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斜齿轮传动原理及啮合特点

行业新闻|2022-06-09| 深圳维动自动化

由于直齿圆柱齿轮的轮齿与齿轮的轴线平行,所以在垂直与轴线的各个平面内的情况相同。但齿轮总具有一定宽度,因此在端面研究过的点和线,实际代表齿轮上的线和面。如图1a所示,直齿圆柱齿轮的齿廓曲面是发生面绕基圆柱作纯滚动时,发生面上一条与齿轮轴线平行的直线 KK 所展成的渐开面。

齿轮分度线图.jpg

    由齿廓曲面的形成过程可知,一对直齿圆柱齿轮啮合传动时,两齿廓曲面的瞬时接触线为平行于齿轮轴线的直线。如图1b所示,在啮合传动的过程中,一对轮齿沿着整个齿宽同时进入啮合和退出啮合,因此轮齿上的载荷被突然加上,又突然卸掉,使得直齿圆柱齿轮机构的传动平稳性较差,容易产生较大的冲击、振动和噪声。为了克服直齿轮传动的缺点,于是出现了斜齿轮。

斜齿轮啮合.jpg

斜齿圆柱齿轮齿廓曲面的形成原理与直齿圆柱齿轮相似,所不同的是展成渐开面的直线KK不平行于齿轮的轴线,而是偏斜一个角度 βb、,如图2a所示。当发生面绕基圆柱作纯滚动时,直线 KK的轨迹即为斜齿轮的齿廓曲面。由于斜直线 KK上每一点的运动轨迹都是一条位于与齿轮轴垂直的平面内的渐开线,且斜直线 KK 上各点依次与基圆柱接触,渐开线起点的集合 AA是一条螺旋线,所以斜齿轮的齿廓曲面实际上是渐开线螺旋面。由此可知,齿廓曲面与齿轮上任意圆柱面的交线均为螺旋线,其螺旋线的切线与齿轮轴线之间所夹的锐角称为该圆柱上的螺旋角。显然,βb就是基圆柱上的螺旋角。βb越大,轮齿的齿向越偏斜。当 βb=0时,则成为直齿轮,因此直齿轮是斜齿轮的一个特例。

圆柱齿轮啮合.jpg

图3所示为一对相互啮合的斜齿圆柱齿轮共轭曲面的形成过程,啮合面是两轮基圆的内公切面,当发生面绕两基圆柱作纯滚动时,其上斜直线KK 为图示位置两齿廓的瞬时接触线。因此,一对斜齿圆柱齿轮在啮合过程中,两轮齿面上的接触线是倾斜的,并由短变长,再由长变短,如图2b所示。整个啮合过程是一个逐渐啮合又逐渐退出的过程,轮齿上的载荷也是逐渐加上又逐渐卸掉,所以斜齿圆柱齿轮机构传动平稳,冲击、振动和噪声较小,被被广泛应用于高速重载的机械中。

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