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。
1.1 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
- 1. 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
- 2. 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
- 3. 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
- 4. 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
- 5. 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
- 6. 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
- 7. 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
- 1. 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
- 2. 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
- 3. 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
- 1. 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
- 2. 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
- 1. 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
- 2. 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
- 3. 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
1.2 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 |
a p pt pn px pb pbt pbn |
|
齿高 齿顶高 齿根高 弦齿高 固定弦齿高 工作齿高 |
h ha hf ha hc hw |
|
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 |
s sn st sa sb s sc W |
| 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 |
c jt jn jr jx jθ |
|
齿宽 工作齿宽 |
b bw |
| 导程 | pz |
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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 |
gα gf ga gβ |
|
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 |
d dw da db df dm di |
|
分度圆半径 节圆半径 齿顶圆半径 基圆半径 齿根圆半径 |
r rw ra rb rf |
| 齿形的曲率半径 | ρ |
|
锥距, 外锥距 背锥距 |
R Rv |
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 |
α αw α0 αt αn αx αwt αa αwn |
|
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 |
β βw βm βa βb |
|
分度圆导程角 节圆导程角 齿顶圆导程角 基圆导程角 |
γ γw γa γb |
| 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 |
δ δw δa δf |
|
齿顶角 齿根角 |
θa θf |
|
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 |
ζα ζβ ζγ ψ ψa η |
| 冠轮上的齿距角 | τ |
| 渐开线函数角( 渐开线α) | invα |
| 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 |
z zv z1 u i m mt mn mx P |
|
端面重合度 纵向重合度 总重合度 |
εα εβ εγ |
|
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 |
ω v n x xn xt y |
|
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 |
Ft Fx Fr dp d'p M φ μ Κ |
|
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 |
fpt fυ 或fpu Fp Fα Fr Fβ |
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。
| 大写字母 | 小写字母 | 拼写法 |
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Α Β Γ Δ Ε Ζ Η Θ Ι Κ Λ Μ Ν Ξ Ο Π Ρ Σ Τ Υ Φ Χ Ψ Ω |
α β γ δ ε ζ η θ ι κ λ μ ν ξ ο π ρ σ τ υ φ χ ψ ω |
Alpha Beta Gamma Delta Epsilon Zeta Eta Theta Iota Kappa Lambda Mu Nu Xi Omicron Pi Rho Sigma Tau Upsilon Phi Chi Psi Omega |