降低渐开线圆柱齿轮副最大滑动率方法

宁波夏厦齿轮有限公司 何元春 任传杰

宁波财经学院 马 勰

浙江大学宁波理工学院 马修水

0 引言

渐开线圆柱齿轮外啮合副变为系数分配方法，世界各国都有不同的推荐方法[1,2]，如避免根切、避免顶切、平衡滑动率、平衡闪温，平衡弯曲疲劳寿命等，比较典型的采用平衡滑动率法，本文结合工作实际，介绍一种降低渐开线圆柱齿轮副最大滑动率方法。

1 工作原理

图1 啮合齿轮滑动率图

图1所示为一对啮合齿轮滑动率图，在节圆处无相对滑动，而越接近齿根部滑动率越大，齿顶滑动率相对齿根较小，因此齿根比齿顶先发生磨损。计算式里齿顶压力角以变位系数形式表示，然后使用牛顿迭代方法精确计算，分别计算出两齿轮位系数，也可采用PD 6457法计算出两齿轮变位系数[3，4]。

式中，η1max小齿轮的齿根处最大滑动率，η2max大齿轮的齿根处最大滑动率，αa1小齿轮齿顶压力角，αa2大齿轮齿顶压力角，齿轮副端面啮合角，z1小齿轮齿数，z2大齿轮齿数，u传动比（u = z2/ z1）。

2 降低滑动率方法

由理论分析可知，降低滑动率方法有：增大变为系数Σx，增大压力角，采用短齿制，改变模数，表1为采用不同方法降低滑动率汇总表。

（1）增大变为系数Σx

由表1可见，当变位系数和分别为：①Σx=0；②Σx=-0.3；③Σx=0.5时，按平衡滑动率分配变为系数计算出最大滑动率，增大变位系数和Σx后，滑动率η1max和 η2max有一定降低，随着Σx增大，变位系数也相应增大，齿轮承载能力会有所提高。

（2）增大压力角

由表1可见，当压力角分别为：①α=20°④α=17°⑤α=25°时，增大压力角后，最大滑动率降低比较明显，此方法可以较大提高齿轮承载力，如汽车变速箱低速级使用大压力角。

（3）采用短齿制

当采用短齿制，如表1所示，当齿顶高系数分别为：①ha*=1、⑥ha*=0.8，在保证重合度大于1情况下，也可降低最大滑动率。

（4）改变模数

在保证弯曲强度和接触强度，可适当减小齿轮模数。如表1所示，当模数分别为：①m=1.5、⑦m=1时，减小模数，最大滑动率有所降低，此方法可增加重合度。

表1 采用不同方法降低滑动率汇总表

3 小结

在设计外啮合齿轮时，根据齿轮箱结构及节圆速度，可适当采取增大压力角、减小模数及短齿制、增大变位系数∑x等方法，来降低滑动率，以提高齿面抗磨损能力和抗胶合能力。低速级选择大压力角，常用压力角为20°时，推荐增大Σx。无论采取那种方法，要避免根切和啮合干涉，保证齿顶齿厚。