齿轮副·外齿轮副(上)

平行轴齿轮副
由两个相配的圆柱齿轮组成的平行轴线齿轮副。属于平面齿轮副，其功用是传递两平行轴间的运动和转矩。其分类如下（图6-23）：

圆柱齿轮副
两个相配圆柱齿轮组成的齿轮副（图6-23）。它分平行轴圆柱齿轮副和交错轴圆柱齿轮副两类，在一般情况下圆柱齿轮副是平行轴圆柱齿轮副的习惯用语。
圆柱齿轮副的功用是传递两平行轴或交错轴之间的运动和转矩。

外齿轮副
两个外齿轮组成的共轭齿轮副。外齿轮副是各种齿轮副中最常用的形式。

直齿圆柱齿轮副(直齿轮副)
由两个相配直齿圆柱齿轮组成的平行轴齿轮副。通常指的是渐开线直齿圆柱齿轮副，简称直齿轮副(图6-24)。
直齿轮副的功用是传递两平行轴之间的运动和转矩，它是齿轮副的基本形式，设计方便，工艺性良好；瞬时接触线是平行于轴线的直线，瞬时沿全齿长接触，易产生冲击、振动和偏载，瞬时接触齿数少，重合度小。多用于载荷不大，速度不高的中、小模数齿轮副或机床上的换档齿轮副。

渐开线齿轮副
凡是具有渐开线齿廓的齿轮，所配对组成的齿轮副通称渐开线齿轮副。它是广义术语。曾是渐开线圆柱齿轮副的习惯用语。

平行轴渐开线圆柱齿轮副
由两个相配渐开线圆柱齿轮组成的平行轴齿轮副。可分成齿条副、外啮合及内啮合齿轮副三种类型。齿向分直齿、斜齿、人字齿。平行轴渐开线圆柱齿轮副，有如下啮合特点：端面啮合线是切于基圆的公切线；啮合面是切于基圆柱的公切面；齿轮副在啮合过程中，啮合点处，齿廓的公法线和中心连线交于固定点P，即瞬心位置不变，具有恒定的瞬时传动比；齿轮副在啮合过程中，齿面承受的法向力 大小不变，方向不变；中心距微量增大，不改变瞬时传动比大小，即具有中心距可分离性；在端平面内具有基圆公切线、齿廓公法线、啮合线、渐开线发生线、力的作用线五线重合(合一)的性质；可通过变位、修形等方法提高传动质量；可通过间接展成法加工齿轮；传递的速度、功率、传动比范围大，齿轮的尺寸范围大，种类多，传动效率高，应用范围广；制造工艺、安装工艺、维修工艺要求严格，成本较高，工作噪声较大。

平行轴外啮合渐开线直齿圆柱齿轮副
由两个相配渐开线直齿圆柱外齿轮组成的平行轴齿轮副。其啮合特性见“平行轴渐开线圆柱齿轮副”与“直齿圆柱齿轮副”。

齿轮副
由两个共轭啮合齿轮组成的齿轮机构，称齿轮副。它是齿轮用于传递运动和转矩的最简单组合形式。其分类见下表：


齿轮传动
传递运动和转矩的齿轮副或齿轮系，统称齿轮传动。一对共轭齿轮在啮合过程中，可称齿轮副，亦可称齿轮传动。齿轮传动常作为齿轮副的习惯用语。

齿条副
相配齿轮与齿条组成的齿轮副(图6-26)，称齿条副。它是把转动(或移动)转变成移动(或转动)的齿轮机构，分直齿条副(图6-26a)和斜齿条副(图6-26b)。最常见的是直齿直廓齿条副，它是直齿渐开线圆柱齿轮副的特例。它的啮合特性是齿轮的分度圆和节圆重合(r₁≡r1₁′)；啮合角和压力角相等(a≡a ′)；齿轮的圆周速度等于齿条的移动速度。可利用齿条副啮合原理，把齿条作为刀具，用展成法加工渐开线齿轮，无论是用直接展成法还是间接展成法都有良好的工艺性。

