斜齿轮跨齿数计算方法合理性的研究样本.doc

资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。
斜齿轮跨齿数计算方法合理性的研究
中煤北京煤机公司退休职工 周万峰
摘要: 斜齿轮的跨齿数当前仍有两种计算方法: 一种是用计算假想齿数, 一种是用计算当量齿数。文章认为用后者计算一是不甚合理; 二是有时情况较差; 三是有局限性; 四是计算费事。因此建议屏弃这种计算方法。
关键词: 公法线长度, 公法线长度测量点, 假想齿数, 当量齿数。
1、 斜齿轮的跨齿数当前仍有两种计算方法
大家知道, 凡计算公法线长度, 首先应计算出跨齿数, 然后才能计算跨个齿的公法线长度。斜齿轮公法线长度的计算公式为:
。
式中为跨齿数, 当前它的计算仍有两种方法: 一种是用下面的公式计算:

为假想齿数, 。另一种是某些教材、 手册和科技书上的计算方法。它的计算是按下面的公式:

为当量齿数, 。
斜齿轮跨齿数有两种计算方法的这种情况已有多年的历史了。笔者以前也曾验证过: 用假想齿数计算跨齿数情况较好, 用当量齿数计算跨齿数有时情况较差, 但未把它当回事。然而近年发现《齿轮手册》上也是用计算的, 于是笔者不揣冒昧写了这篇文章。笔者认为在斜齿轮的跨齿数计算公式中用当量齿数计算是不甚合理的, 因为不是用作计算斜齿轮的跨齿数用的。它是用作: ① 当用成型铣刀加工斜齿轮时用作选择刀号的, 因为刀号用来选择。② 有时计算斜齿轮的法面分度圆弦齿厚和弦齿高时需要计算。③ 在斜齿轮的弯曲强度计算中也需计算。而才是用作计算跨齿数和公法线长度的。
2、 两种计算方法优劣之比较
大家都知道, 跨齿数不同则公法线长度自然不同; 公法线长度不同则公法线长度的测量点( 量具卡脚与齿廓的切点) 在齿廓上的部位当然也就各异。因此这里就有公法线长度合理性的问题了。所谓公法线长度的合理性是指公法线的测量点是否在齿廓合理部位。如公法线的测量点在齿高的中点部位则说明公法线长度是合理的; 如测量点在齿顶部或根部则说明公法线长度是不合理的。因为在这个部位公法线长度测量不准, 影响齿厚精度。标准齿轮的中点部位是分度圆, 故标准齿轮公法线的测量点应在”分度圆上”; 而变位齿轮齿高的中点部位是”圆”, 故变位齿轮公法线的测量点应在”圆”上。但由于跨齿数的值的4舍5入, 故公法线的测量点一般都不在”分度圆”或”圆”上, 而是在它们的附近。不言而喻, 公法线长度的测量点离”分度圆”或”圆”越近, 说明公法线长度越合理。这些论点都是大家所公认的。现在就根据这个大家所公认的论点计算一个算例, 用两种方法计算, 看看孰优孰劣。
算例 一标准斜齿轮, , 今用两种法计算跨齿数, 看看哪条公法线长度更合理些。现计算如下:
用计算跨齿数
用计算跨齿数

（1） 计算公法线测量点所在圆直径

① 计算基圆直径

为分度圆直径。

。
为端面压力角
=

② 计算公法线长度

计算跨齿数

查手册, 当。
。
。
按规定应取。

=43.34。
③ 计算基圆螺旋角

。

=131.38。
( 2) 计算齿顶圆直径

。
( 3) 计算测量点至齿顶、 齿根距离
① 测量点至齿顶距离

。
② 测量点至齿根距离

（1） 计算公法线测量点所在圆直径
公式同左。
① 计算基圆直径

②计算公法线长度
计算跨齿数

36.027。
③ 计算基圆螺旋角
公式同左。

=135.65。
( 2) 计算齿顶圆直径
。
⑶ 计算测量点至齿顶、 齿根距离
① 测量点至齿顶距离
。
② 测量点至齿根距离

h=9
。

验证计算结果表明: 用计算跨齿数, 公法线的测量点至齿顶、 齿根的距离为, 测量点基本在齿高的中点附近, 情况较好。而用计算跨齿数, 测量点至齿顶、 齿根的距离为, 情况也能够, 但测量点向齿顶靠近了些。显然用计算比用计算测量点离分度圆更近些, 误差小些。前者误差的绝对值为, 后者误差的绝对值为。因此, 斜齿轮的跨齿数用计算比用计算情况好。用计算, 跨齿数往往偏多, 测量点靠近齿顶, 情况较差。
3、 用计算跨齿数还有局限性的问题
用计算跨齿数, 当变位系数和螺旋角都不大时情况还能够; 但当变位系数( 指绝对值) 和螺旋角较大时用计算跨齿数就不如人意了: 跨齿数往往偏多, 测量点靠近齿顶。而且变位系数和螺旋角越大, 测量点靠近齿顶的情况也越严重。例如: 一变位斜齿轮, , 用, 公法线的测量点至齿顶、 齿根的距离为; 而用计算, 公法线测量点至齿顶、 齿根的距离为。显然前者情况好, 测量点正在齿高的中点部位, 而后者情况很差, 测量点都靠近齿顶了。限于篇幅, 计算过程( 相当麻烦) 从略。如有的读者对此有兴趣的话, 能够验证一下。
有人说: 用计算跨齿数对于、 ︱︱＜0.5的情况下误差很小, 不会有什么问题。是的, 在螺旋角和变位系数都不大的情况下问题是不大的。但谁能说在机械行业中只用、 ︱︱＜0.5的斜齿轮呢? 诚然, 斜齿轮的不宜过大, 过大则轴向力大, 不利于轴承的设计。但的斜齿轮也不乏其例呀。的斜齿轮也有啊。而且人字齿轮因为它的轴向力抵消了, 因此它的螺旋角就能够大到的范围之内了。由于斜齿和人字齿轮传动平稳, 承载能力高, 故多用于高速重载的传动中。比如轧钢机的主减速器就是人字齿轮传动的。总之, 用计算跨齿数它的情况不但往往较差, 而且还有局限性的问题。
4、 用计算跨齿数麻烦、 费事
上面论述了两种计算方法的优劣和用计算有局限性。现在退一步讲: 即便两种计算方法在任何情况下它们确定的跨齿数都完全相同, 那么用计算也不如用计算好。因为用计算, 只计算一项就完了。而用计算, 既要计算( 计算跨齿数用) , 又要计算(计算公法线长度用), 这样是不是麻烦费事? 更何况它还有时情况不良, 而且还有局限性的问题呢? 因此, 用计算跨齿数的这种方法应该屏弃了。

注: 该文 10月首次投稿给《机械制造》杂志, 它不发表。之后投给《机械设计》杂志, 它要求修改修改。因我不愿修改, 也不愿交版面费, 故未能发表。