對數(shù)螺旋傘齒輪其齒面節(jié)線采用對數(shù)螺旋線，當(dāng)采用等高齒，即其齒高在齒長方向相同時(shí)，實(shí)際應(yīng)用中，會出現(xiàn)小端齒頂過窄問題。本公司對該問題進(jìn)行了詳細(xì)分析，引入當(dāng)量圓柱齒輪的概念，推導(dǎo)出了小端齒頂厚計(jì)算公式。針對該公式，提出了幾種齒頂寬過窄的方法，并給出了修正實(shí)例。

關(guān)鍵詞：等高齒錐齒輪  齒頂過窄  二次切削  參數(shù)修正

1.前言

目前汽車驅(qū)動(dòng)橋螺旋傘齒輪的設(shè)計(jì)主要采用兩種齒制：即漸縮齒和等高齒。漸縮齒是一種傳統(tǒng)的主要的加工方法，目前國內(nèi)絕大部分重型汽車采用漸縮齒。在國外（如）的汽車行業(yè)，等高齒齒輪得到越來越廣泛的應(yīng)用，在國內(nèi)，由于受到現(xiàn)有的銑齒設(shè)備只能加工漸縮齒等條件的限制，漸縮齒還是一種主要的加工方法，國內(nèi)對其研究的比較充分。而等高齒應(yīng)用的還不多，相關(guān)技術(shù)資料較少，處于探索和研究階段。

等高齒錐齒輪為等高齒擺線錐齒輪，即在齒長方向?yàn)檠由焱鈹[線，沿分錐母線齒高相等。等高齒錐齒輪從齒的大端到小端齒高是一致的，該類型齒輪面角、節(jié)角與根角均相等，但齒頂寬度不相等，由大端往小端逐漸減小。

對數(shù)螺旋錐齒輪是一種新型的錐齒輪傳動(dòng)形式，其齒面節(jié)線為對數(shù)螺旋線，由于其具備螺旋角處處相等的特點(diǎn)，大大提高了其重合度，使得傳動(dòng)十分平穩(wěn)，承載能力高，噪音很小，延長了齒輪的使用壽命。由于其齒向線為對數(shù)螺旋線，在目前的情況下，較難實(shí)現(xiàn)在現(xiàn)有的銑齒機(jī)床加工，因此奧利康等高齒加工中存在的小端軸頸銑壞、被動(dòng)輪二次切削問題在應(yīng)用對數(shù)螺旋線時(shí)暫時(shí)不予考慮。

2.齒頂過窄問題產(chǎn)生的原因

等高齒對數(shù)螺旋錐齒輪其齒面節(jié)線為對數(shù)螺旋線，齒廓曲線采用標(biāo)準(zhǔn)漸開線。因此，具備等高齒錐齒輪的特征，即齒頂寬收縮。等高齒錐齒輪的大端、小端的齒高一樣，同時(shí)面角、根角和節(jié)角均相等，刀齒的壓力角等于工件的壓力角，因此其頂錐與根錐相平行。

由于齒高在節(jié)線方向一致，且大端直徑大于小端直徑，因此造成小端齒頂寬度小于大端，且大端槽底寬大于小端槽底寬。

按照相關(guān)資料介紹，當(dāng)小輪小端當(dāng)量圓柱齒輪齒頂寬度小于0.3mn時(shí)，可認(rèn)為齒頂過窄，需進(jìn)行相關(guān)修正。因此，需推導(dǎo)出小端齒頂?shù)挠?jì)算公式，并從中找出修正的措施。

3.齒頂寬度的計(jì)算

3.1當(dāng)量圓柱齒輪參數(shù)

根據(jù)對數(shù)螺旋傘齒輪嚙合原理，等高齒對數(shù)螺旋傘齒輪其名義計(jì)算點(diǎn)選取在齒輪齒槽中點(diǎn)M，可以得到其名義點(diǎn)的相關(guān)參數(shù)。以此為基礎(chǔ)，可以得到齒長方向任一點(diǎn)的相關(guān)參數(shù)。
2 計(jì)算名義點(diǎn)

