锥齿轮和准双曲面齿轮的分类

弧齿锥齿轮齿轮基础知识齿轮的用途很广，是各种机械设备中的重要零件，如机床、飞机、轮船及日常生活中用的手表、电扇等都要使用各种齿轮。

齿轮还可按其外形分为圆柱齿轮、锥齿轮、非圆齿轮、齿条、蜗杆蜗轮；按齿线形状分为直齿轮、斜齿轮、人字齿轮、曲线齿轮；按轮齿所在的表面分为外齿轮、内齿轮；按制造方法可分为铸造齿轮、切制齿轮、轧制齿轮、烧结齿轮等。

软齿面的齿轮承载能力较低，但制造比较容易，跑合性好，多用于传动尺寸和重量无严格限制，以及小量生产的一般机械中。

因为配对的齿轮中，小轮负担较重，因此为使大小齿轮工作寿命大致相等，小轮齿面硬度一般要比大轮的高。

硬齿面齿轮的承载能力高，它是在齿轮精切之后，再进行淬火、表面淬火或渗碳淬火处理，以提高硬度。

但在热处理中，齿轮不可避免地会产生变形，因此在热处理之后须进行磨削、研磨或精切，以消除因变形产生的误差，提高齿轮的精度。

制造齿轮常用的钢有调质钢、淬火钢、渗碳淬火钢和渗氮钢。

铸钢的强度比锻钢稍低，常用于尺寸较大的齿轮；灰铸铁的机械性能较差，可用于轻载的开式齿轮传动中；球墨铸铁可部分地代替钢制造齿轮；塑料齿轮多用于轻载和要求噪声低的地方，与其配对的齿轮一般用导热性好的钢齿轮。

而齿轮理论和制造工艺的发展将是进一步研究轮齿损伤的机理，这是建立可靠的强度计算方法的依据，是提高齿轮承载能力，延长齿轮寿命的理论进行轮齿修形，以改善齿轮运转的平稳性，并在满载时增大轮齿的接触面积，从而提高齿轮的承载能力。

弧齿锥齿轮弧齿锥齿轮和准双曲面齿轮是汽车、拖拉机、缝纫机、工程机械、电动工具、气动工具、冶金、钻井机械等传动装置中的重要零件，过去由于弧齿锥齿轮和准双曲面齿轮的设计、制造较为复杂，所以国内能生产的企业并不多，但随着改革开放引进了大量的国外切齿设备，特别近年来由于民营企业的崛起，国内生产弧齿锥齿轮和准双曲面齿轮的厂家越来越多。

螺旋锥齿轮：当主从动齿轮的轴线垂直成90度，相交于一点，也有非正交的情况（下图1）。

弧齿锥齿轮与准双曲面齿轮设计与制造的现状张金良 邓效忠 郭 强 魏冰阳 方宗德471003 河南科技大学471004 中国一拖集团有限公司通配厂710072 西北工业大学摘要 在大量查阅和研究的基础上,对国内外有关弧齿锥齿轮与准双曲面齿轮的设计、接触性能分析、制造技术的最新研究动态做了介绍,并对今后的研究作了展望。

Abstract An introduction on design,mechanical analysis,manufacture technology and nonlinear oscillation analysis of spi ral bevel and hypoid gears is presented,and future research field is pointed out.关键词:弧齿锥齿轮 准双曲面齿轮 齿面接触分析 设计制造技术引言随着计算技术、信息技术以及基础科学的进步,弧齿锥齿轮与准双曲面齿轮传动技术近年来也有很大的发展,新的设计理念、加工方法、实验测试技术不断涌现,并朝着高速、重载、轻质的方向发展。

锥齿轮的齿面形式完全由加工机床所决定,传统的曲线齿锥齿轮的加工机床主要有3种,即Glea son、Klingelnberg和Oerlikon机床,目前应用最为广泛的是Gleason制机床,因此,本文主要以Gleason制为介绍的主要内容。