直齿条副
由直齿条与配对的直齿圆柱齿轮组成的齿条副。它是把转动变成移动的常见简便齿轮机构。亦可把移动变成转动，但这种情况用得较少。

斜齿条副
由斜齿条与配对的斜齿轮组成的齿轮副。它的功用与直齿条副相同，但啮合特性要优于直齿条副，承载能力大于直齿条副。

标准圆柱齿轮副
由两个相配标准圆柱齿轮组成的齿轮副。其特点见“标准齿轮副”。

标准齿轮副
两个标准齿轮组成的齿轮副称标准齿轮副。其主要特点是：a=a、r′=r、a=a′、y=0。标准齿轮副的工艺性及互换性均良好。
标准齿轮副虽有很多优点，但也有很多不足之处，如标准齿轮副要满足下列要求是有困难的：避免根切，使齿轮副结构更加紧凑；满足设计(或标准)对中心距与传动比的要求；改善传动质量，提高传动效率；尽量实际配对相啮齿轮的等强度，以提高承载能力等等。

斜齿轮副
“斜齿圆柱齿轮副”的简称，但通常指的是平行轴斜齿圆柱齿轮副。

平行轴外啮合渐开线斜齿圆柱齿轮副
由两个相配渐开线斜齿外齿轮组成的平行轴齿轮副。见“平行轴斜齿轮副”与“平行轴渐开线圆柱齿轮副”。

斜齿圆柱齿轮副(斜齿轮副)
在齿轮副中，至少有一个斜齿圆柱齿轮的齿轮副。分为平行轴斜齿圆柱齿轮副(图6-27a)与交错轴斜齿圆柱齿轮副(图6-27b)两大类。通常指前者。

平行轴斜齿轮副
由两个配对的斜齿圆柱齿轮组成的平行轴齿轮副(图6-28a)。通常指的是平行轴渐开线斜齿圆柱齿轮副。其功用是传递两平行轴之间的运动和转距。
平行轴斜齿轮副与平行轴直齿轮副相比的主要特点是(这里以渐开线齿轮为例)：瞬时接触线和基圆柱母线呈β_b角(图6-28b)；最小接触线长度(L_min=ε_ab/cosβ_b)较长；重合度大，工作平稳、结构紧凑，承载能力大；可用 角大小少量调整中心距；适用于高速重载的场合；轴向力大；不宜用于滑移变速齿轮。
平行轴斜齿轮副常用的主要有平行轴外啮合渐开线斜齿圆柱齿轮副与平行轴内啮合渐开线斜齿圆柱齿轮副。
图6-28b所示为平行轴外啮合渐开线斜齿圆柱齿轮副在轮齿上的接触线。

斜齿轮的当量齿轮副
由斜齿轮副中的两个斜齿轮的当量齿轮组成的假想直齿圆柱齿轮副（图6-29），称斜齿轮副的当量齿轮副。它是研究斜齿轮副的啮合特性、运动规律及强度计算的基本依据。

齿轮传动的特点
齿轮传动与带、链等其它机械传动相比有如下特点：能实现瞬时恒定的，或平均恒定的，或既定变化规律的传动比；传动比变化范围大，可组成减速或增速机构；传动效率高；尺寸范围大，品种多，应用范围广；体积功率大，结构紧凑；制造精度要求高，工艺复杂，成本高；无过载保护作用，不能实现无级变速，噪声大。

人字齿圆柱齿轮副
由两个相配人字齿圆柱齿轮组成的平行轴圆柱齿轮副。人字齿圆柱齿轮副分外齿轮副与内齿轮副两种。

平行轴外啮合渐开线人字齿圆柱齿轮副
由两个相配的渐开线人字齿外齿轮组成的平行轴圆柱齿轮副。见“平行轴渐开线圆柱齿轮副”与“外啮合人字齿圆柱齿轮副”。

外啮合人字齿圆柱齿轮副
由两个相配的人字齿圆柱外齿轮组成的齿轮副。除具有斜齿外啮合圆柱齿轮副的所有特点外，还具有在啮合过程中，能自行平衡轴向力的性能。由于可采用较大的螺旋角，所以啮合特性优于斜齿轮副。但其轴向尺寸较大。

