第１９卷第３期
２００
山东科技大学学报（自然科学版）
Ｊｏｍｎａａｌｏｆ蛐ａｎｄｏｎｇＵｍｖｅｒｓｉｖ７０ｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｈＲ）
Ｖｏｌ１９№３
０年９月
Ｓｅｐ．２０００
文章编号：１０００—２３０８（２０００）０３～００６７—０３
高速斜齿轮螺旋角的取值与旋向结构设计
詹东安・．范云霄２，杨俊茹２，王树人－
ｌ天津大学机械工程学Ｊ宅，王津３０００７２；２．山东科技土学机械电子工程亲．山东氧鲁２７１０１９）
摘要：分析了高速齿轮传动中斜齿轮螺旋角大小的影响因素及取值范围．提出传动装置中单斜齿与双斜齿螺旋鲢旋向结构的设计原则，为齿轮传动装置的结构设计提供了依据。
关键词：斜齿轮；螺旋角；高速齿轮；结构设计中图分类号：ＴＨｌ３２
４１
文献桶Ｒ码：Ａ
１概述
齿轮传动主要是通过轮齿的啮合作用来传递动力及实现变速或换向的目的。在传动装置中，常采用斜齿轮传动件来改善传动质量指标，如重叠系数大、运转平稳、振动小及噪声低等，这里所
切向力：Ｆ，：塑擎！业ｋｄ
ｕｌｎｌ
轴向力：Ｅ＝Ｆ，ｔａｎ／３ｋｇｆ
径向力：Ｅ＝气蓑≯ｌ【ｇｆ
式中Ｐ一传递的功率，ｋｗ；
ｎ。一小齿轮转速，ｒ／ｍｉｎｄ，一小齿轮分度圆直径，ｍｍ；口一分度圆螺旋角；ａ。一法向（标准）压力角。
由以上各式可见，在螺旋角可取值范围内，随着螺旋角的增大，径向力增加缓慢，而轴向力增加十分显著。因此选择螺旋角时，应考虑轴承轴向
述的斜齿轮可分为单斜齿和双斜齿（人字齿）。然
而，在斜齿轮的实际应用中，其螺旋角大小的选择及螺旋线旋向结构的安排一直未引起人们的足够重视。斜齿轮螺旋角的选择与许多因素有关，取
值不当将带来不良效果。在高速、重载齿轮传动
与普通齿轮传动中。斜齿轮旋向结构设计是不同
的；在增速与减速装置中，斜齿轮旋向结构设计也是有区别的。本文就以上两方面内容进行了分析，为透平机械、石油化工机械、起重运轮机械、工
程机械的传动设计提供了依据。
承载能力及传递运动稳定性的限制。
（２）对重合度的影响
斜齿轮传动时，重台度ｅ，为端面重台度ｅ。
２单、双斜齿轮螺旋角的选取
高速齿轮转速较高（ｖ≥２５ｍ／ｓ），为了获得高速运转的平稳性，多采用斜齿轮传动来增加重合度。斜齿轮（单斜齿与双斜齿）螺旋角的选取主要对下列因素有影响：
（１）对齿轮受力的影响：
若忽略齿面间的摩擦作用，则齿轮受力情况
与轴向重合度却之和。重合度数值愈大，说明同
时啮合的齿数愈多，传动愈平稳。为了保证齿轮传动的连续性，要求端面重合度ｅ。＞１；为了使啮
合过程中接触线长度变化波动小，应使ｅ口≥２
重合度的计算公式分别为
２。
岛＝扣ｚ－（ｔａｒｌａａｔ，一ｔ锄ａ：）＋ｚｚ（一％ｚ一咖ｊ）］
。——ｂｓｉｎ坦
’
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收稿日期：２０１１０—０３一０８
作者简介：詹东安（１９６３一），男，河北保定人．副教授，博士．天津大学机械工程流动站博士后
万方数据
山东科技大学学报（自然科学版）
第１９卷
式中ｚｌ、Ｚ２一分别为小、大齿轮齿数；
。。。、ａ。２一分别为小、大齿轮齿顶圆压力角；ｎ：一端面啮合角；
巩，一法向（标准）模数。ｍｍ；６一齿宽，ｍｍ。
由以上各式可知，端面重合度‘随螺旋角的增大而减小缓慢；轴向重合度钿随螺旋角的增大而增大较快。综合考虑两者之和，重合度ｅ，是随着螺旋角的增大而增大的。理论上齿宽６及螺旋角的增大没有限制，所以斜齿轮的重合度钾可以达到很大的数值，但是从制造安装精度、结构配置、轴向力的增大、齿面的磨损加剧等方面考虑，应对其加以限制。因此，选择螺旋角时，应加以综
合考虑。
（３）对齿面精动速度的影响
齿轮传动时，轮齿啮合点Ｍ沿啮合线移动，
除节点Ｐ以外，各点处齿廓的的切向线速度的大
小和方向都不相同，两齿面间存在着相对滑动，滑动速度为
ｎｌ＝Ⅵ２一Ｖ１
＝（％２一％１）ｔａｎｏｒ＋ｔＭ（Ｃ０２一“１）
＝学（ｚ２一ｚ１）＋ｚＭ（∞２一∞１）２—ｊ面Ｌ。２—２１
Ｊ＋ｆ～”２一“ｌ，
式中托ｌ、孔２—分别为小、大齿轮基圆半径，ｍｍ；
“】、∞２—分别为小、大齿轮角速度，ｒａｄ／ｓ；
∞一端面分度圆压力角；
ｚＭ一啮合点Ｍ到节点Ｐ的距离，ｍｍ。由上式可见，随着螺旋角的增大，滑动速度ｖ２。的数值是增大的，这将导致齿面磨损加剧。
综合考虑螺旋角的大小对以上各方面因素的影响，推荐螺旋角的取值范围为
