齿轮手册

齒輪手冊前言齒輪是為了傳遞旋轉力、從紀元前就開始使用的傳動零部件。為了使大家更多的了解自遠古開始、今後也仍將在各行各業中被使用的齒輪的知識，我們編寫了這部「齒輪手冊」。從現在開始大家一起來學習齒輪的基礎,掌握齒輪的種類、運動方向、傳動力的不同等有關齒輪的重要知識。今後,「齒輪手冊」還將進行修訂。如果你感到講義中有難懂的部分,請一定向講師提出,不要客氣。希望能夠得到大家的合作,謝謝。齒輪手冊第2版編寫組目錄第一部分關於齒輪1.齒輪的種類2.齒輪概述3.齒輪各部位名稱4.漸開線齒形5.壓力角6.變位齒輪7.齒輪的精度與檢測8.齒輪的材質與熱處理9.齒輪的噪音10.齒輪的問與答3471114161719212426第二部分齒輪生產工序1.正齒輪2.齒條3.傘形齒輪272830324.生產設備機械34第一部分關於齒輪1.齒輪的種類2.齒輪概述3.齒輪各部位名稱4.漸開線齒形5.壓力角6.變位齒輪7.齒輪的精度與檢測8.齒輪的材質與熱處理9.齒輪的噪音10.齒輪問與答(1)關於齒輪（1）ー1齒輪的種類～正齒輪斜齒正齒輪斜齒齒輪齒條傘形齒輪弧齒傘形齒輪交錯軸斜齒輪等比傘形齒輪蝸桿蝸輪內齒輪-4-這是傘形齒輪。(1)關於齒輪-5-斜齒齒輪正齒輪弧齒傘形齒輪等比傘形齒輪)傘形齒輪齒輪聯軸器漸開線花鍵)花鍵轂輪移動(齒條內齒輪漸開線花鍵花鍵軸移動(掣爪蝸桿交錯軸斜齒輪棘輪蝸輪(1)關於齒輪齒輪大致分成三種類型。1）平行軸正齒輪MSGA(B),SSG(S),SS,SSA,SSY,SSAY,LS,SUS,SUSA,SUSL,DSL,NSU,PU,PS,PSA,DS,BSS,SSCPG(S),SSCP,SUSCP,SSR,KTSCP斜齒齒輪KHG,SH齒條KRG(F),KRGD,SRGF,KRF,SR(F),SRFD,SUR(F),SURFD,BSR,DR,PR(F),SRO,SROS,SURO,KRHG(F),SRH,KRG(F)(D),SRCP(F)(D),KRCPF,SURCPF(D),SRCP,FRCP內齒輪SI,SIR2）相交軸等比傘形齒輪MMSG,SMSG,MMSA(B),MMS,SMS,SMA(B)(C),MM,LM,SM,SAM,SUM,PM,DM傘形齒輪SB,CB,SBY,SUB,PB,DB弧齒傘形齒輪MBSG,SBSG,MBSA(B),SBS,KSP3）交錯軸交錯軸斜齒輪AN,SN,PN,SUN蝸桿KWGDL(S),KWG,SWG,SW,SUW蝸輪AGDL,AGF,AG,PG,CG,BG4）其他漸開線花鍵軸及轂輪SV,SVI齒輪聯軸器GC,GC-I棘輪及掣爪SRT,SRT-C-6-(1)關於齒輪（1）ー2齒輪概述正齒輪齒線為直線(與軸平行)。在平行的兩根軸之間做旋轉運動。〔特點〕（１）最簡單,最容易生產。（３）可以得到高精度的產品。〔用途〕一般傳動用（２）不產生軸向力。（４）使用範圍最為廣泛。斜齒齒輪齒線相對於軸傾斜成一定角度。左旋螺旋角從齒輪端面看時左傾斜為左旋齒右傾斜為右旋齒右旋一對齒輪的螺旋角相同,螺旋方向相反。〔特點〕（１）比正齒輪的強度高。（２）與正齒輪相比,噪音及振動小。（３）缺點是軸方向產生推力。〔用途〕用於一般傳動裝置、汽車、減速機等。-7-左傾斜右傾斜(1)關於齒輪齒條將旋轉運動改變為直線運動。半徑為無限大的正齒輪的一部分。端面經過加工的產品可以連接起來使用。〔特點〕（１）將旋轉運動改變為直線運動或是相反時。〔用途〕廣泛使用在工作機械、印刷機械及機器人等各種自動裝置、搬運機械上。內齒輪在圓筒的內側加工有齒牙的齒輪。與內齒輪相嚙合的齒輪只能是外齒輪。〔特點〕（１）一對外齒輪相嚙時,齒輪的旋轉方向相反。內齒輪副的旋向相同。（２）大齒輪(內齒輪)和小齒輪(外齒輪)的齒數差有限制。（３）一般情況下,由小齒輪(外齒輪)驅動大齒輪(內齒輪)。（４）構造簡單,可以達到小型化的目的。