渐开线齿轮是齿形由渐开线和过渡线组成的齿轮,是机械工程应用中最重要的啮合方式。[1]

渐开线齿轮的啮合。蓝线为作用线(齿轮外形在接触点之法线)。

渐开线齿轮在機械設計上有一大優點:渐开线齿轮的齒形只和齒數(z)、壓力角(α)及節距(pitch)有關。渐开线齿轮的齒形和與其嚙合的齿轮無關。二個相同壓力角及節距的齿轮一定可以嚙合。不受個別齒數為n和m的影響。因此可以大幅減少齿轮庫存的種類。

常見的 14.5 度壓力角主要來自傳統,原因是這個壓力角在齒輪齒合時傳動引起的噪音及磨損都比較小,但傳送的動力也比較小。對於不需要傳送大功率時,這是很好的選擇。自1980年代起 20 度壓力角被視為更符合多數應用,20度壓力角由於可以傳遞較大的功率、潤滑效果較好,同時可以減少小齒輪齒數而不需要削弱齒根幾何,因此更為普遍。由於20度壓力角的齒形在齒腹部較寬,因此可以傳送較大的動力,但也會引起齒輪在進入齒合與分離時較大的磨耗,所以對於強度要求高於噪音的場合,這是好的選擇。此外在一些設計要求下,更大的壓力角如 22.5度、25度、30度都有。

齿形术语

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术语 代号 公式 定义
模数 m   表示轮齿大小,分度圆齿距p除以圆周率π。
齿距 p πm 基准线上相邻两齿之间的距离
压力角 α (20°) 轮齿相对于基准线的法线的倾斜角度。20°最常见,此外还有14.5°和17.5°等特殊齿形。
齿顶高 ha 1.00m 基准线到齿顶的距离
齿根高 hf 1.25m 基准线到齿根的距离
齿高 h 2.25m 齿顶到齿根的距离。全齿高齿的齿高为模数的2.25倍。此外还有短齿齿形和高齿齿形。
工作齿高 hw 2.00m 配对齿轮啮合的齿高
顶隙 c 0.25m 齿高到配对齿轮的齿顶间的距离
齿根圆角半径 ρ 0.38m 齿面与齿根间的曲率半径

参考文献

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  1. ^ 渐开线啮合. 机械工程词典.