圆锥齿轮

科技工作者之家  |   2020-11-17 17:43

圆锥齿轮是在相交的两轴之间传递运动的圆锥形齿轮。按其齿线形状和方向可分为直齿锥齿轮、斜齿锥齿轮,零度锥齿轮及曲线齿锥齿轮等。圆锥齿轮齿数为Z1=13~30,常取≥161。

概述圆锥齿轮与双曲面齿轮传动,是机械传动的一种重要型式,在汽车、拖拉机、机床和其它许多机械制造产品上,以及许多动力传递装置上,得到了广泛的应用。在汽车、拖拉机的驱动桥上,最常采用的传动型式,就是圆锥齿轮或双曲面齿轮传动。

圆锥齿轮与双曲面齿轮传动也和其它型式的机械传动一样,要求传动平稳及承载能力强。圆锥齿轮用于传递相交两轴之间的回转运动,且交角可以是任意的,但大多数为90°。双曲面齿轮用于传递空间交叉的两轴之间的回转运动,夹角也可以是任意的,但除了极特殊的情况外,都是采用90°夹角1。

分类根据节锥表面展开图中齿线形状的不同,圆锥齿轮可分为:

(1)直齿锥齿轮

直齿锥齿轮是圆锥齿轮中最简单的一种。其节锥齿线为径向直线形,各齿线都通过节锥锥尖,它的轮齿走向是沿圆锥母线方向,并逐渐地由齿轮截锥体的大端向小端按比例收缩,最后在空间交于两相啮合齿轮轴线的交点处。

(2)斜齿锥齿轮

在斜齿锥齿轮的节锥表面展开图中,其节锥齿线都和一个与节锥轴线同心的圆相切,故又称为切线齿锥齿轮。它相对于直齿锥齿轮的优点,和斜齿圆柱齿轮相对于直齿圆柱齿轮的优点一样:冲击载荷小一些,运转得更平稳一些。但由于这种齿轮的加工生产率低,性能又不如能用专门高效能机床可大量生产的螺旋锥齿轮,因此逐渐被后者所代替,已很少使用。

(3)零度螺旋锥齿轮

零度螺旋锥齿轮,是指中点螺旋角为零度的螺旋锥齿轮。它具有和直齿锥齿轮走向相同但弯曲的轮齿。这种齿轮是在加工中点螺旋角不是零度的普通的螺旋锥齿轮(即圆弧齿锥齿轮)的机床上加工,因此和普通的螺旋锥齿轮一样,它可以具有局部(点)接触的齿面,这是零度螺旋锥齿轮优于一般的直齿锥齿轮的地方。零度螺旋锥齿轮与直齿锥齿轮产生相同的支承负荷。因此,当它们的支承相同时,这两种齿轮传动副是可以互换的。

(4)螺旋锥齿轮

螺旋锥齿轮具有弯曲的节锥齿线。齿面接触区由齿的一端开始,逐渐地移向另一端。和直齿锥齿轮的啮合过程一样,其啮合伴随着接触斑点沿着齿廓表面的齿高方向移动。由于轮齿端面重叠(同时有几对齿进入啮合)的影响,至少有两对以上的轮齿同时啮合,因此螺旋锥齿轮较之同样大小(相同模数)的直齿锥齿轮和零度螺旋锥齿轮能传递更大的负荷,而且工作得更平稳。尤其在高速运转时,其噪音和震动比另两种齿轮显著减小。螺旋锥齿轮的最少齿数可减少到6今甚至5个,因而较之直齿锥齿轮可提高传动比。

齿面局部接触区的可以控制是螺旋锥齿轮的主要特点之一。在切齿时,通过对配对齿轮相啮合齿表面的曲率半径的不大改变,可以获得在给定工作条件下最好的齿面接触区的位置和大小。接触的局部性,显著地提高了螺旋锥齿轮工作的平稳性、降低了噪音,提高了齿轮寿命2。

设计说明(1)齿轮的大端模数m、压力角α、齿顶高系数ha*、齿顶间隙系数c*应是标准值。我国标准与ISO标准规定:标准压力角α=20°、标准齿顶高系数ha*=1、齿顶间隙系数c*=0.2。对径节制齿轮、国外的其他标准或特殊设计中可以有其它值。

(2)一般,齿数Z1=13~30,常取≥16。对大传动比传动,Z1≥6~8,但需采用大螺旋角、大齿形角或正传动的变位方式。

(3)当齿数Z2给定时自动计算传动比i=Z2/Z1。如果输入传动比i则自动计算齿数Z2=iZ1。

(4)一般,齿宽系数ψR13。

齿轮传动渐开线直齿圆锥齿轮齿面的形成与渐开线直齿圆柱齿轮相似,它是一平面沿基圆锥作纯滚动时,其上任一条通过锥顶的直线在空间形成一个渐开线曲面。该曲面即为渐开线直齿圆锥齿轮的齿廓曲面。

圆锥齿轮用来传递两相交轴之问的运动和动力。锥齿轮的轮齿分布在截锥体上,所以齿形从大端到小端逐渐缩小。与圆柱齿轮相似,锥齿轮也有基圆锥、分度圆锥、齿顶圆锥及齿根圆锥等。圆锥齿轮的轮齿分直齿、斜齿和曲齿等类型。其中,直齿圆锥齿轮的设计、制造、安装较容易,应用最广1。

本词条内容贡献者为:

黄伦先 - 副教授 - 西南大学