齿轮副·锥齿轮副

相交轴齿轮副
两配对齿轮组成轴线相交的齿轮副(图6-73)。它属于空间齿轮副，其功用是传递两相交轴间的运动和转矩。分为如下类别：

锥齿轮副
两配对锥齿轮组成的相交轴齿轮副。它的功用是传递两相交轴之间的运动和转矩。锥齿轮副的轴交角∑=δ₁+δ₂，可根据需要取不同数值。传动比i₁₂=ω₁/ω₂=n₁/n₂=z₂/z₁=d₂/d₁=sinδ₂/sinδ₁时，当∑=90°时，i₁₂=ω₁/ω₂=n₁/n₂=z₂/z₁=ctgδ₁=ctgδ₂。锥齿轮副的分类方法很多，它们是：
（1）按锥齿轮的齿线形状分，有直线齿锥齿轮副和曲线齿锥齿轮副。前者包括直齿锥齿轮副(径向齿线)和斜齿锥齿轮副(切向齿线)；后者则包括准渐开线锥齿轮副、弧线锥齿轮副、长幅外摆线锥齿轮副、螺线锥齿轮副、人字线锥齿轮副、准正弦线锥齿轮副、以及对数螺线锥齿轮副。
（2）按轴交角大小分，有正交轴锥齿轮副∑=90°、斜交轴锥齿轮副∑≠90°和平行轴锥齿轮副∑=180°。
(3)按齿轮的啮合形式分，有外啮合锥齿轮副、内啮合锥齿轮副、平面啮合锥齿轮副。
(4)按齿廓曲线分，有直线齿廓锥齿轮副、渐开线齿廓锥齿轮副、变态渐开线齿廓锥齿轮副、凸弧齿廓锥齿轮副、球面齿廓锥齿轮副、以及圆弧点啮合锥齿轮副。
(5)按锥齿轮的齿高形式分，有收缩齿锥齿轮副和等高齿锥齿轮副。前者包括等顶隙式收缩齿锥齿轮副和收缩顶隙式收缩齿锥齿轮副。后者则包括同锥顶式等高齿锥齿轮副和异锥顶式等高齿锥齿轮副。
(6)按变位形式分，有非变位锥齿轮副、变位锥齿轮副、角变位锥齿轮副、切向变位锥齿轮副以及综合变位锥齿轮副。
(7)曲线齿锥齿轮副按平均螺旋角大小可分为：小螺旋角曲线齿锥齿轮副、大螺旋角曲线齿锥齿轮副、中等螺旋角曲线齿锥齿轮副和零螺旋角曲线齿锥齿轮副。

直齿锥齿轮副
由两个配对直齿锥齿轮组成的相交轴齿轮副。其轴交角∑=δ₁+δ₂，可为90°（图6-74a）,亦可为任意角（图6-74b）（∑＞90°，∑＜90°)。直齿锥齿轮副的主要特点是：齿形简单、设计方便、制造容易、成本低；轴向力小，且不受转向的影响；对安装误差较敏感、易产生偏载；重合度小、工作不平稳、噪声大；承载能力低；传动效率η=97%～99.5%。它仅适用于传动比i₁₂=1～8、速度 υ≤5m/s、功率P≤370kW的低速轻载的场合。但随着鼓形直齿锥齿轮副的应用，直齿锥齿轮副的应用范围将明显扩大，且鼓形直齿锥齿轮副有代替普通直齿锥齿轮副的趋势。

直齿锥齿轮副几何尺寸图
标注着直齿锥齿轮副各个几何尺寸和名称(可用代号表示)，并能明显表明它们之间相互关系的啮合图。如图6—75所示。

斜齿锥齿轮副
由两个配对斜齿锥齿轮组成的相交轴齿轮副（图6-76）。其轴交角∑=δ₁+δ₂，可为90°也可为任意角（∑＞90°，∑＜90°）。斜齿锥齿轮副的主要特点是：齿形较简单，设计较方便，制造较易；轴向力较大，且指向受转向的影响；传动较平稳，重合度较大，承载能力也较大，噪声较低；传动效率为η=95%～99.5%。多用于m＞5mm的大型锥齿轮副，亦可用于重载、低速或有冲击载荷的场合。

人字线锥齿轮副
由两个配对人字锥齿轮组成的相交轴锥齿轮副。它不但具有一般人字齿轮副的啮合特性，而且还具备一般曲线齿(或斜齿)锥齿轮的啮合特性。

锥齿轮副的当量齿轮副
锥齿轮副中，两个锥齿轮的当量齿轮所组成的假想直齿圆柱齿轮副(图6-77)，称锥齿轮副的当量齿轮副。它是研究锥齿轮副的啮合特性、运动特性及强度计算的基本依据。

锥齿轮的径向变位
用展成法加工锥齿轮时，若产形齿轮的分锥面与被加工齿轮的分锥面重合，则称机床的标准安装。加工出来的锥齿轮称标准锥齿轮。若产形齿轮的分锥面与被加工齿轮的分锥面不重合，则称机床径向变位安装，加工出来的齿轮为径向变位锥齿轮。两分锥面在锥齿轮正面内的分离量称锥齿轮的径向变位量mx（亦可用当量齿轮副的径向表示）。当产形齿轮远离齿轮毛坯时，mx为正；反之为负。变位系数x随变位量的正负确定其符号。
锥齿轮的径向变位不仅可以避免挖根，减少齿轮齿数，使结构更为紧凑，而且还能明显改善锥齿轮副的传动质量，提高承载能力。

