齿轮基本知识讲座一、圆柱齿轮的分类按齿轮齿廓曲线分类渐开线齿轮、摆线齿轮、圆弧齿轮等。渐开线齿廓齿轮渐开线齿廓之间的正压力方向始终不变以及齿轮传动比不会因为中心距的变化而影响齿轮的传动以及其工艺性能好、互换性好等优点在齿轮传动中广泛使用。摆线齿廓齿轮摆线齿轮在传动时中心距直接影响齿轮的传动比以及齿轮精度要求高制造却难以保证。但由于摆线齿轮无根切现象齿轮传动机构更为紧凑故目前多用于钟表和一些齿轮仪表中。圆弧齿廓齿轮圆弧齿廓传动时由于齿轮中心距的大小直接影响齿轮的承载能力以及齿轮装配后必须进行跑合但在尺寸和材料等相同的条件下圆弧齿廓齿轮的承载能力是渐开线齿廓齿轮的1.5倍以上其主要应用在低速重载的齿轮传动中如冶金、矿山、石油等行业中。圆柱齿轮按形状分为圆柱直齿轮、圆柱斜齿轮、人字齿轮、内齿轮。具体见图1。直齿轮斜齿轮人字齿轮内齿轮图1二、圆柱齿轮参数的定义1直齿轮各参数定义如图2所示是标准直齿圆柱外齿轮的一部分我们利用此图谈谈齿轮各部分名称、符号等。图2Z齿轮的齿数是齿轮整个圆周上轮齿的总数m齿轮的模数是分度圆周节p与圆周率π的比值是确定齿轮尺寸的基本参数单位mm。世界各国将一比值制定了不同的标准我国关于齿轮模数的标准是GB1357-87见表1表1GB1357-87模数标准第一系列0.10.120.150.20.250.40.50.60.811.251.522.5345681012162025324050第二系列0.350.70.91.752.252.753.253.53.754.55.56.57911141822283645括号内的模数尽量少用。我国在人为地规定一些简单的数值α齿轮压力角是决定齿轮齿廓形状的一个基本参数为了制造、检验和互换使用方便把分度圆上的压力角规定为标准值。我国一般将分度圆压力角定位20°和15°国外有14.5°、17.5°、22.5°、25°等。如图3所示是除压力角不同外其余参数完全相同的齿轮齿廓形状比较。图3分度圆是齿轮上具有标准模数和压力角的圆。d分度圆直径B齿宽齿轮的宽度齿顶圆过齿轮各齿顶端的圆。da齿顶圆直径齿根圆过齿轮各齿槽底部的圆。di齿根圆直径h齿高齿顶圆与齿根圆之间的径向距离ha齿顶高介于分度圆与齿顶圆之间的部分称为齿顶其径向高度称为齿顶高。hf齿根高介于分度圆与齿根圆之间的部分称为齿根其径向高度称为齿根高。ha齿顶高系数是齿根高与模数的比值。该系数我国已经标准化见表2。c顶隙系数是为了避免两齿轮在正常啮合时一齿轮齿顶与另一齿轮齿根圆发生干涉将齿轮齿根高设计的比齿顶高大一定数值。该值与模数的比值就是顶隙数。该系数我国已经标准化。见表2。表2圆柱齿轮齿顶高系数和顶隙系数系数正常齿m1正常齿m≤1短齿ha1.01.00.8c0.250.350.3p周节齿距是沿分度圆周所量得的相邻两齿上对应点之间的弧长。齿槽齿轮相邻两齿廓的空间。e齿槽宽沿分度圆周所量得的齿槽的弧线长度。s齿厚沿分度圆周所量得的轮齿的弧线长度。Wk公法线长度一种有效控制齿轮齿厚的方法。卡尺卡爪跨k个轮齿与不同侧齿廓相切于AB两点线端AB即为两侧齿廓的公共法线故称为公法线AB长度即是公法线长度具体测量方法如图4所示。k跨齿数测量公法线长度时所跨齿轮齿数。图4M跨棒距一种有效控制齿轮齿厚的方法。将两量柱球放入沿直径相对的两齿槽中测量两量柱球外侧面间的距离。测量方法如图5所示。其中图a是测量偶数齿齿轮示意图图b是奇数齿齿轮示意图。dp量棒直径图5根切在用滚刀插齿刀加工齿轮时有时刀具的顶部会切入轮齿的根部将齿根的渐开线齿廓切去一部分这种现象称为轮齿的根切。一般发生在齿数较少的齿轮上。其与压力角和齿顶高系数有关。表3是加工标准齿轮不发生根切现象时压力角、齿顶高系数与被切齿轮最少齿数的关系表3α20°20°15°15°17.5°17.5°22.5°22.5°ha10.810.810.810.8Zmin1714302422181411x变位系数是刀具在加工齿轮时沿径向从轮坯中心向外内移动的距离与模数的比值。其目的为了避免加工少齿数时发生根切、齿轮传动配凑中心距、提高小齿轮强度等一些作用。图6是模数、齿数、压力角、齿顶高系数、顶隙系数相同的情况下变位齿轮与标准齿轮比较。图62斜齿轮各参数定义为了便于说明斜齿轮的问题将斜齿轮沿其分度圆柱面展开便成为一个矩形如图7所示矩形的高是斜齿轮的宽度B其长度是分度圆的周长πd。此时分度圆柱上齿轮的螺旋线便展成为一条斜直线其与轴线的夹角为β称为斜齿轮分度圆螺旋角简称斜齿轮螺旋角用β表示。图7β螺旋角l螺旋线导程是螺旋线绕分度圆柱整圈后上升的高度。由于斜齿轮存在螺旋角对于齿轮的模数、压力角、齿厚等就有两种不同的参数具体如下pn法向周节齿轮在法向垂直于螺旋线的方向上的周节。pt端面周节齿轮在端面上的周节。由图可以清楚