[其他]端面齒輪傳動

無效

• 申請號: 86108219
• 申請日: 1986-12-05
• 公開（公告）號: CN86108219A
• 公開（公告）日: 1987-07-15
• 發明（設計）人: 庫肯·亨德里克
• 申請（專利權）人: 庫肯公司
• 主分類號: F16H55/08
• 分類號: F16H55/08
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 楊梧,許賓

本發明涉及成90°角或非90°角的兩相交軸或兩相錯軸的端面齒輪傳動;此種傳動裝置由帶螺旋齒或直齒的圓柱齒輪和與此嚙合的端面齒輪組成，其作用齒面的作用壓力角α是變化的，在端面齒輪齒的內側大約成0°，在外側，即在理論基準錐面測量的半徑處和從與圓柱齒輪軸相垂直的平面內觀察時，α角大約成40°。

這種齒高不變的端面齒輪在實際中通常只用于玩具、儀器和娛樂用具中的小負載傳動，在這些器具中，設計的工作時間都是很短的。對于那些功率在幾千瓦以上或幾千瓩以上、全負荷工作小時在幾千小時以上的實實在在的動力傳動裝置，基本上不使用端面齒輪。其原因之一是在傳動比i＝1到i＝3～3.5情況下，端面齒輪的有效齒寬非常小，所以只能傳遞比較小的功率。另一方面，對傘齒輪來說，不論傳動比多大，齒寬可隨便選擇，所以在動力傳動裝置中傳動比可以在i＝1和普通傘齒輪加工機床或滾齒機可加工出的i值之間任意選擇，后者最大可達到i＝6～7。只有當傳動比在1到4～5、端面齒輪直徑大于600毫米左右的情況下，端面齒輪傳動的費用才接近普通傘齒輪傳動。特別是雙曲面之類特殊傘齒輪裝置在大負荷傳動中占有很大的市場份額，除別的原因之外，這是由于這些傳動裝置可以用于兩相錯軸。

端面齒輪傳動不受人重視還可從下面事實得到證實：在一些著名手冊中，例如由G·尼曼和H·維脫編的“機械零件”一書的第三卷中（1983年由Spring-erverlag出版社出版），僅有半頁篇幅寫端面齒輪傳動。只占如此小的篇幅似乎受一著名的“齒輪手冊”（作者道威爾·W·杜特立，1962年Mc????Graw????Hill出版社出版，第一版）的影響;甚至前一本中的圖也是選自“齒輪手冊”。在一本名叫“齒輪的分析力學”的美國書中（作者歐爾·白金漢，1949年，由Mc????Graw????Hill出版社出版），雖然有許多頁（從312到320頁）專門寫端面齒輪的，但其中沒有講多少基本理論，主要內容是確定齒形和承載能力的近似計算方法。

由于這里所討論的端面齒輪是要同圓柱齒輪嚙合，所以端面齒輪在原則上要用滾刀輪進行滾齒加工出，該滾刀輪的齒應與圓柱齒輪的齒相當，其齒數與圓柱齒輪的齒數相等或稍多。作者白金漢還談及“類似端面齒輪”。這些專家寫道：在運動學上如果所用的圓柱齒輪要求端面齒輪在其齒寬范圍內齒頂高度改變（即在齒寬范圍內作用壓力角α改變），則就要使用傘齒輪傳動。在原則上，圓柱齒輪和端面齒輪各齒面之間是線接觸，基準錐面的母線（或包絡線）都通過旋轉中心線的交叉點0。但令人驚異的是：在這三本著作和圖中都稱之為平端面齒輪。作者尼曼說：“端面齒輪具有不變的齒高”。

由于端面齒輪的有效齒寬實際上在端面齒輪的中心線方向不能超過半徑值（在此處局部壓力角α＝0）;由于同樣原因，在那一點處齒高也受到限制。這樣就不需要在圓柱齒輪的齒根部作根切，因為否則就不能使用漸開線齒形之類的標準圓柱齒輪。但是這樣做的后果是在端面齒輪，特別是在壓力角很小處，只有齒面的極小部分實際參與動力傳遞。與傘齒輪傳動和雙曲面齒輪傳動相比，這顯然是一大缺點。但是，使用圓柱齒輪的端面齒輪傳動自身具有值得注意的特點，所以對其有效嚙合面積小這個問題進行改進是值得的。在這種傳動方式的各種特點中，有一個特點在這里要提出來，這就是在運轉中帶直線正齒的圓柱齒輪上一點也不承受軸向負荷，然而在傘齒輪或雙曲面齒輪傳動中有時要出現很大或極大的軸向負荷。此外，漸開線齒輪的主要特點也保留下來了，也就是圓柱齒輪的齒與端面齒輪的齒之間的嚙合深度并不象在傘齒輪傳動中那樣重要，而且圓柱齒輪即使相對端面齒輪發生軸向位移也毫無不良影響。

在傘齒輪傳動和雙曲面齒輪傳動齒輪箱裝配中常發生的討厭的對中問題，在端面齒輪傳動中很大程度上得以避免，在各座標方向對加工精度要求也有所放松。因此，為了緩解端面齒輪的上述缺點，提出本發明;根據本發明，端面齒輪的齒頂高度（從與端面齒輪的旋轉軸垂直的那個平面量起，而且在該平面上節圓柱的半徑等于圓柱形齒輪的節圓半徑）是變化的，即當節圓半徑從公稱節圓半徑減少時齒頂高成比例地大幅度縮小，節圓半徑增大時也相應加大;如果節圓半徑進一步增大，齒頂就成尖頂，然后再縮小。其具體情況如下：當半徑小于公稱節圓半徑時圓柱齒輪的齒根不需要有根切，因此可以繼續使用標準的圓柱形輪;當半徑大于公稱節圓半徑時，由于壓力角α增大、齒根增強，使嚙合系數提高，從而齒面的承載負荷能力可以大幅度增加。