标准斜齿圆柱齿轮螺旋角β的测定（图文教程）

摘要 齿轮基本参数测定准确与否，会直接影响修后齿轮的正确安装、可靠使用和机床的正常运转。标准斜齿圆柱齿轮螺旋角β的测定是基本参数中难以测定的内容。标准斜

    齿圆柱齿轮螺旋角β的测定方法较多，下面笔者介绍两种用测得的其它参数来计算螺旋角β的方法，此方法更适合于小企业、一般修理车间，而且简单实用。已知齿数z，测定螺旋角β；已知齿数z1和z2，法面模数mn、中心距a、齿顶距B,测定螺旋角β。

关键词 斜齿轮、螺旋角、测定

引言

    在机床的修理过程中，经常会面临许多零件被磨损、损坏后，需要修复或重新更换的情况，如果没有需要更换零件的原设计图纸，便要有关技术人员对其进行测绘、计算，其中尤以齿轮的测绘、计算为复杂。遇上测绘、计算直齿圆柱齿轮的时候较多，但由于斜齿圆柱齿轮与直齿圆柱齿轮相比，传动比较平稳、承载能力强、所产生的冲击、震动和噪声均较小，被广泛应用于高速、重载的传动中，因此斜齿圆柱齿轮的测绘、计算时不时的也会碰上。齿轮基本参数测定准确与否，会直接影响修后齿轮的可靠使用和机床的正常运转。标准斜齿圆柱齿轮分度圆螺旋角β的测定是基本参数中难以测定的内容。  

1 两种测定斜齿圆柱齿轮螺旋角β的方法

    把斜齿轮的分度圆柱面展开成一个长方形，如图1所示。其中影线部分表示轮齿被分度圆柱面所截的断面，空白部分表示齿间。设斜齿轮的宽度为b，分度圆周长为πd。分度圆柱面与轮齿齿面相贯所得的螺旋线，在将分度圆柱面展成平面后便成为一条斜直线，它与轴线的夹角β就是斜齿轮分度圆柱面上的螺旋角。通常用螺旋角β来表示斜齿轮轮齿的倾斜程度。

图1

    对于要求精度不高的斜齿轮，要测定螺旋角β，通常采用在齿顶圆上均匀地涂上少许印泥或墨水，然后在纸上滚印的方法；对于要求测绘精确的斜齿轮，要测定螺旋角β，可用专用的齿向仪、工具显微镜、三坐标测量仪等直接测得，也可在铣床和滚齿机上测定螺旋角β。下面笔者介绍两种用测得的其它参数来计算螺旋角β的方法，此方法更适合于小企业、一般修理车间，而且简单实用。

1.1  已知齿数z，测定螺旋角β

1.1.1  齿数为偶数时

    齿顶圆直径da直接测出，为准确起见，应多测几次，取其平均值。再测量法面公法线长度Wkn、W(k-1) n，计算法面基圆齿距Pbn。

    斜齿轮的公法线长度应在法面内计算和测量。图2所示为斜齿轮的端面参数，图3所示为其基圆柱面的展开图。

    测量法面公法线长度时，以公法线千分尺的卡脚与轮齿渐开线相切为原则。可试测4个齿和5个齿的法面公法线长度，也为准确起见，每个齿数的法面公法线长度应多测几次，取其平均值。对于跨测齿数的选取，如果跨测齿数过多，则卡脚可能与轮齿的顶点形成不相切的接触，如果跨测齿数太少，则卡脚尖点可能与轮齿根部非渐开线部分接触，这两种情况测得的数据都不准确，因此必须选择适当的跨测齿数。跨测的原则是使切点位于牙齿全高的中部附近。

图2                       图3

    通过测量的法面公法线长度Wkn、W(k-1) n，计算基圆齿距：Pbn=Wkn－W(k-1) n ，查相关书籍的基圆齿距表（基节表），选取接近Pbn的值，从而确定其法面模数mn，法面齿形角αn。

由公式：cosβ=mnZ/（da－2mn），便可测定出螺旋角β。

1.1.2  齿数为奇数时

    卡尺测得的外径d a’’比实际d a’小，即d a’’＜d a’见图4所示。

    此时齿顶圆直径d a’可按下式计算：

d a’=2 d a’’/（1＋cos180°/Z）

图4 

奇数齿轮带中心孔时，也可量出中心孔的孔壁到齿顶圆之间的距离Ha，齿顶圆直径按下式计算：d a’=D＋2Ha

    在滚齿机上用展成法加工齿轮，一般用孔和端面作基准，齿顶圆的尺寸公差较大，一般da的制造公差为h11，因此对上述求得的尺寸d a’还应进行修正，即 da= d a’＋ h11/2。

    经过这样两次修正后，齿顶圆直径da就比较接近被测斜齿圆柱齿轮原设计尺寸。然后重复齿数为偶数时的步骤，由公式：cosβ=mnZ/（da－2mn），便可测定出螺旋角β。

1.2  已知齿数z1和z2，法面模数mn、中心距a、齿顶距B,测定螺旋角β

    如图5所示。

图5

    由公式：cosβ=mn（z1＋ z2）/2a，便可测定出螺旋角β。

    也可用公式：cosβ=mn（z1＋z2）/（B－2 mn），（当han*=1时），便可测定出螺旋角β。

结语

    用以上方法测定斜齿圆柱齿轮螺旋角β时，若遇上齿轮宽度窄或模数小而无法测出法面公法线长度时，可直接在万能显微镜上测出端面齿距Pbt，用公式Pbn=Pbtcosβ再换算成法面齿距Pbn。

    虽然以上方法测定斜齿圆柱齿轮螺旋角β比较简单实用，但由于齿轮损坏形式多种多样，实际操作过程中有测量、读数的误差等因素，往往使得某个参数难以测定准确，为了使测绘结果更准确、可靠，更接近原设计，可将上述两种测定斜齿圆柱齿轮螺旋角β的方法结合起来使用，效果会更好。

参 考 文 献：

[1] 航空航天工业部教育司组编.高级机修工艺学.「M」.北京：宇航出版社，1993年5月第1版

[2] 张世民.机械原理「M」.北京：中央广播电视大学出版社，1983年2月第1版

[3] 机械设计手册联合编写组编.机械设计手册「M」.北京：机械工业出版社，1995

[4]贾广礼. 斜齿圆柱齿轮螺旋角的划线测定法「J」.现代制造工程，1982（03）

作者简介：赵云（1963--），男，四川南充人，本科，讲师/工程师，研究方向：机械设计与制造，发表论文数篇。