[科普中国]-螺旋锥齿轮

螺旋锥齿轮分为两种，一种是弧齿锥齿轮，其大轮轴线和小轮轴线相交；一种是准双曲面螺旋锥齿轮，其大轮轴线和小轮轴线有一定偏置距。生产螺旋锥齿轮世界级公司主要是美国的格里森公司和瑞士的奥利康公司。螺旋锥齿轮因其重叠系数大、承载能力强、传动比高、传动平稳、噪声小等优点广泛应用于汽车、航空、矿山等机械传动领域。我国广泛应用的是格里森齿制的螺旋锥齿轮。因其啮合原理及其复杂，我国从上世纪七十年代组织大批人力物力进行螺旋锥齿轮的相关研究，在此领域的著名学者有曾韬、唐进元、方宗德、吴序堂、王小椿等。

简介螺旋锥齿轮分为两种，一种是弧齿锥齿轮，其大轮轴线和小轮轴线相交；一种是准双曲面螺旋锥齿轮，其大轮轴线和小轮轴线有一定偏置距。生产螺旋锥齿轮世界级公司主要是美国的格里森公司和瑞士的奥利康公司。螺旋锥齿轮因其重叠系数大、承载能力强、传动比高、传动平稳、噪声小等优点广泛应用于汽车、航空、矿山等机械传动领域。我国广泛应用的是格里森齿制的螺旋锥齿轮。因其啮合原理及其复杂，我国从上世纪七十年代组织大批人力物力进行螺旋锥齿轮的相关研究，在此领域的著名学者有曾韬、唐进元、方宗德、吴序堂、王小椿等。

在锥齿轮中，根据轮齿的齿长方向来看，有直齿轮和曲线齿轮。齿长轮廓与节锥面交线为直线的是直齿锥齿轮，如果是一段曲线，则统称为曲线齿轮。螺旋锥齿轮应该是曲线齿锥齿轮的同义语。根据曲线的不同螺旋锥齿轮现行有三种，分属于不同的公司。美国格里森公司设计的准双曲面齿轮（包括圆弧齿锥齿轮），瑞士奥利康公司的延伸外摆线齿轮以及德国克林根贝格的准渐开线齿轮。

简单来说，日美车系都装备格里森制齿轮如BUICK、TOYOTA。而欧洲车系如BENZ、BMW及AUDI则采用奥利康齿轮1。

优点螺旋锥齿轮是一种可以按稳定传动比平稳、低噪音传动的传动零件，在不同的地区有不同的名字，又叫弧齿伞齿轮、弧齿锥齿轮、螺伞锥齿轮、圆弧锥齿轮、螺旋伞齿轮等。螺旋锥齿轮传动效率高，传动比稳定，圆弧重叠系数大，承载能力高，传动平稳平顺，工作可靠，结构紧凑，节能省料，节省空间，耐磨损，寿命长，噪音小。在各种机械传动中，以螺旋锥齿轮的传动效率为最高，对各类传动尤其是大功率传动具有很大的经济效益；传递同等扭矩时需要的传动件传动副最省空间，比皮带、链传动所需的空间尺寸小；螺旋锥齿轮传动比永久稳定，传动比稳定往往是各类机械设备的传动中对传动性能的基本要求；螺旋锥齿轮工作可靠，寿命长2。

锥齿轮的几种齿制锥齿轮及准双曲面齿轮分别为相交轴及交错轴的齿轮传动类型。但是根据其齿长曲线特点、齿高形式、以及加工方法等有各种分类。由于齿长曲线对于传动性能关系重大，而且要用特定的加工方法，故一般按齿长曲线分类。

直齿锥齿轮：轮齿齿长方向为直线，而且其延伸线交于分锥顶点、收缩齿；可用刨齿机、圆拉法加工，也可精锻成形，一般用在低速轻载工况下、也可用于低速重载；

斜齿锥齿轮：齿长方向为直线，但其延长线不与轴线相交，而是与一圆相切；

曲线齿锥齿轮：曲线齿锥齿轮又分为格里森制和奥利康制、也可称为圆弧制及摆线制3。

锥齿轮的应用格里森制由美国格里森公司生产，齿线为圆弧，一般采用收缩齿，常采用间隙分度法加工。

奥利康制由瑞士奥利康公司生产，齿线为摆线的一部分，一般为等高齿，常采用连续分度法端面铣刀进行滚切加工，德国的克林根贝尔格公司加工的曲线齿锥齿轮也是摆线齿、等高齿，克林根贝尔格公司与奥利康公司已经合并为一家。

曲线齿锥齿轮应用最多，因其承载能力高、噪音低、传动平稳等优点已广泛应用在航空、航海及汽车行业3。

锥齿轮的特点1）直齿锥齿轮：齿线为直线，并相交于分锥顶点，收缩齿；

2）斜齿锥齿轮：齿线为直线，并相切于一点，收缩齿；

3）弧齿锥齿轮：收缩齿（也有用等高齿的）；

4）摆线齿锥齿轮：等高齿；

5）弧齿零度锥齿轮：双重收缩齿，βm=0，用以代替直齿锥齿轮，平稳性较好，但不如弧齿锥齿轮；

6）摆线齿零度锥齿轮：等高齿，βm=0，用以代替直齿锥齿轮，平稳性较好，但不如弧齿锥齿轮；

8、准双曲面齿轮的齿长曲线有用弧齿的摆线齿的（部分摘自《齿轮手册》）。

9、锥齿轮齿高型式主要有收缩齿和等高齿之分，收缩齿有非等顶隙收缩齿、等顶隙收缩齿、双重收缩齿。

1）等高齿：大端、小端齿高相等，一般用于摆线齿锥齿轮；

2）非等顶隙收缩齿：分锥、顶锥、根锥顶点重合；

3）等齿顶隙收缩齿：根锥顶点与分锥顶点重合；顶锥母线在啮合最深位置时，平行于相配齿轮的根锥母线；

4）双重收缩齿：，分锥、顶锥、根锥顶点都不重合3。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学