径向变位锥齿轮副
在锥齿轮副中，至少有一个径向变位锥齿轮的锥齿轮副。径向变位锥齿轮副分为：高变位锥齿轮副（图6-78b）（x₁=-x₂≠0，x_∑=0）和角变位锥齿轮副（图6-78c）。后者又分为：正角变位锥齿轮副（x_∑＞0）和负角变位锥齿轮副（x_∑＜0 ）。
在径向变位锥齿轮副中，由于高变位设计简单，所以多用高变位锥齿轮副。

高一切综合变位锥齿轮副
由两个径向变位系数x₁=-x₂，且又有切向变位的锥齿轮所组成的锥齿轮副。这种综合变位齿轮副在锥齿轮副中用得最多。

锥齿轮的切向变位
用展成法加工锥齿轮时，当产形刀刃之间在分度面上的距离为mx/2时（图6-79），加工出来的锥齿称切向标准锥齿轮，加工出来的锥齿轮称切向变位齿轮，距离变化值称切向变位量x_τm，x_τ称切向变位系数。当变位齿轮的齿厚大于标准齿轮齿厚时，x_τ为正，称正切向变位，反之为负切向变位。

摆线齿锥齿轮副
由两个配对摆线齿锥齿轮组成的相交轴锥齿轮副。它具有曲线齿锥齿轮副的一般啮合特性。

弧齿锥齿轮副
由两个相配弧齿锥齿轮组成的相交轴齿轮副。其轴交角∑=90°或∑≠90°。弧齿锥齿轮副亦即格里森(G1eason)锥齿轮副。由于其磨齿工艺好可制成硬齿面高精度齿轮副。它除具备曲线齿锥齿轮副的啮合特性外，特别适用于高速、重载、高精度、小噪声的场合。它是目前用途最广、啮合性能最好的锥齿轮副。

零度弧齿锥齿轮副
由两个配对的零度弧齿锥齿轮组成的相交轴齿轮副。其承载能力略高于直齿锥齿轮副，与鼓形直齿锥齿轮副相近，工作平稳性比直齿锥齿轮副好，噪声小；轴向力小；其啮合特性是界于直齿锥齿轮副与曲线齿锥齿轮副之间的一种锥齿轮副。

螺线齿锥齿轮副
由两个配对螺线锥齿轮组成的相交轴齿轮副。它具有曲线齿锥齿轮副的一般啮合特性。

曲线齿锥齿轮副
由两个配对曲线锥齿轮组成的相交轴锥齿轮副，属于广义名词（图6-80）。其轴交角∑=90°或∑≠90°，它的主要特点是：轮齿进入啮合呈渐进接触形式，重合度大，传动平稳、噪声小，承载能力大；最少齿数可达到5，可获得较大传动比和较小结构尺寸的齿轮副；轮齿呈局部接触，对安装误差不敏感；轴向力大，且指向受转向的影响。另外具有齿形、及工艺复杂、设计困难等不利因素。它适用于高速、重载（υ＞5m/s P≤4000kW）或要求工作平稳、噪声小、结构紧凑的场合。在现代机械传动中，有代替直齿锥齿轮副的趋势。

冠轮副
锥齿轮副的假想平顶齿轮副（图6-81）。以锥齿轮副的锥顶o与节点P的连线oP为半径作球面，通过P点作球面大圆，形成一对假想的平面圆环形齿轮A、B所组成的齿轮副，称冠轮副。锥齿轮的齿线必然显示在冠轮上，分析齿线性质和它的几何原理，就可以研究出锥齿轮副的啮合原理和运动规律。
锥齿轮副与其对应的冠轮副的关系是节锥面变成了节平面，在节平面上可以清楚地显示出齿线的形状和特征，背锥面变成圆环面，由于冠轮的锥角σ=90°，当量齿轮的齿数,于是冠轮实际上是一个当量齿条。冠轮副可以认为是当量齿条副的啮合。冠轮副也是研究锥齿轮加工工艺的理论基础。

正交外啮合锥齿轮副
由两个配对的锥角σ＜90°的外锥齿轮组成的轴交角∑=90°的相交轴锥齿轮副（图6-82）。∑=δ₁+δ₂，取不同的δ₁和δ₂，可获得不同的传动比。一般安装结构为同锥顶。常用于各种锥齿轮副。

等顶隙锥齿轮副
在锥齿轮副中，一齿轮的顶锥母线与另一齿轮的根锥母线平行，于是齿轮副的顶隙沿齿长保持不变，即标准顶隙。直齿锥齿轮副，将逐渐改为等顶隙，弧齿锥齿轮、大模数零度弧齿锥齿轮副大都采用等顶隙。