1 设计及接触分析研究现状传统的Gleason技术[1]是以 局部共轭原理 为基础的。

首先切出大轮齿面,然后选取一计算参考点,求出与大轮齿面做线接触的小轮齿面在参考点处的位置、法向量以及法曲率等一阶、二阶接触参数,然后根据要求修正小轮齿面在参考点处的法曲率,并以此为基础来确定小轮切齿调整参数。

由此可见,修正小轮齿面在参考点处的法曲率是弧齿锥齿轮与准双曲面齿轮技术的关键和难点,并且修正后的齿面啮合性能只能通过试切滚检或通过仿真分析后才能知道。

一、螺旋锥齿轮在锥齿轮中，根据轮齿的齿长方向来看，有直齿轮和曲线齿轮。

齿长轮廓与节锥面交线为直线的是直齿锥齿轮，如果是一段曲线，则统称为曲线齿轮。

目前来看，螺旋锥齿轮应该是曲线齿锥齿轮的同义语。

根据曲线的不同螺旋锥齿轮现行有三种，分属于不同的公司。

美国格里森公司设计的准双曲面齿轮（包括圆弧齿锥齿轮），瑞士奥利康公司的延伸外摆线齿轮以及德国克林根贝格的准渐开线齿轮。

简单来说，日美车系都装备格里森制齿轮如BUICK、TOYOTA。

而欧洲车系如BENZ、BMW及AUDI则采用奥利康齿轮。

螺旋锥齿轮是一种可以按稳定传动比平稳、低噪音传动的传动零件，在不同的地区有不同的名字，又叫弧齿伞齿轮、弧齿锥齿轮、螺伞锥齿轮、圆弧锥齿轮、螺旋伞齿轮等。

螺旋锥齿轮传动效率高，传动比稳定，圆弧重叠系数大，承载能力高，传动平稳平顺，工作可靠，结构紧凑，节能省料，节省空间，耐磨损，寿命长，噪音小。

在各种机械传动中，以螺旋锥齿轮的传动效率为最高，对各类传动尤其是大功率传动具有很大的经济效益；传递同等扭矩时需要的传动件传动副最省空间，比皮带、链传动所需的空间尺寸小；螺旋锥齿轮传动比永久稳定，传动比稳定往往是各类机械设备的传动中对传动性能的基本要求；螺旋锥齿轮工作可靠，寿命长。

锥齿轮的几种齿制、特点、应用领域（部分摘自《齿轮手册》）。

锥齿轮及准双曲面齿轮分别为相交轴及交错轴的齿轮传动类型。

但是根据其齿长曲线特点、齿高形式、以及加工方法等有各种分类。

由于齿长曲线对于传动性能关系重大，而且要用特定的加工方法，故一般按齿长曲线分类。

直齿锥齿轮：轮齿齿长方向为直线，而且其延伸线交于分锥顶点、收缩齿；可用刨齿机、圆拉法加工，也可精锻成形，一般用在低速轻载工况下、也可用于低速重载；斜齿锥齿轮：齿长方向为直线，但其延长线不与轴线相交，而是与一圆相切；曲线齿锥齿轮：曲线齿锥齿轮又分为格里森制和奥利康制、也可称为圆弧制及摆线制。