等高齒對數(shù)螺旋錐齒輪嚙合理論比較復(fù)雜，因此，一般在誤差允許的范圍內(nèi)，引入當(dāng)量圓柱齒輪概念。在參考點(diǎn)，對數(shù)螺旋錐齒輪可以轉(zhuǎn)化為法向當(dāng)量圓柱齒輪及端面當(dāng)量圓柱齒輪，相關(guān)參數(shù)計(jì)算式中，

根據(jù)相關(guān)資料，得到端面當(dāng)量圓柱齒輪螺旋角為βm，法向當(dāng)量圓柱齒輪為直齒圓柱齒輪.

3.2齒頂寬度計(jì)算公式的推導(dǎo)

由于對數(shù)螺旋錐齒輪法面當(dāng)量圓柱齒輪為直齒圓柱齒輪，故可以得到名義計(jì)算點(diǎn)的齒頂厚計(jì)算公式

式中均為法面當(dāng)量圓柱齒輪參數(shù)。

同理，可以通過計(jì)算小輪小端法面當(dāng)量圓柱齒輪相關(guān)參數(shù)得到小輪小端齒頂厚，推導(dǎo)過程如下：

由嚙合原理可知，一對對數(shù)螺旋錐齒輪的齒面，分別由冠輪的產(chǎn)形面形成，因此需要計(jì)算冠輪相關(guān)參數(shù)。冠輪齒數(shù)為

冠輪小端錐距

則小輪小端法向模數(shù)為：

由于對數(shù)螺旋錐齒輪螺旋角處處相等，則小端模數(shù)

綜合上式，可以得出，對數(shù)螺旋錐齒輪小輪小端模數(shù)為：

同理，小端法面當(dāng)量圓柱齒輪齒數(shù)計(jì)算。

按圓柱齒輪的計(jì)算公式，同時(shí)利用等高齒錐齒輪的齒高在大小端相同的性質(zhì)，得到小端法面當(dāng)量圓柱齒輪的齒頂圓直徑，
即為小輪小端法向齒頂厚的計(jì)算公式。

對于大輪法向齒頂厚計(jì)算，同樣可以使用式（3-14），只不過需要把下標(biāo)1變?yōu)?/span>2即可。

4．齒頂過窄修正的方法

在齒數(shù)、模數(shù)、螺旋角等基本參數(shù)不變的情況下，如果出現(xiàn)齒頂過窄，可以采取如下措施進(jìn)行修正：

4.1采用變位齒輪，合理選取變位系數(shù)

由式（3-14）可知,齒高變位系數(shù)對小端齒頂厚有明顯影響，當(dāng)x為正時(shí)，其小端齒厚會增大，從而可以避免齒頂過窄。

但當(dāng)采用零變位時(shí)，對于相配合的齒輪，其齒高變位系數(shù)為負(fù)，可能會造成齒頂過窄。因此，需要合理分配主被動(dòng)齒輪的齒高變位系數(shù)。當(dāng)然，也可以采取非零變位，從而進(jìn)一步優(yōu)化齒輪副相關(guān)參數(shù)。

4.2采取齒頂?shù)蛊拢X頂過窄的部分

當(dāng)采取以上措施后，齒頂厚度仍過窄時(shí)，可以采取小輪小端齒頂?shù)蛊碌姆椒?，來小端過窄的齒頂部分，如圖4所示。

具體倒坡長度和倒坡角度的計(jì)算在相關(guān)資料已有介紹，故不再贅述。

4.3修正分錐角

在保持參考點(diǎn)分度圓直徑不變的情況下，可以對分錐角進(jìn)行適當(dāng)修正。主要應(yīng)用為使小輪分錐角減小一部分，與之對應(yīng)的大輪分錐角增大一部分。如圖5所示。

由于分錐角的改變，也可以使小端過窄現(xiàn)象得到修正。相關(guān)資料對該部分內(nèi)容也有介紹，亦不再贅述。

 

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