随着科学技术的发展,机械设备对齿轮传动的要求不断提高。最常用的直齿圆柱齿轮有很多优点,但要实现高速、大功率、重载传动,就不能满足生产需要了。直齿圆柱齿轮啮合时,其轮齿是沿着整个齿宽同时接触或分开的,故轮齿上的载荷是“突然”加载或卸除的,这就产生了严重的冲击、振动和噪声,造成传动平稳性差。此外,直齿圆柱齿轮重合度小,参加承受载荷的轮齿对数少,承载能力差。为了解决这些问题,工程中就出现了斜齿轮传动。
斜齿轮齿廓曲面的形成与直齿轮相似,只是发生面上的直线与轴线不平行,而是成一角度。发生面上的直线与基圆柱的交线是一条螺旋线,故斜齿轮的齿廓曲面称为渐开螺旋面。斜齿轮的啮合情况也与直齿轮相似,但二者的接触线形态和啮合过程存在关键差异。斜齿轮两齿廓啮合时,先从一端进入啮合,逐渐推移至另一端脱离啮合,两齿廓接触线由短变长,再由长变短。所以斜齿轮传动平稳,冲击、振动和噪声小,广泛应用在大功率高速传动中。但斜齿轮传动会产生轴向分力,工程中需配置相应的轴向定位轴承,或采用人字齿轮结构抵消轴向力。
斜齿轮的主要参数有螺旋角、齿距与模数、压力角、齿顶高系数、顶隙系数及变位系数、分度圆直径、基圆直径等。
一对斜齿轮的正确啮合条件,除了与直齿轮一样要保证模数和压力角相等外,还要求两齿轮的螺旋角大小相等、方向相反(外啮合),以实现齿廓曲面的正确啮合。斜齿轮的“当量齿轮”是一个虚拟的直齿圆柱齿轮,其齿形与斜齿轮的法面齿形相当,常用于简化强度校核和齿形设计。
同直齿轮相比,斜齿轮传动有以下优点:
1.啮合性能好。传动平稳,冲击、振动和噪声小,降低了制造误差对传动的敏感性。
2.重合度大。参与啮合的轮齿对数多,相对提高了齿轮的承载能力,延长了齿轮使用寿命。
3.结构紧凑。斜齿轮不发生根切的最少齿数比直齿轮少,可在更小的空间内实现更大的传动比。
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