直齿圆锥齿轮详解与应用

一、圆锥齿轮传动的特点及应用

圆锥齿轮传动用于传递两相交轴之间的运动和动力，其传动可以看成是两个锥顶共点的圆锥体相互做纯滚动，两轴线间夹角∑＝δ1＋δ2由传动要求确定，可为任意值，但常用的是∑＝90°，如图3－50所示。其传动比为

圆锥齿轮的轮齿均匀分布在一个锥体上，从大端到小端逐渐收缩，其轮齿有直齿、曲齿等形式。直齿圆锥齿轮易于制造，成本低，但承载能力低，工作时振动和噪声都较大，适用于低速、轻载传动。曲齿圆锥齿轮传动平稳，承载能力高，常用于高速、重载传动，如汽车、坦克和飞机中的圆锥齿轮机构，但其设计和制造较复杂。本节只讨论轴交角∑＝90°的标准直齿圆锥齿轮传动。

二、直齿圆锥齿轮传动的主要参数和几何尺寸计算

和圆柱齿轮相似，圆锥齿轮有分度圆锥、齿顶圆锥、齿根圆锥和基圆锥。标准直齿圆锥齿轮传动，节圆锥与分度圆锥重合，如图3－51所示。

图3－50　直齿圆锥齿轮传动

图3－51　直齿圆锥齿轮的几何尺寸

直齿圆锥齿轮按顶隙不同可分为不等顶隙收缩齿和等顶隙收缩齿两种，前者两齿轮啮合时，顶隙由大端到小端逐渐减小；后者两齿轮啮合时，顶隙在任意位置保持不变，这样两齿轮在啮合时小端顶隙较大，可以改善润滑条件，提高小端轮齿强度。因此，等顶隙收缩齿圆锥齿轮被广泛使用。标准直齿圆锥齿轮的几何尺寸计算公式见表3－33。

表3－33　标准直齿圆锥齿轮的几何尺寸计算公式

续表

三、直齿圆锥齿轮传动的正确啮合条件

一对直齿圆锥齿轮的正确啮合条件是：两轮大端模数和压力角分别相等且等于标准值，即

四、直齿圆锥齿轮传动的受力分析

图3－52　直齿圆锥齿轮轮齿受力情况

图3－52所示为直齿圆锥齿轮传动中轮齿的受力情况。略去摩擦力，作用在平均分度圆上的法向力Fn分解为三个相互垂直的分力：切向力Ft、径向力Fr和轴向力Fa，各力的大小分别为(www.xing528.com)

式中　T1——主动轮传递的转矩，N·mm；

dm1——主动轮的平均分度圆直径，mm；

dm1——dm1＝（1－0.5ψR）d1，d1为主动轮大端分度圆直径，mm；

ψR——一般取0.25～0.30。

切向力Ft和径向力Fr方向的判别方法与直齿圆柱齿轮相同；轴向力Fa的方向均由小端指向各自的齿轮大端。