Från Rilpedia

Kugghjul består ofta av metall och förekommer bland annat i urverk och andra maskiner. Deras uppgift är att överföra rörelseenergi mellan roterande axlar.

Man kan även ändra utväxling med hjälp av kugghjul. Ett mindre kugghjul som driver ett större ger lägre varvtal och ett större som driver ett mindre ger högre varvtal. Med vridmomentet förhåller det sig tvärtom; vridmomentutväxlingen är omvänt proportionell mot varvtalsutväxlingen.

Historia

Kugghjul började användas i Egypten c:a 300 år f. Kr. Dessa bestod av trä. Kugghjul av järn började tillverkas på 1500-talet. Idag tillverkas kugghjul i många material, bland annat stål och plast.

Indelning

Kuggarna på ett kugghjul kan vara:

• Raka; kuggarna är parallella med hjulets axel.
• Sneda; kuggarna bildar en vinkel mot hjulets axel (ett specialfall är dubbel snedkugg, även kallad pilkugg, där hjulet har dubbla banor med snedkugg som lutar åt motsatt håll).
• Bågformad kugg.

Kuggarna på ett kugghjul kan vara:

• Utvändiga (det vanliga).
• Invändiga (förekommer i planetväxellådor).

Själva kuggen kan ha olika profil:

• Cykloidprofil; började användas under sent 1600-tal.
• Evolventprofil; började användas på 1800-talet och är den enda typ av kuggprofil som har någon praktisk betydelse idag.
• Hypoidprofil används i vissa vinkelväxlar.
• Trapetsprofil används för kuggstänger (kan betraktas som ett specialfall av evolventprofilen där kugghjulet har oändlig radie).

Kuggväxlar indelas i:

• Cylindriska kuggväxlar; den vanligaste formen, där de båda hjulens mantelytor är cylindriska och axlarna är parallella med varandra. Kuggarna kan ha valfri form.
• Koniska kuggväxlar; där hjulens axlar skär eller korsar varandra. En kuggväxel med koniska hjul kan liknas vid två stympade koner som rullar mot varandra. Vid skärande axlar kan kuggarna vara raka, snedskurna eller spiralskurna. Vid korsande axlar måste kuggarna ha hypoidform.
• Skruvhjulskuggväxlar; även kallade snäckväxlar, används där man vill ha stor utväxling mellan två korsande axlar. Denna typ av kuggväxel medför större glidning mellan kuggarnas ytor och verkningsgraden är därför låg.
• Kuggstångsväxlar; där man överför en roterande rörelse till linjär rörelse.
• Det finns även diverse speciella kuggväxlar för intermittent rörelse eller rotation med olikformig hastighet. (Samarbetande hjul är icke-cirkulära.)

Egenskaper

• Rakkugg: Mindre friktionsförluster än snedkugg. Ger inte upphov till axiella krafter som måste tas upp av lagring. Högre ljudnivå än snedkugg.
• Snedkugg: Tål högre laster än motsvarande rakkugg. Ger upphov till axialkrafter. Snedkugg ger ett mjukare kuggingrepp än rakkugg vilket leder till lägre ljudnivå och lägre belastning på kuggarna.

I vanliga fordonsväxellådor (exempelvis personbilar, bussar, lastbilar) används till största delen snedkugg vilket gör växellådorna avsevärt mycket tystare. Rakkugg brukar dock användas till backväxeln vilket ger det karakteristiska ljudet för en bil som backar. Inom racing och motorcykelbranschen används ofta rakkugg tack vare lägre friktionsförluster och det faktum att transmissionsslammer överröstas av vindbrus (motorcykel) eller är mer eller mindre irrelevant (racing). Avsaknaden av axialkrafter gör även att växellådans lagring kan göras något "enklare".