齿轮的种类及术语
齿轮的种类及术语
齿轮作为机械工程中的基础部件，在工业生产中有着广泛的应用。本文系统地介绍了齿轮的分类、特征以及相关的专业术语，内容详尽且专业，适合从事相关行业的技术人员阅读。
齿轮有很多种类, 有关齿轮的专业术语也有很多。
在这里, 我们首先介绍常用齿轮的特征以及常用的齿轮专业术语。
齿轮的种类
齿轮的种类繁多, 其分类方法最通常的是根据齿轮轴性。一般分为平行轴、相交轴及交错轴三种类型。平行轴齿轮包括正齿轮、斜齿轮、内齿轮、齿条及斜齿条等。
相交轴齿轮有直齿锥齿轮、弧齿锥齿轮、零度齿锥齿轮等。
交错轴齿轮有交错轴斜齿齿轮、蜗杆蜗轮、准双曲面齿轮等。
表1.1 中列出了常用齿轮的分类情况。
齿轮的分类 | 齿轮的种类 | 效率(％） |
|---|---|---|
平行轴 | 正齿轮 | 8.0-99.5 |
齿条 | ||
内齿轮 | ||
斜齿齿轮 | ||
斜齿齿条 | ||
人字齿轮 | ||
相交轴 | 直齿锥齿轮弧 | 98.0-99.0 |
弧齿锥齿轮 | ||
零度齿锥齿轮 | ||
交错轴 | 交错轴斜齿轮 | 70.0-95.0 |
圆柱蜗杆蜗轮 | 30.0-90.0 |
此表中所列出的效率为传动效率, 不包括轴承及搅拌润滑等的损失。
平行轴及相交轴的齿轮副的啮合, 基本上是滚动, 相对的滑动非常微小, 所以效率高。
交错轴斜齿轮及蜗杆蜗轮等交错轴齿轮副, 因为是通过相对滑动产生旋转以达到动力传动, 所以摩擦的影响非常大, 与其他齿轮相比传动效率下降。
齿轮的效率是齿轮在正常装配状况下的传动效率。如果出现安装不正确的情况, 特别是锥齿轮装配距离不正确而导致圆锥交点有误差时, 其效率会显著下降。
（1）平行轴的齿轮
- 正齿轮
齿线与轴心线为平行方向的圆柱齿轮。
因为易于加工, 因此在动力传动上使用最为广泛。
图1.1 正齿轮
- 齿条
与正齿轮啮合的直线齿条状齿轮。
可以看成是正齿轮的节圆直径变成无限大时的特殊情况。
图1.2 齿条
- 内齿轮
与正齿轮相啮合在圆环的内侧加工有轮齿的齿轮。
主要使用在行星齿轮传动机构及齿轮联轴器等应用上。
图1.3 内齿轮与外齿轮
- 斜齿齿轮
齿线为螺旋线的圆柱齿轮。
因为比正齿轮强度高且运转平稳, 被广泛使用。
传动时产生轴向推力。
图1.4 斜齿齿轮
- 斜齿内齿轮
齿线为螺旋线、轮齿位于圆环内侧的齿轮。
斜齿内齿轮与螺旋角和螺旋方向相同的斜齿齿轮在平行轴啮合使用。
图1.5 斜齿内齿轮
- 斜齿齿条
与斜齿齿轮相啮合的条状齿轮。
相当于斜齿齿轮的节径变成无限大时的情形。
图1.6 斜齿齿条
- 人字齿轮
齿线为左旋及右旋的两个斜齿齿轮组合而成的齿轮。
有在轴向不产生推力的优点。
图1.7 人字齿轮
（2）相交轴齿轮
- 直齿锥齿轮
齿线与节锥线的母线一致的锥齿轮。
在锥齿轮中, 属于比较容易制造的类型, 所以, 作为传动用锥齿轮应用范围广泛。
图1.8 直齿锥齿轮
- 弧齿锥齿轮
齿线为曲线, 带有螺旋角的锥齿轮。
虽然与直齿锥齿轮相比,制作难度较大, 但是作为高强度, 低噪音的齿轮使用也很广泛。
图1.9 弧齿锥齿轮
- 零度锥齿轮
螺旋角近似于零度的曲线齿锥齿轮。
因为同时具有直齿和曲齿锥齿轮的特征, 齿面的受力情形与直齿锥齿轮相同。
图1.10 零度锥齿轮
(3) 交错轴齿轮
- 圆柱蜗杆副
圆柱蜗杆副是圆柱蜗杆和与之啮合的蜗轮的总称。
运转平静及单对即可获得大传动比为其最大的特征, 但是有效率低的缺点。
图1.11 圆柱蜗杆副
- 交错轴斜齿齿轮
圆柱齿轮在交错轴间传动时的名称。可在斜齿齿轮副或斜齿齿轮与正齿轮副的情况下使用。
运转虽然平稳, 但只适合于使用在轻负荷的情况下。
图1.12 交错轴斜齿齿轮
(4) 其他特殊齿轮
- 面齿轮
可与正齿轮或斜齿齿轮啮合的圆盘状齿轮。
在直交轴及交错轴间传动。
图1.13 面齿轮
- 鼓形蜗杆副
鼓形蜗杆及与之啮合的蜗轮的总称。
虽然制造比较困难, 但比起圆柱蜗杆副, 可以传动大负荷。
