[实用新型]一种变螺旋角斜齿轮

说明书

技术领域

本实用新型涉及斜齿轮，尤其是涉及一种变螺旋角斜齿轮。

背景技术

两斜齿轮啮合传动过程中，由于齿面的弹性变形，其接触线变成带状接触区，接触区的表面承受接触应力。斜齿轮齿面接触应力过大往往会引起齿面接触疲劳破坏，如齿面点蚀、齿面剥落等。因此如果能有效降低齿面接触应力，将在很大程度上延长齿轮的使用寿命。为此通常选用螺旋角较大的斜齿轮，但是这种增大其螺旋角的设计也较大幅度地增加了轴向力，势必会影响轴承部件的工作性能。斜齿轮传动的正确啮合条件为

                            （1）

                                   （2）

                             （3）

式（1）中，分别为齿轮1、齿轮2的法向模数。式（2）中分别为齿轮1、齿轮2的分度圆方向压力角。式（3）中，分别为齿轮1和齿轮2的分度圆螺旋角，‘-’号用于外啮合齿轮传动，‘+’用于内啮合齿轮传动。

基于上述背景，如何设计斜齿轮，使接触应力减少的同时，尽可能减少轴承上的载荷是解决问题的关键。由式（1～3）可知，齿轮传动的正确啮合条件并不要求沿齿宽方向螺旋角不变，而是可以变化的。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种变螺旋角斜齿轮，其螺旋角随齿宽方向可以发生变化。所述变化的螺旋角能减少齿面接触应力，有效提高齿轮的接触疲劳强度，减少轴向力的增加幅度，从而显著延长齿轮的使用寿命，保证系统良好的工作性能。

本实用新型采用的技术方案是：

本实用新型的斜齿轮的螺旋角沿齿宽线性或非线性变化。

所述螺旋角其变化规律是随齿宽递增或递减，两个相啮合的斜齿轮螺旋角变化规律一致，但方向相反，保证接触线上各个接触点两齿轮的螺旋角分别相等。    

所述螺旋角其变化为～线性增大或～线性减少。

所述螺旋角其变化为～非线性增大或～非线性减少。

本实用新型具有的有益效果是：

1、斜齿轮的螺旋角随齿宽逐渐增大过程中，接触面的综合曲率半径及重合度增大，由此有效降低齿面接触应力，提高齿轮的接触疲劳强度，延长齿轮的使用寿命。

2、在合理的变化范围内，随着螺旋角增大，斜齿轮啮合时的接触区及重合度增大，由此齿轮传动更加平稳，降低噪音，保证齿轮本身正常工作。 

3、所述变螺旋角的设计使得斜齿轮的轴向力沿名义接触线仅仅是逐渐增大，在一定程度上减小了轴向力合力的增加幅度，提高齿轮传动系统整体工作性能。

附图说明

图1是螺旋角恒为的斜齿轮啮合时接触区示意图。

图2是螺旋角从到线性增大的斜齿轮啮合时接触区示意图。

图3是螺旋角从到线性减小的斜齿轮啮合时接触区示意图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。

本实用新型的斜齿轮的螺旋角沿齿宽线性或非线性变化。

如图1所示，螺旋角恒为的斜齿轮啮合时，接触区为宽度不变的带状区。

如图2所示，斜齿轮螺旋角随齿宽从～线性增大，啮合时其接触区随螺旋角的增大而逐渐变宽，接触区面积变大：

                                                               （4）

                                 （5）

式（4）中，为接触区某点处齿轮曲率半径， 为斜齿轮分度圆直径，为斜齿轮螺旋角。式（5）中，L为接触线长度，“+”表示外啮合，“-”表示内啮合，为法向载荷，、分别为两斜齿轮接触点处的曲率半径，、分别是两轮齿材料的弹性模量，、分别是两轮齿材料的泊松比，为最大接触应力。

由公式（4）、（5）得，螺旋角的增加增大了接触点曲率半径，从而增大接触区，减小接触应力。同时，螺旋角的增大也会提高齿轮的重合度，一对啮合时间的增加等效于接触线长度的增加，因此会降低接触应力。

另一方面，随着螺旋角增加，轴向力增大：

                                                               （6）