单斜齿：卢＝７－２１。，优先采用卢＝ｌＯ～１２．
５‘；
双斜齿：卢＝２２－－４５。，优先采用卢＝２５－－３５。。另外，在齿轮传动装置中，若有多级传动，则
前级传动副螺旋角应偏大，末级传动副螺旋角应
偏小，这有利于减小振动、降低噪声，减小轴向分力等，使输入运动平稳。
３单、双斜齿轮旋向结构设计
斜齿轮螺旋线旋向的确定要考虑的因素比较多，主要有受力变形、轴向力方向、以及装置的温度场等因素。一般小齿轮的温度比大齿轮的温度
万
方数据高，温差在１０～１５℃，热胀将使小齿轮的基齿距
和轴向齿距相对地比大齿轮大些．这将对齿向载
荷分布产生影响；同时由于不同螺旋线旋向的安
排，也将改变齿向载荷分布规律。以小齿轮为基
准，动力由小齿轮输入将是减速装置；动力由小齿
轮输出将是增速装置。以此分类．我们对高速齿轮传动装置与普通齿轮传动装置中单斜齿和双斜齿螺旋线的旋向结构设计提出具体的设计原则。
３．１减速装置
（１）高速齿轮传动：其螺旋线旋向应使受力变形引起的螺旋角增大与大小齿轮温差引起的螺旋
角减小起抵消作用。
单斜齿：小齿轮的啮八端应在动力输入侧，如图１（ｎ）所示；
双斜齿：小齿轮的啮入端应在外侧，如图１
（ｂ）所示。
（２）普通齿轮传动：其螺旋线旋向应使小齿轮
受力变形起缓冲啮入端的冲击作用。
单斜齿：小齿轮的啮入端应在非动力输入侧，双斜齿：小齿轮的啮入端应内侧，如图２（ｂ）
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刚咽簧刚咽…｝圈１减速装置中高速齿轮传动螺旋线旋向设计
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图２减速装置中普通齿轮传动螺旋线旋向设计
（１）高速齿轮传动
单斜齿：小齿轮的啮入端就在非动力输入侧，双斜齿：小齿轮的啮入端应在内侧，如图３（ｂ）所示。
（２）普通齿轮小传动
单斜齿：小齿轮的啮入端应在动力输入侧，如图４（口）所示；
双斜齿：小齿轮的啮入端应在外侧，如图４
如图２（ａ）所示；
所示。
３．２增速装置
如图３（ｄ）所示；
第３期（６）所示。
詹东安等：高速斜齿轮螺旋角的取值与旋向结构设计
６９
用的螺旋角数值为：单斜齿口＝１０～１２、５。，双斜
齿口＝２５～３５４；
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（２）高速齿轮传动与普通齿轮传动装置中，单斜齿或以斜齿螺旋线旋向结构设计是不同的；
（３）增速与减速传动装置中，斜齿轮螺旋线旋
向与受力分析是不一样的，通常传动装置是不能反向使用的。
圉３增逢装置中高速齿轮传动螺旋线旋向设计
参考文献：
（１］季华敏，韩元莹．王知行渐开线齿轮的几何原理与
计算［Ｍ】北京：机械工业出版社，１９８５ｅ２］
萨拳估．高速齿轮传动设计［Ｍ］北京：机械工业出收社．１９８６
［３］ＹｕｔａｎｇＤＡＩ，ＹｕｋｉｎｏｒｉＡＲ／ＧＡ，ＨａＪ
Ｓｔｕｄｙ
ｏｎａ
圉４增蘧装置中普通齿轮传动螺旋线旋向设计
ｃｙｌｉｎ—
４结论
（１）斜齿轮螺旋角的选择是与齿轮受力、轮齿重合度、齿面滑动磨损等因素有关的，推荐优先采
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万方数据
高速斜齿轮螺旋角的取值与旋向结构设计
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：
詹东安， 范云霄， 杨俊茹， 王树人
詹东安,王树人(天津大学机械工程学院天津 300072)， 范云霄,杨俊茹(山东科技大学机械电子工程系山东泰安 271019)
山东科技大学学报(自然科学版)
JOURNAL OF SHANGDONG UNIVERSITY SCIENCE AND TECHNOLOGY2000,19(3)1次
参考文献(3条)
1.Yutang DAI;Yukinori ARJGA Study on a cylindrical gear with curved tooth traces 19992.萨本估 高速齿轮传动设计 1986
3.李华敏;韩元莹;王知行 渐开线齿轮的几何原理与计算 1985
引证文献(1条)
1.王飏 高速渐开线平行轴齿轮的设计及程序开发[学位论文]硕士 2005
本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_sdkjdxxb200003019.aspx