图1.14 鼓形蜗杆副
- 准双曲面齿轮
在交错轴间传动的圆锥形齿轮。
大小齿轮经过偏心加工,与弧齿齿轮相似, 啮合原理非常复杂。
图1.15 准双曲面齿轮
齿轮几何代号及术语
在本产品目录中使用的齿轮几何代号及术语列于表1.2 ～ 1.4 中。伴随国际化的发展, 将齿轮几何代号的表示与国际标准统一作为目的, 日本标准调查会依据ISO
表1.2 直线上及圆周上的尺寸
术 语 | 代 号 |
|---|---|
中心距分度圆齿距端面齿距法向齿距轴向齿距基圆齿距端面基圆齿距法向基圆齿距 | apptpnpxpbpbtpbn |
齿高齿顶高齿根高弦齿高固定弦齿高工作齿高 | hhahfhahchw |
齿厚法向齿厚端面齿厚齿顶厚基圆齿厚弦齿厚固定弦齿厚公法线长度 | ssnstsasbsscW |
齿槽宽 | e |
顶隙圆周侧隙法向侧隙径向侧隙轴向侧隙 注1螺旋角侧隙 | cjtjnjrjxjθ |
齿宽工作齿宽 | bbw |
导程 | pz |
端面啮合线长度远离啮合线长度接近啮合线长度纵向啮合线长度 | gαgfgagβ |
分度圆直径节圆直径齿顶圆直径基圆直径齿根圆直径中央基圆直径小端齿顶圆直径 | ddwdadbdfdmdi |
分度圆半径节圆半径齿顶圆半径基圆半径齿根圆半径 | rrwrarbrf |
齿形的曲率半径 | ρ |
锥距, 外锥距背锥距 | RRv |
注1. 轴向侧隙在JIS 标准中没有正式定义。
标准对齿轮代号及术语的规定进行了改定。本产品目录的技术资料中所使用的齿轮几何要素代号及术语也依据ISO 标准进行了统一。
表1.3 角度尺寸
术 语 | 代 号 |
|---|---|
分度圆压力角啮合角, 工作压力角刀具压力角端面压力角法向压力角轴向压力角端面工作压力角齿顶圆压力角法向工作压力角 | ααwα0αtαnαxαwtαaαwn |
分度圆螺旋角节圆螺旋角中央螺旋角 注2齿顶圆螺旋角基圆螺旋角 | ββwβmβaβb |
分度圆导程角节圆导程角齿顶圆导程角基圆导程角 | γγwγaγb |
轴交角 | Σ |
分锥角节圆锥角 注3顶圆锥角 注4根圆锥角 注5 | δδwδaδf |
齿顶角齿根角 | θaθf |
端面作用角纵向作用角总作用角齿厚半角顶圆齿厚半角齿槽半角 | ζαζβζγψψaη |
冠轮上的齿距角 | τ |
渐开线函数角( 渐开线α) | invα |
注2. 弧齿锥齿轮的螺旋角, JIS B 0102 的定义为弯角。
注3. JIS B 0102 的定义为节锥角。
注4. JIS B 0102 的定义为顶锥角。
注5. JIS B 0102 的定义为根锥角。
表1.4 其他术语
术 语 | 代 号 |
|---|---|
齿数当量齿轮齿数头数或小齿轮齿数齿数比传动比模数端面模数法向模数轴向模数径节 | zzvz1uimmtmnmxP |
端面重合度纵向重合度总重合度 | εαεβεγ |
角速度线速度转数变位系数法向变位系数切向变位系数中心距变动系数 | ωvnxxnxty |
切向力轴向力(推力)径向力测量柱(球) 直径理想的量柱直径量柱尺寸作用角摩擦系数齿厚系数 | FtFxFrdpd'pMφμΚ |
单齿距偏差齿距偏差齿距累积总偏差齿形总偏差径向跳动齿线总偏差 | fptfυ或fpuFpFαFrFβ |
以上的代号加注角标1 或2 , 以区别大齿轮与小齿轮,蜗杆与蜗轮, 驱动齿轮与被动齿轮等。使用例请参照P457 图2.1。
表1.5 为希腊字母。
表1.5 希腊字母表
大写字母 | 小写字母 | 拼写法 |
|---|---|---|
ΑΒΓΔΕΖΗΘΙΚΛΜΝΞΟΠΡΣΤΥΦΧΨΩ | αβγδεζηθικλμνξοπρστυφχψω | AlphaBetaGammaDeltaEpsilonZetaEtaThetaIotaKappaLambdaMuNuXiOmicronPiRhoSigmaTauUpsilonPhiChiPsiOmega |