〔用途〕使用在高減速率的行星齒輪裝置及離合器等裝置中。-8-(1)關於齒輪傘形齒輪頂点在相交的兩軸之間傳動的圓錐型齒輪。將圓錐作為分錐面,沿著分錐面加工齒牙的齒輪。傘形齒輪根據齒線的不同分為兩大類:１）直齒傘形齒輪２）弧齒傘形齒輪１）直齒傘形齒輪面向圓錐的頂點,齒線呈直線。〔特點〕（１）比較容易生產。（２）利用傘形齒輪可實現減速比1:5。〔用途〕工作機械、印刷機械等,特別是適合使用在差動裝置中。２）弧齒傘形齒輪齒線呈曲線。因為輪齒接觸面積大,所以強度提高,而且靜音旋轉。〔特點〕（１）與直齒傘形齒輪相比較,輪齒接觸面積、強度、使用壽命等性能更高。（２）可以得到大減速比。（３）與直齒傘形齒輪相比較,靜音,傳動效率高。（４）製作難度較高。〔用途〕適合於使用在高負荷、高速運轉的場合。廣泛應用在汽車、貨車、火車、船舶等的最終減速裝置上。等比傘形齒輪兩軸成正交、齒數相同的傘形齒輪通常被稱為等比傘形齒輪。通常使用在只需改變軸的旋轉方向不需變速的場合。-9-分錐(1)關於齒輪交錯軸斜齒輪斜齒齒輪在交錯軸狀態下嚙合使用時的名稱。使用在一對齒輪的軸既不平行亦不相交的場合。〔特點〕（１）除減速外亦可增速。（２）輪齒為滑動接觸,所以容易產生摩擦損耗。（３）不適合使用在大功率傳動上。〔用途〕使用在汽車的驅動裝置、自動機械等做複雜旋轉傳動的機械裝置上。蝸桿副蝸桿齒數少,輪齒形狀呈螺紋狀的是蝸桿,與蝸桿相嚙合的齒輪是蝸輪。使用在同一平面上,兩軸互成直角的傳動上。中心距離蝸輪〔特點〕（１）體積小,減速比大。（２）嚙合靜音、圓滑。（３）一般的說,蝸輪不能驅動蝸桿。〔用途〕應用在減速裝置及利用其不能逆轉的特點,使用在防止逆轉的齒輪裝置、工作機械、分配裝置、滑輪鏈及攜帶發電機上。-10-(1)關於齒輪（1）ー3齒輪各部位的名稱齒寬＝壓力角齒頂圓分度圓齒根基圓圓齒周節（分度圓齒距）頂圓直分徑度圓直徑基圓直徑齒根圓直徑中心線嚙合長度節點干涉点弧齒厚齒根高中心距離全齒高齒頂高-11-齒隙(1)關於齒輪表示輪齒大小的是「模數」分度圓直徑是‧‧‧‧齒數為‧‧‧‧1、2、3‧‧‧‧如上所述,輪齒的大小由模數來決定。用公式來表示為:與模數的關係如下所示。分度圓直徑齒齒數距p=m(模數=)齒數分度圓直徑(分度圓直徑=模數×齒數)分度圓直徑(齒數=)模數(齒距=×模數)齒距是‧‧‧‧‧‧‧？周長除以齒數的商是齒距的長度。也就是說:周長(d)(齒距=)齒數(z)周長齒數d齒距==z那末,分度圓是‧‧‧‧‧？摩擦輪(分度圓)這是摩擦輪,施加的外力過大會產生滑動,達不到理想的傳動效果。所以,人們在摩擦輪的外周上作了一些突起,讓這些突起相互嚙合旋轉,這就是齒輪。摩擦輪的外周作為分度圓,兩個齒輪的分度圓一定要相切。兩個分度圓必須相切〔總結〕（１）輪齒的大小用模數來表示。（２）為了使齒輪相互嚙合,兩個齒輪的法向基圓齒距必須相等。-12-(1)關於齒輪正齒輪模數小齒輪齒數習題大齒輪齒數（1）分度圓直徑齒數×模數（2）齒頂圓直徑分度圓直徑+模數的2倍（3）中心距離分度圓直徑的和除2的商斜齒齒輪模數小齒輪齒數大齒輪齒數螺旋角※（1）分度圓直徑（2）齒頂圓直徑（3）中心距離中心距離-13-(1)關於齒輪（1）ー4漸開線齒形僅僅在摩擦輪的外周上分割出等分的齒距,裝上突起,然後相互嚙合轉動的話,會出現如下問題:‧輪齒的切點產生滑動‧切點的移動速度時快時慢‧產生振動及噪音因此無法作為齒輪使用。輪齒傳動時既要安靜又要圓滑,由此,誕生了漸開曲線。漸開線齒形中使用的漸開曲線是‧‧‧？將一端系有鉛筆的線纏在圓筒的外周上,然後在線繃緊的線狀態下將線漸漸放開。此時,鉛筆所畫出的曲線即為漸開曲線。圓筒的外周被稱為基圓。漸開曲線從兩側反鬆卷線後畫出的八條漸開曲線。將圓筒8等分後,系上8根鉛筆,畫出8條漸開曲線。然後,將線向相反方向纏繞,按同樣方法畫出8條曲線,這就是以漸開曲線作為齒形,齒數為8的齒輪。