变位齿轮副
是“径向变位齿轮副”与“切向变位齿轮副”的统称。但通常指前者。

径向变位齿轮副
至少含有一个径向变位齿轮的齿轮副，简称变位齿轮副。其分类如下(图6-30)：

V-齿轮副
德国DIN870(1931)标准中规定的角变位齿轮副的代号。

V-0齿轮副
德国标准 DIN870(1931)中规定的高变位齿轮副的代号。

角变位圆柱齿轮副
在圆柱齿轮副中，至少有一个变位齿轮，且两圆柱齿轮的变位系数和(x₁+x₂)不为零，称这样的圆柱齿轮副为角变位圆柱齿轮副。
角变位圆柱齿轮副与标准圆柱齿轮副相比，其啮合参数大都发生了变化：名义中心距不等于标准中心距(a′≠a)，啮合角不等于压力角(α′≠α)，节圆和分度圆不重合；中心距变动量my与齿顶圆变动量Δym都不为零等等。
角变位圆柱齿轮副分两类：当名义中心距大于标准中心距（a′＞a）时，称正角变位圆柱齿轮副；名义中心距小于标准中心距(a′＜a)时，称负角变位圆柱齿轮副。

正角变位圆柱齿轮副
两相配齿轮变位系数之和大于零的角变位圆柱齿轮副，称正角变位圆柱齿轮副。它和标准圆柱齿轮副相比，啮合参数有如下变化：名义中心距大于标准中心距(a′＞a)，节圆直径大于分度圆直径(d₁′＞d₁，d₂′＞d₂)；啮合角大于压力角(a′＞a)；中心距变动系数大于零(y＞0)；齿顶圆变动系数Δy不为零等。
正角变位圆柱齿轮副和标准圆柱齿轮相比有如下特点：可以减小齿轮机构的尺寸，减轻齿面磨损，齿轮轮齿的弯曲强度与齿面接触强度都相对有所提高；设计比较灵活，能满足中心距、传动比的特殊要求；必须成对设计、制造、应用、齿轮的互换性较差；重合度有所减小。
总之，正角变位齿轮副是优点较多，用途较广的一种良好传动形式。

负角变位圆柱齿轮副
圆柱齿轮副中，两配对齿轮的变位系数和小于零时，该圆柱齿轮副称负角变位圆柱齿轮副。它和标准圆柱齿轮副相比，啮合参数发生较大变化，a′＜a ，r₁′＜r₁，r₂′＜r₂、a′＜a ，y＜0，Δy≠0。
负角变位圆柱齿轮副和标准圆柱齿轮副相比有下列特点：重合度有所增大；可满足设计要求的中心距；须成对设计、制造、使用，互换性较差；齿根的最大滑动系数增大，轮齿磨损加剧；轮齿弯曲强度及接触强度降低。总之，负角变位圆柱齿轮副缺点较多，所以一般只是在凑配中心距或在不得已的情况下采用。

高变位圆柱齿轮副
一对变位系数x₁=-x₂≠0的变位圆柱齿轮组成的齿轮副称高变位圆柱齿轮副。其啮合特点是：名义中心距等于标准中心距(a′=a)；啮合角等于压力角(a′=a)；节圆和分度圆重合(r₁′=r₁，r₂′=r₂)；中心距变动系数y=0，齿顶圆变动系数Δy=0。
高变位圆柱齿轮副与标准圆柱齿轮副相比，有下列优缺点：勿需改变箱体尺寸和结构就可以提高齿轮强度；z₁可以小于z_min，故可以使齿轮传动的结构紧凑；必须成对设计、制造和应用，互换性差；必须满足条件z₁+z₂≥2z_min；调整中心距较困难，重合度略有减小。

综合变位制齿轮副
由两个相配综合变位制齿轮组成的齿轮副。该变位制齿轮副多为锥齿轮副，如高变位与切向变位的高一切变位锥齿轮副。

切向变位齿轮副
由切向变位齿轮组成的齿轮副。