格里森制由美国格里森公司生产，齿线为圆弧，一般采用收缩齿，常采用间隙分度法加工。

MASTA 培训手册:螺旋锥齿轮和准双曲面齿轮设计、校核和优化MASTA 5.4版商业机密目录1介绍 (3)2在MASTA设计中添加螺旋锥/准双曲面齿轮副 (4)2.1在设计中添加一个螺旋锥齿轮副 (4)2.2在设计中定位螺旋锥齿轮副 (4)2.2.1方向 (5)2.2.2转角 (7)3把Gleason尺寸参数表输入到一个螺旋锥齿轮副设计 (9)3.1定义节锥 (9)3.2定义齿形属性 (11)3.3定义面锥和根锥 (13)3.4定义螺旋角 (14)3.5定义齿厚 (14)3.6定义旋向 (17)3.7刀尖圆角半径 (17)3.8重合度 (17)3.9几何系数 (18)4在MASTA中设计一个螺旋锥齿轮副 (19)4.1齿轮速比和节锥尺寸 (19)4.2选择螺旋角 (21)4.3压力角 (21)4.4大轮刀盘半径 (22)4.5定义齿形属性 (22)4.5.1AGMA和齿顶高/齿高系数定义 (22)4.5.2Gleason系数定义 (23)4.6齿形收缩 (24)4.7定义齿厚 (24)4.7.1齿厚定义的方法 (24)4.7.2侧隙 (25)4.8定义旋向 (26)5把Gleason尺寸参数表输入到一个准双曲面齿轮副设计 (27)5.1定义节锥 (28)5.2定义齿形属性比例、面和根锥角 (32)5.2.1定义齿厚 (33)5.3定义旋向 (34)5.4刀尖圆角半径 (34)5.5重合度 (35)5.6几何系数 (35)6螺旋锥齿轮和准双曲面齿轮材料 (36)6.1锥齿轮材料数据库窗口 (36)6.2默认锥齿轮材料 (37)6.3自定义锥齿轮材料 (39)7螺旋锥齿轮校核 (41)7.1接触校核 (42)7.2弯曲校核 (47)8螺旋锥/准双曲面齿轮宏观参数优化 (50)8.1载荷谱列表 (51)8.2优化目标 (51)8.3优化变量 (52)8.3.1螺旋锥齿轮优化变量 (52)8.3.2准双曲面齿轮优化变量 (53)8.4其它设置 (53)8.5优化结果和结果选项卡 (54)8.6多优化运行 (55)8.7添加一个优化的设计到MASTA模型中 (56)1介绍MASTA能够建立各种类型的齿轮。

机械传动有哪些类型及各自应用机械传动在机械工程中应用非常广泛,机械传动有多种形式,主要可分为两类：①靠机件间的摩擦力传递动力和运动的摩擦传动，包括带传动、绳传动和摩擦轮传动等。

摩擦传动容易实现无级变速,大都能适应轴间距较大的传动场合,过载打滑还能起到缓冲和保护传动装置的作用，但这种传动一般不能用于大功率的场合，也不能保证准确的传动比。

②靠主动件与从动件啮合或借助中间件啮合传递动力或运动的啮合传动，包括齿轮传动、链传动、螺旋传动和谐波传动等。

啮合传动能够用于大功率的场合，传动比准确，但一般要求较高的制造精度和安装精度。

基本产品分类：减速机、制动器、离合器、连轴器、无级变速机、丝杠、滑轨等。

机械传动传动方式分类机械传动按传力方式分，可分为：1 摩擦传动2 链条传动3 齿轮传动4 皮带传动5 涡轮涡杆传动6 棘轮传动7 曲轴连杆传动8 气动传动9 液压传动（液压刨）10 万向节传动11 钢丝索传动（电梯中应用最广）12 联轴器传动13 花键传动。

一、带传动带传动的特点由于带富有弹性，并靠摩擦力进行传动，因此它具有结构简单，传动平稳、噪声小，能缓冲吸振，过载时带会在带轮上打滑，对其他零件起过载保护作用，适用于中心距较大的传动等优点。

但带传动也有不少缺点，主要有：不能保证准确的传动比，传动效率低(约为～，带的使用寿命短，不宜在高温、易燃以及有油和水的场合使用。

常用带传动常用的带传动有两种形式，即平带传动和V带传动。

1、平带传动横剖面为扁平矩形，工作是环形内表面与带轮外表面接触。

平带传动结构简单，平带较薄，挠曲性和扭转性好，因而适用于高速传动、平行轴间的交叉传动或交错轴间的半交叉传动2、V带传动横剖面为等腰梯形，工作时置于带轮槽之中，两侧面接触，产生摩擦力较大，传动能力较强。

