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第7章锥齿轮传动

§7—1直齿圆锥齿轮传动

一、圆锥齿轮传动的特点及其齿廓曲面的形成

锥齿轮用于传递两相交铀的运动和动力。其传动可看成是两个

锥顶共点的圆锥体相互作纯滚动,，如下图所示。两轴交角Σ=δ1+δ

由传动要求确定，可为任意值，常用轴交角Σ＝90°。锥齿轮有直

齿、斜齿和曲线齿之分，其中直齿锥齿轮最常用，斜齿锥齿轮已逐

渐被曲线齿锥齿轮代替。与圆柱齿轮相比，直齿锥齿轮的制造精度

较低，工作时振动和噪声都较大，适用于低速轻载传动；曲线齿锥

齿轮传动平稳，承载能力强，常用于高速重载传动，但其设计和制

造较复杂。本书只讨论两轴相互垂直的

标准直齿圆锥齿轮传动。

直齿锥齿轮的齿廓曲线为空

间的球面渐开线，由于球面无法展

开为平面，给设计计算及制造带来

不便，极采用近似方法

2.右图为锥齿轮的轴向半剖面图，

⊿OBA表示锥齿轮的分度圆锥。过点A

作AO⊥AO交锥齿轮的轴线于点O，以OO为轴线，OA为母线作圆

1111

锥OAB。这个圆锥称为背锥。背锥母线与球面切于锥齿轮大端的分度圆

1

上，并与分度圆锥母线以直角相接。由图可见，在点A和点B附近，背

锥面和球面非常接近，且锥距R与大端模数的比值越大，两者越接近，

即背锥的齿形与大端球面L的因形越接近。因此，可以近似地用背锥上

的齿形来代替大端球面上的理论齿形，背锥面可以展开成平面，从而解

决了锥齿轮的设计制造问题。

下图为一对啮合的锥齿轮的轴向剖面图。将两背锥展成平面后得到

两个扇形齿轮，该扇形齿轮的模数，压力角、齿须高、齿根高及齿数。

就是锥齿轮的相应参数，而扇形齿轮的分区圆半径rv1．和rv2。就是背锥

的锥矩。

现将两扇形齿轮的轮齿

补足，使其成为完整的圆柱齿

轮，那么它们的齿数将增大为

Zv1．和Zv2。这两个假想的直

齿圆柱齿轮叫当量齿轮，其齿

数为锥齿轮的当量齿数。

由图可知：

即

因

故得同理

式中，δ和δ人分别为两锥轮的分度圆锥角。因为cosδ。cosδ

121

2总小于１，所以当量齿数总大于锥齿轮的实际齿数。当量齿数不一定是

整数。

二、直齿圆锥齿轮传动的基本参数及几何尺寸计算

1.基本参数和正确啮合条件

直齿锥齿轮的正确啮合条件为：两锥齿轮的大端模数和压力角分别相

等且等于标准值，此外，两轮的锥距还必须相等。

一对标准直齿圆锥齿轮传动，其分度圆直径分别为：d=2Rsinδ

11

d=2Rsinδ。

22

一对标准直齿圆锥齿轮传动的传动比：i=ω/ω=Z/Z=d/d=tanδ

121212

0

(Σ=δ1+δ=90)

22

2.几何尺寸计算

在设计直齿圆锥齿轮传动时，可求出两轮的分度圆锥角。通常直齿圆

锥齿轮的齿高由大端到小端逐渐收缩，称为收缩齿圆锥齿轮。这类齿轮按

顶隙不同又可分为不等顶隙收缩齿，和等顶隙收缩齿两种。由于等顶隙收

缩齿增加的小端的顶隙，改善了润滑状况；同时还可降低小端的齿高，提

高小端轮齿的弯曲强度，故GB12369－1990规

定采用等顶隙圆锥齿轮传动。

图6—50为一对标准直齿圆锥齿轮。其节圆

锥与分度圆锥重合，轴交角∑＝90°。它的各部分

名称和几何尺寸计算公式见表6—15.

三、直齿圆锥齿轮传动的强度计算

1.受力分析

直齿锥齿轮传动中的主动