不等顶隙锥齿轮副
正常收缩齿锥齿轮组成的锥齿轮副。齿轮副的顶隙从轮齿的大端到轮齿的小端是变化的，且逐渐减小。它曾广泛用于直齿锥齿轮副，目前用得越来越少。

大螺旋角曲线齿锥齿轮副
由两个螺旋角β_m≥30°的曲线齿锥齿轮，配对组成的相交轴齿轮副。和其它锥齿轮相比，其主要啮合特点是：工作平稳、重合度大、噪声小、传功效率高、传递功率大、允许使用速度高、传动比大、结构紧凑；轴向力大，且指向受转向的影响；齿形复杂，设计制造较困难。这种齿轮副是锥齿轮副中的理想传动形式，有代替直齿和斜齿锥齿轮副的趋势。

小螺旋角曲线齿锥齿轮副
由两个配对的平均螺旋角β_m＜15°的曲线齿锥齿轮组成的相交轴齿轮副。它和直齿锥齿轮副相比具有承载能力大(和鼓形直齿锥齿轮副相近)，噪声小；齿面呈局部接触，对安装误差不太敏感；齿形复杂、工艺性差等特点。和大螺旋角曲线齿锥齿轮副相比，具有相同的制造和安装工艺；轴向力小；承载能力小，噪声大，允许使用的速度、转速、传递的功率，传动比等都较小等特点。

等高齿锥齿轮副
由两个配对等高齿锥齿轮组成的相交轴锥齿轮副。属于等顶隙锥齿轮副。摆线齿锥齿轮副，都属此种；弧齿锥齿轮副也有采用等高齿的。

等径锥齿轮副
由两个齿数相等的配对锥齿轮组成的轴交角∑=90°的锥齿轮副。

鼓形齿直齿锥齿轮副
由两个配对的鼓形齿直齿锥齿轮组成的齿轮副(图6-83)。其特点是：可任意控制接触区，对弥补制造及安装误差有良好效果，可改善齿面应力分布状态，避免齿端部载荷集中，从而提高承载能力，改善传动质量、减少动载荷，降低噪声，传动质量和中小螺旋角的曲线齿锥齿轮副不相上下。它是直齿锥齿轮副的发展趋势。图6-83示出了两种接触状态。

平行轴锥齿轮副
由两个平顶齿轮相配组成的轴交角∑=180°的锥齿轮副（图6-84）。可传递平行轴之间的运动和转矩，实际上是一个锥形离合器或联轴器。

平顶锥齿轮副
由一个外锥齿轮与配对的一个平顶齿轮组成的相交轴齿轮副。分同锥顶（图6-85a）和异锥顶（图6-85b、c）两种。同锥顶平顶锥齿轮副用于等高齿外锥齿轮的产形或用于收缩外锥齿轮的产形。异锥顶平顶锥齿轮副δ₁＜φ₁时，用于等高齿异锥顶外锥齿轮的产形；δ₁＞φ₁时，用于异锥顶等高齿长幅外摆线外锥齿轮的产形。

双重收缩齿锥齿轮副
银齿轮副的顶隙沿齿长保持与大端相等的数值，其特点与等顶隙锥齿轮副相同。它是由配对的双重收缩齿锥齿轮组成的相交轴锥齿轮副。

斜交同锥顶外啮合锥齿轮副
由两个配对外锥齿轮组成的轴交角∑≠90°的相交轴锥齿轮副(图6-86)。并且两齿轮的锥顶重合。这种锥齿轮副很少应用。

斜交异锥顶外啮合锥齿轮副
由两个相配外锥齿轮组成的∑≠90°的相交轴锥齿轮副(图6-87)，且两锥齿轮的锥顶不重合。当图中δ₁＜φ₁时多用于i₁₂＞1的渐开线锥齿轮副；当图δ₁＞φ₁时多用于i₁₂＞4的且有重切危险的外摆线锥齿轮副。

圆柱齿轮端面齿轮副
由端面齿轮与配对的圆柱齿轮组成的相交轴齿轮副，轴交角∑＝90°(图6-88)。这种齿轮副用得不多，承载能力低，多用于手动操作机构。

中螺旋角曲线齿锥齿轮副
由两个平均螺旋角在15°＜β_m＜30°范围内的曲线齿锥齿轮配对组成的相交轴锥齿轮副。其啮合特性、适用场合、工艺条件都介于小螺旋角和大螺旋角曲线齿锥齿轮副之间。

锥齿少齿差齿轮副
齿数差很少的锥齿内齿轮副。用于组成锥齿少齿差行星齿轮传动机构。

内啮合锥齿轮副
由一个锥角δ₁＜90°的外锥齿轮与一个相配的锥角δ₂＞90°的内锥齿轮组成的相交轴锥齿轮副(图6-89)。轴交角∑＞90°。安装结构一般为同锥顶。
多用于等高齿锥齿轮的产形。

准正弦线齿锥齿轮副
由两个配对的准正弦线齿锥齿轮组成的相交轴齿轮副。它具有曲线齿锥齿轮副的一般啮合特性。

8字啮合锥齿轮副
由两个配对的8字啮合锥齿轮组成的相交轴锥齿轮副。它们在球面上的啮合线，是一个完整的“8”字形封闭曲线。

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