同步齿形带传动同步齿形带传动的特点是：①钢丝绳制成的强力层受载后变形极小，齿形带的周节基本不变,带与带轮间无相对滑动,传动比恒定、准确；②齿形带薄且轻，可用于速度较高的场合，传动时线速度可达40米／秒，传动比可达10，传动效率可达98％；③结构紧凑，耐磨性好；④由于预拉力小，承载能力也较小；⑤制造和安装精度要求甚高，要求有严格的中心距，故成本较高。

准双曲面齿轮和螺旋锥齿轮设计的统一算法准双曲面齿轮传动是锥齿轮传动中的普遍形式，螺旋锥齿轮是它的一种特殊情况.当准双曲面齿轮的偏置距E12=0时，就成为螺旋锥齿轮传动.在外形和加工方法上，准双曲面齿轮与螺旋锥齿轮无本质区别，切齿计算方法差别也不大［1，2］.在实际设计中，它们的几何计算方法却不相同.当偏置距E12趋近于零时，现行的准双曲面齿轮的几何计算公式误差增大，甚至失效.因此螺旋锥齿轮设计的几何计算不能采用准双曲面齿轮几何计算公式和计算方法.在CAD软件开发中必须对这两种锥齿轮分别进行处理. 作者提出一种适合于准双曲面齿轮和螺旋锥齿轮设计的统一几何计算方法，其特点是当偏置距E12较大时，它与准双曲面齿轮现行计算结果一致；当偏置距E12为零时，得到正确的螺旋锥齿轮几何参数；当E12较小时，计算误差很小.因此在锥齿轮CAD软件开发中，可将这两种锥齿轮甚至包括直齿锥齿轮统一处理.1 分度锥参数基本公式准双曲面齿轮与螺旋锥齿轮几何计算中最大的区别在于分度锥参数的确定方法.分析现行准双曲面齿轮几何计算公式可知，当偏置距E12趋近于零时，齿轮的偏置角η，ε，ε′也趋近于零，因而导致公式计算误差增大甚至失效.作者在分析过程中发现，虽然E12趋近于零时，齿轮的偏置角η，ε，ε′也趋近于零，但它们属于同阶无穷小.即极限和存在.令式中e1和e2为偏置角系数.根据偏置角系数，可给出分度锥参数基本公式为式中k为放大系数；上面这组基本公式不仅适合于准双曲面齿轮，也适合于螺旋锥齿轮，不会因E12=0而失效.2 分度锥参数的求解上面给出的基本公式是一组非线性方程组，其中有5个参数是在几何计算前确定的.根据传动和强度等要求先确定齿轮的偏置距E12，轴交角ζ=90°-Σ，齿轮齿数z1和z2，大齿轮中点端面模数mt2，小齿轮中点螺旋角β1.则上面基本公式中的已知参数为i12=z2/z1, r2=mt2z2/2,及E12，ζ，β1. 由于基本公式是非线性方程组，在此采用迭代法求解.即初选k和e1值，按下面步骤进行迭代：若｜k*-k｜≤ξ(由计算精度确定的某一小量)，则可进行下面的迭代；否则改变k初值重新迭代.式中rc为刀盘半径. 若｜k0-kc｜＞ξ，则改变e1初值重新迭代，直到｜k0-kc｜≤ξ为止.迭代完毕，便得到了所有的分度锥参数.然后根据齿宽、齿高系数、变位系数和齿根倾斜类型，按准双曲面齿轮的方法进行其它所有几何尺寸参数的计算.3 算例作者采用上面的统一公式和算法分别对准双曲面齿轮和螺旋锥齿轮两种情况进行了大量的计算分析.表1是偏置距E12=0的螺旋锥齿轮算例结果；表2是偏置距E12=30mm的准双曲面齿轮算例结果.大量的计算分析结果表明：当E12=0时，上面方法所确定的分度锥参数与现行螺旋锥齿轮几何计算结果一致；当E12≠0时，上面方法与现行准双曲面齿轮几何计算结果一致；特别是当E12非常小时，本方法所得结果比较精确.因此，可用上面方法将这两种锥齿轮的几何计算方法统一起来.这对CAD软件开发特别有利.表1 螺旋锥齿轮参数表2 准双曲面齿轮参数4 统一设计中的问题现行准双曲面齿轮和螺旋锥齿轮的标准参数，如模数、齿高系数、变位系数等都定义在大端.这对准双曲面齿轮会导致理论啮合节点偏离齿宽中点而与螺旋锥齿轮不同.因此建议将标准参数定义在齿宽中点，这样也可以与强度计算方法一致［3］.此外，现行准双曲面齿轮标准参数中的螺旋角是小齿轮螺旋角，而标准参数中的模数是大齿轮端面模数.建议标准参数取大齿轮螺旋角和法向模数，这样更合理.5 结论大量算例和实际应用表明，作者提出的几何计算方法是可行的.作者已经根据此原理开发了CAD应用软件，并用于实际设计中.这样就使准双曲面齿轮和螺旋锥齿轮甚至直齿锥齿轮设计中的几何计算方法的统一有了依据.结果也在一定程度上揭示了准双曲面齿轮和螺旋锥齿轮理论上的本质联系.对锥齿轮的标准化、系列化和CAD技术也有一定的意义.。

