一、斜齿圆柱齿轮概述
(一)斜齿圆柱齿轮渐开线齿廓的形成
渐开线的形成依赖发生线沿基圆的滚动。而轮齿是有宽度的,圆柱齿轮的渐开面的形成依赖发生面沿基圆柱滚动。当形成渐开面的线段平行于基圆柱轴线时,形成的直齿圆柱齿轮的齿廓面;而当形成渐开面的线段与基圆柱的轴线有一定夹角时,形成的齿廓面就是斜齿轮的齿廓,这个夹角 就是基圆螺旋角。
(二)斜齿圆柱齿轮特点
(1)在传动中,其轮齿接触线是倾斜的,短-长-短变化,逐渐进入和逐渐脱开啮合,逐渐加载荷或卸载,传动平稳,冲击和噪声小。
(2)重合度大,故承载能力高,运动平稳,适用于高速传动。
(3)不产生根切的最小齿数比直齿轮少,故结构紧凑。
(4)斜齿轮在工作时有轴向力Fa,且螺旋角越大轴向力越大,可用人字齿轮可克服轴向推力。
二、斜齿圆柱齿轮基本参数
1.斜齿轮分度圆柱螺旋角β
斜齿轮跟直齿轮的一个关键区别是它存在斜齿轮分度圆柱螺旋角。
根据螺旋角的方向把斜齿轮分为左旋和右旋。
旋向判断方法:
观察者将齿轮轴线呈铅垂方向,若轮齿上端偏在轴线的右方,为右旋;反之为左旋。
一般取β=8°~20°,人字齿β=25°~40°。
2.模 数
斜齿轮的参数有端面参数和法面参数两种。
端面:垂直于齿轮轴线的截面(参数下角标为t)。
法面:垂直于轮齿的截面(法面参数下角标为n)。
斜齿轮的齿面为螺旋渐开面,其法面齿形和端面齿形不一样,参数也不一样。切削加工时,刀具沿齿槽方向运动,故法面内的齿形与刀具的齿形一样,取标准值。
模数有法面模数和端面模数之分。
法面模数为标准值。
两者的关系:
3.压力角
压力角也有法面压力角与端面压力角之分。
法面压力角为标准值,为20°。
法面压力角与端面压力角的关系:
4.齿顶高系数
无论从法向或从端面来看,轮齿的齿顶高都是相同的。
法面齿顶高系数为标准值。
标准齿轮(正常齿):齿顶高系数。
5.顶隙系数
无论从法向或从端面来看,轮齿的顶隙都是相同的。
法面齿顶高系数为标准值。
标准齿轮(正常齿):。
三、正确啮合条件
平行轴斜齿轮的啮合,可以看做端面直齿轮的啮合,所以其正确啮合条件为:
(1)两斜齿轮的法面模数相等。
(2)两斜齿轮的法面压力角相等。
(3)外啮合:两斜齿轮的螺旋角大小相等,方向相反。内啮合:两斜齿轮的螺旋角大小相等,方向相反。
若不满足条件(3),就成为交错轴斜齿轮传动。
四、重合度
斜齿轮传动的总重合度ε为其端面重合度与轴面重合度的两部分之和。
(1)斜齿轮的重合度较直齿轮大了许多,最大可以达到10。
(2)斜齿轮的重合度随着螺旋角β和齿宽b的增大而增大,随端面模数的增大而减小。
五、几何尺寸计算
斜齿轮的几何尺寸是按其端面参数来进行计算的。
分度圆直径
斜齿轮传动的标准中心距为
斜齿轮传动的中心距与螺旋角有关。设计斜齿轮传动时,当一对斜齿轮的模数、齿数确定时,可以通过改变其螺旋角的大小来调整中心距。
通常使其圆整,以便加工。
六、受力分析
为了计算轮齿强度,为将来设计轴和轴承提供受力情况,有必要分析轮齿上的作用力。
(一)各分力的大小
一对轮齿啮合时,如果忽略摩擦力,两个轮齿间有一对相互作用的法向力。
法向力可以分别分解为圆周力、径向力和轴向力。
圆周力:互为相互作用力。其大小为。
轴向力:互为相互作用力。其大小为。
径向力:互为相互作用力。其大小为。
(二)各分力的方向
(1)径向力指向各自的圆心。
(2)主动轮所受为阻力,与运动方向相反。从动轮所受为驱动力,与运动方向相同。
(3)轴向力的方向