斜齿圆柱齿轮的设计与制造

1.斜齿圆柱齿轮齿面的形成及应用

直齿轮的齿廓形成和啮合特点的分析都是在齿轮端面进行的。由于齿轮有一定宽度，所以，其齿廓应该是渐开线曲面而不是渐开线，而且渐开线曲面是由发生面在基圆柱上做纯滚动时，发生面上任一与基圆柱母线平行的直线BB在空间的轨迹形成的，如图3-74（a）所示。

图3-74　圆柱齿轮齿廓曲面的形成及接触线

（a）直齿轮的齿廓形成图；（b）斜齿轮的齿廓形成图；（c）直齿轮的齿面图；（d）斜齿轮的齿面图

在齿廓曲面形成过程中，发生面上与基圆柱母线成一夹角β的直线BB在空间的轨迹将形成一渐开螺旋面。若以渐开螺旋面作为齿轮的齿廓，则所得到的齿轮称为斜齿轮，如图3-74（b）所示。

由齿廓曲面的形成过程可看出，直齿轮啮合传动时，齿面接触线皆为与齿轮轴线平行的等宽直线，如图3-74（c）所示，啮合开始和终止都是沿齿宽突然发生的，易引起冲击、振动和噪声，尤其在高速传动中更为严重。而斜齿轮啮合传动时，齿面接触线与齿轮轴线相倾斜，如图3-74（d）所示，其长度由点到线逐渐增长，到某一位置后又逐渐缩短，直至退出啮合。因此斜齿轮啮合是逐渐进入和逐渐退出的，且多齿啮合的时间比直齿轮长，故斜齿轮传动平稳、噪声小、重合度大、承载能力强，适用于高速和大功率场合。

斜齿轮传动的缺点是啮合时要产生轴向力Fa，如图3-75（a）所示，Fa使轴承支承结构变得复杂。为此可采用人字齿轮，使轴向力相互平衡，但人字齿轮制造困难，主要用于重型机械。

图3-75　斜齿轮轴向力及轮齿旋向

（a）斜齿轮轴向力；（b）轮齿旋向

2.斜齿圆柱齿轮正确啮合的条件

图3-76所示为斜齿轮分度圆柱面的展开图，图中阴影线部分为被剖切轮齿，空白部分为齿槽。

(www.xing528.com)

图3-76　斜齿轮分度圆柱面展开图

在图3-76中，Pn表示法向齿距，Pt表示端面齿距，β为螺旋角，它们之间的关系为：

Pn=Pt·cosβ

因为

P=π·m

所以

mn=mt·cosβ　（3-13）

式中　mt——端面模数；

mn——法面模数，一般取mn为标准模数。

斜齿轮在分度圆上的压力角也有法向压力角αn和端面压力角αt之分，两者之间的关系为：tanαn=tanαt·cosβ

一般规定法向压力角取标准值，即αn=20°。

在端面内，斜齿圆柱齿轮和直齿圆柱齿轮一样，都是渐开线齿廓。因此一对斜齿圆柱齿轮传动时，必须满足：mn1=mn2、αt1=αt2。另外，斜齿轮要正确啮合，还必须要求两齿轮的螺旋角相等。斜齿圆柱齿轮正确啮合的条件为：