准双曲面齿轮与螺旋锥齿轮是机械传动中常用的两种齿轮类型，它们在结构和应用方面均有各自的特点。

本文将从几个方面对准双曲面齿轮与螺旋锥齿轮进行比较，以便读者更好地理解它们之间的区别。

一、结构特点准双曲面齿轮：准双曲面齿轮是一种具有双曲面齿廓的齿轮，其主要特点是传动比稳定，噪音小，传动效率高。

它的齿轮面呈双曲面曲线，因此在传动过程中能够有效减少齿轮的压力和摩擦，有利于提高齿轮传动的稳定性和传动效率。

螺旋锥齿轮：螺旋锥齿轮是一种具有螺旋齿面的齿轮，其特点是传动平稳，噪音小，传动效率高。

螺旋锥齿轮的齿轮面呈螺旋线状，因此在传动过程中能够有效减少齿轮的啮合冲击和噪音，有利于提高齿轮传动的平稳性和传动效率。

二、安装方式准双曲面齿轮：准双曲面齿轮通常采用平行轴布置方式，适用于要求传动比稳定，传动效率高的场合。

准双曲面齿轮的安装方式相对简单，能够满足大多数传动需求。

螺旋锥齿轮：螺旋锥齿轮通常采用交叉轴布置方式，适用于要求传动平稳，噪音小的场合。

螺旋锥齿轮的安装方式相对复杂，需要较高的安装精度和技术要求。

三、应用范围准双曲面齿轮：准双曲面齿轮适用于需要高传动效率、低噪音的场合，如汽车变速箱、工程机械等领域。

螺旋锥齿轮：螺旋锥齿轮适用于需要平稳传动、低噪音的场合，如起重机械、风力发电机等领域。

四、优缺点比较准双曲面齿轮优点：传动比稳定，传动效率高；缺点：安装方式相对简单，但制造成本较高。

螺旋锥齿轮优点：传动平稳，噪音小；缺点：安装方式较为复杂，制造成本较低。

五、结论准双曲面齿轮和螺旋锥齿轮在结构特点、安装方式、应用范围和优缺点等方面有各自的特点。

在选择使用时，需根据实际传动需求和场合特点进行综合考虑，以达到最佳的传动效果。

准双曲面齿轮和螺旋锥齿轮各有优势，应用范围不尽相同。

通过对其特点和区别的分析，希望读者能够对准双曲面齿轮与螺旋锥齿轮有更清晰的认识，并在实际应用中做出合理的选择。

准双曲面齿轮与螺旋锥齿轮作为机械传动中常见的两种齿轮类型，具有各自独特的结构特点和应用场景。

螺旋锥齿轮基础知识：1.分类:1」按齿面节线分类：a.圆弧齿锥齿伦：其齿是用圆形端锥刀盘切制的。

圆弧齿是指工件的假想平而齿伦的齿面节线是圆弧的一部分。

工件的齿线是与假想平而齿伦共辄的。

b.延伸外摆线齿锥齿轮：齿轮的齿面节线是延伸外摆线的一部分。

c.准渐开线齿锥齿轮：齿轮是在用锥形滚刀的锥齿机上加工的。

其假想平面齿轮齿面节线为准渐开线。

切削过程是连续的。

1.2按轴线相互位置分类：a.两轴线垂肓•相交：两轴线交角为90° o 一般的螺旋锥齿伦，都用垂宜相交轴线。