-14-(1)關於齒輪漸開曲線齒形的齒輪兩個齒輪的漸開曲線齒形傳遞旋轉運動時的模樣。圓根齒驅動齒輪切線基圓分圓度切線分度圓被動齒輪基圓齒根圓按的順序齒形移動漸開曲線的切點按的順序移動。怎麼樣?象在滾動一樣切點在逐漸移動。而且,切點、、都在基圓(圓筒的外周上)的共同切線上。正象將皮帶斜交地套在兩個圓盤的外周上,皮帶上的P點在移動一樣。皮帶也就是說,使用漸開曲線的話,兩條切線的切點可以做圓滑的滾動傳達動力。作為齒形的曲線,真的是沒有話說。〔特點〕（１）由於齒面是由同一曲線所構成,所以,即使中心距離多少有些誤差,也可以正確的嚙合。（２）齒形的加工容易,所以生產成本低,價格便宜。（３）齒根粗壯,強度高。（４）具有代表性的齒形。-15-(1)關於齒輪（1）ー5壓力角壓力角法的線面齒齒輪有「壓力角」。JIS的定義是:在齒面的一點(一般是指節點)上,半徑線與齒形的切線間所成之角度。也就是說,為壓力角(如圖所示)。在圖中,因為,所以也是壓力角。分度圓的切線齒面的切線A齒與B齒的嚙合狀態從節點看上去時:法線共同面的齒圓度分分度圓A齒在節點上推動B點。這個時候的推動力作用在A齒及B齒的共同法線上。也就是說,共同法線是力的作用方向,亦是承受壓力的方向,則為壓力角。〔參考〕過去,亦有使用14.5°壓力角,現在廣泛被使用的是20°壓力角。-16-半徑線(1)關於齒輪（1）ー6變位齒輪齒輪的齒數少,切齒時齒根會被挖出凹痕,使齒根部變細,這種現象被稱為根切。作為防止根切的方法,誕生了變位的想法。變位還可以調節中心距離。產生了根切的齒輪未產生根切的齒輪那末,實際上會是個什麼樣子呢?讓我們來試算一下。為了使的齒輪不產生根切,將齒輪做進行如下所示的計算。（Ⅰ）首先,計算嚙合壓力角的正變位。。（Ⅱ）接下來,讓我們來求中心距離變動係數y。結果為（Ⅲ）然後求出中心距離a。（Ⅳ）最後,計算出齒頂圓直徑。-17-(1)關於齒輪負變位齒厚變簿正變位齒厚變厚變位齒輪有正變位和負變位。雖然齒高相同,但齒厚不同。齒厚變厚的為正變位齒輪,齒厚變薄的為負變位齒輪。標準齒輪標準齒輪變位量齒高相同變位量齒高相同中心距離無法改變兩個齒輪的中心距離時,對小齒輪施加正變位(避免根切),大齒輪施加負變位,以使中心距離相同。這種情況下,變位量的絕對值相等。負變位大齒輪正變位小齒輪分度圓嚙合節圓分度圓標準齒輪是在各個齒輪的分度圓相切狀態下嚙合。而經過變位的齒輪的嚙合,如圖所示,是在嚙合節圓上相切嚙合。嚙合節圓上的壓力角被稱為嚙合角。嚙合角與分度圓上的壓力角(分度圓壓力角)不同。嚙合角是設計變位齒輪時的重要要素。〔特點〕（１）可以防止在加工時因為齒數少而產生的根切現象。（２）通過變位可以得到所希望的中心距離。（３）在齒數比很大的一對齒輪的情況下:對容易產生磨耗的小齒輪施加正變位,使齒厚變厚。相反,對大齒輪施加負變位,使齒厚變薄,以使得兩個齒輪的壽命均等。-18-分度圓分度圓變位齒輪變位齒輪(1)關於齒輪（1）ー7齒輪精度與檢測本公司使用如下的測試設備檢測齒輪的精度。（１）齒輪檢測儀齒輪的齒形、齒線、齒距、徑向跳動等精度測定（大阪精密機械、TokyoTechnicalInstrumentsInc.）（２）三維測定儀齒條的齒距精度測定（MitutoyoCorporation、CarlZeiss）（３）嚙合試驗儀齒輪的嚙合精度（TokyoTechnicalInstrumentsInc.）三維測定儀下面、對製造齒輪時所使用的測試儀器加以說明。齒輪檢測儀（１）游標卡尺、內外徑千分尺、圓筒徑規外徑、內徑及齒厚的測定（２）偏心測定儀測定側面及外圓周的偏心（３）硬度計硬度測定（４）齒厚千分尺測定公法線齒厚（５）齒厚游標卡尺測定蝸桿的齒厚（６）蝸桿副檢測儀齒接觸及齒隙的測定（７）傘形齒輪檢測儀齒接觸及齒隙的測定游標卡尺圓筒徑規齒厚千分尺齒厚游標卡尺偏