mehrere grundlegende Unterschiede. Hier ist mein Hauptartikel, aus dem ich ziehe.

Erstens erzeugen gerade geschnittene Zahnräder weniger Drehmoment von Seite zu Seite, wodurch der Motor viel mehr Drehmoment durch sie liefern kann. Hier ist ein Bild, das das Drehmoment von Schrägverzahnungen von Seite zu Seite zeigt:

Wenn sich die Zahnräder bewegen, drücken sie sich auch auseinander, was zu einer Erhöhung der Reibung führt und die Menge an Kraft verringert, die durch sie übertragen werden kann. Ein direktes Zitat:

Der Hauptvorteil der Verwendung von gerade geschnittenen Zahnrädern besteht darin, dass sie keine axiale Belastung erzeugen. Diese "Schubkraft" wird durch den Gleitkontakt zwischen den Zähnen von Schrägverzahnungen erzeugt. Diese Seitenkraft wird auf die Eingangswelle des Getriebes ausgeübt, die sich in Konfigurationen mit Vorderradantrieb dann auf die Antriebswellen umwandelt. Dies schränkt das Drehmoment, das über die Zahnräder aufgebracht werden kann, stark ein, bevor Fehler an anderen Komponenten auftreten.

So ermöglichen gerade geschnittene Zahnräder effektiv, dass viel größere Antriebsstränge in ein Fahrzeug eingebaut werden können, ohne dass die Abtriebswellen und andere Lager auseinander reißen und ein größerer Sicherheitsfaktor im Getriebe selbst erzeugt wird.

Zweitens sind gerade geschnittene Zahnräder effizienter. Anders als bei Schrägverzahnungen wird die Energie direkt und sofort aufgebracht. Bei jeder Umdrehung gibt es im Wesentlichen einen Kontaktpunkt zwischen den Zahnrädern für jeden Zahn. Im Gegensatz dazu ändern sich bei Schrägverzahnungen die Kontaktpunkte ständig, was zu einer Erhöhung der Reibung führt.

Drittens sind gerade geschnittene Zahnräder leichter auszutauschen und weniger schwer. Ein weiteres direktes Zitat:

Gerade geschnittene Zahnräder sind auch viel einfacher zu montieren und verursachen weniger katastrophale Ausfälle, wenn sie aufgrund ihrer einfachen Struktur schief gehen. Hochleistungsgetriebegehäuse und -wellen müssen mit Schrägverzahnungen verwendet werden, damit das Getriebe die zusätzliche axiale Belastung bewältigen kann. Gerade Getriebe sparen daher eine Menge Gewicht, was bei einem Motorsport-Setup äußerst wichtig ist.

Man muss sich dann fragen, warum jemand Schrägverzahnungen verwenden würde. Grundsätzlich kommt es auf zwei Dinge an:

1. Schrägverzahnungen ermöglichen eine gleichmäßigere Kraftübertragung und sorgen für eine angenehmere Fahrt. Aus dem oben genannten Artikel:

Die Bedienung der Zahnräder ist auch im geraden Schnitt ziemlich brutal; Die Gänge scheinen nach jedem Wechsel zu "knallen" und können ein reibungsloses Abziehen oder einen anständigen Start erschweren.

2. Sie erzeugen weniger Lärm und verbessern das Kundenerlebnis. Von designworldonline.com :

Der Geräuschpegel des Stirnradgetriebes ist ungefähr 10-12 dB (A) niedriger als der des Stirnradgetriebes. Das heißt, 16 Schrägverzahnungen erzeugen so viel Lärm wie ein einzelnes Stirnradgetriebe