相交轴线的锥齿轮，运转时在齿长方向上没冇相对滑动。

b.轴线相交但不垂直的锥齿轮：c.轴线偏置的锥齿轮：这种齿轮相当于把垂直相交轴的小齿轮轴线，向上或向下偏置一个距离，这个距离叫做“偏置量”。

轴线偏置可使小齿轮有较人的螺旋角，一般可达50°左右。

山于螺旋角增大，也增大了小轮的端而模数，从而也增大了小轮的直径，并提高了小轮的强度和寿命。

这种齿轮沿齿氏方向和齿高方向都存在着相对滑动。

轴线偏置齿轮习惯叫法为“双曲线齿轮”，这是因为这种齿轮的节面为一•双曲线旋转体表血的一部分，在此节血上有相对•滑动运动。

也有叫“准双曲线齿伦”或“准双曲面齿轮”的。

1.3按齿高分类：a.等高齿锥齿轮：从齿的大端到小端齿高是一样的。

这种齿轮的面介、根介和节用均和等。

使用连续切削法的奥利康(Oerlikon)锥齿轮铳床，一•般是加工等高齿的。

圆弧齿锥齿轮也可以用等高齿。

b.渐缩齿锥齿轮：伦齿从齿的大端向小端方向的齿高是逐渐缩小的。

有的是按节锥母线长成比例的缩小；有的齿顶平行于相配齿伦的齿根，面锥的顶点不再与节锥顶点相交，这种齿轮可以保证沿齿长方向有均等的齿顶间隙。

圆弧齿锥齿轮绝人多数都是渐缩齿。

d.双重收缩齿：这种齿轮的根锥顶点、面锥顶点均不与节锥顶点重合。

其根锥顶点位于节锥顶点的外侧，其根锥角比非双重收缩齿的根角要小一个角度。

2.轮齿的各要素名称：凸面—齿形螺旋方向：齿的螺旋方向规定为：左旋齿：如果血对齿轮齿血，轮齿自齿血中点到大端旋向为反时针的叫做左旋齿。

锥齿轮和准双曲面齿轮的分类锥齿轮和准双曲面齿轮按冠轮齿线形状分类。

常用的直线刀刃相对于冠轮的切削运动形成的轨迹曲面为冠轮产形面；产形面与分度平面的交线为冠轮齿线，按冠轮齿线把锥齿轮和准双面齿轮分成四种齿形。

1）直齿。

刀叉作直线运动，产形轮的直齿线通过冠轮中心，加工出直齿锥齿轮；
2）斜齿。

刀刃作直线运动，冠轮直齿线切于分度平面上与冠轮同心的一个圆，加工出斜齿锥齿轮；
3）弧齿。

铣刀盘直线刀刃形成的刃锥面与冠轮分度平面的交线为圆弧齿线，加工出弧齿锥齿轮和准双曲面齿轮；
4）准渐开线齿。

锥滚刀除自转之外相对于冠轮运动，刀刃在其分度平面上形成准渐开线齿。

平面产形轮和圆锥产形轮的分度曲面为锥面，产形轮分度锥面齿线变异，对此在集合设计和铣齿调整计算时需要加以考虑。

兆威机电通过在齿轮及齿轮箱领域十二年的专业设计、开发、生产，通过行业的对比及大量的实验测试数据设计开发出行星齿轮箱,减速齿轮箱,齿轮箱电机,减速齿轮箱电机,齿轮箱减速电机,行星牙箱,减速牙箱,牙箱电机。